套管钻井技术

1、套管钻井技术 刘 钺套管钻井概念 套管钻井技术是指在钻进过程中，直接采用套管向井下传递机械能量和水利能量，井下钻具组合接在套管柱下面，边钻进边下套管，完钻后做钻柱用的套管留在井内做完井用。套管钻井技术将钻进和下套管合并成一个作业过程，钻头和井下工具的起下在套管能进行，不再需要常规的起下钻作业。 套管钻井意义 节省钻进时间； 减少井下事故； 改善井控状况； 保持其下钻时钻井液的连续循环； 改善水利参数、环空上返速度和清洗井筒状况； 可以减小钻机尺寸，简化钻机结构，降低钻机费用； 节省与钻杆和钻铤有关的采购、运输、检验、和更换等过程有关的大量人力、物力、财力； 若在钻穿产层井段使用，由于可以直接进

2、行完井作业，大大减少钻井液对储层的浸泡时间，降低对储层的伤害，有效的保护油气层。 套管钻井的分类 Tesco套管钻井系统 用生产套管作为钻杆同时进行钻井和下套管作业。套管把水利能量和机械能量通过钻井锁传给下部钻具，钻井锁的作用是把钻具与套管进行机械连接和液压密封，同时通过钢丝绳和取出装置可以将下部钻具取出，进行更换钻头和马达。在大多数套管钻井的实践中，要在导向钻头上使用管下扩眼器，把钻头孔径扩大到最后的井眼直径。以便套管通过。 2）Weatherford套管钻井系统 钻头直接接在套管上，钻头不可更换，要立足于一只钻头打完全部进尺。所使用的PDC钻头为特制，胚体由易钻材料制成，通过一个特殊装置与

3、套管相连。套管内预先放置易钻的固井浮箍，钻至设计井深，利用特殊装置将下部钻头胀裂落于井底，进行固井。下次开钻时可将钻头体方便的钻碎。Weatherford套管钻井系统应用比较广泛，国内外已经应用300多口井，取得较好的效果。套管钻井的适用范围 Tesco套管钻井系统由于可以在套管内更换钻头和井下马达，因此，可以钻较深的井。Weatherford套管钻井系统，由于只能用一个钻头完成钻井深度，所以，多侧重表层和技术套管的施工。 国内外套管钻井技术的发展状况 早在上个世纪50年代许多陆上公司用油管钻生产井，钻打油气层后对油管进行固井，钻头留在井下的方式，可以说是套管钻井技术的开始。而真正利用套管进行

4、钻井作业始于 1990年，在1996年至1998年套管钻井技术得到快速发展 Tesco公司就已完成20余口井的钻井作业。套管钻井技术可以应用于各种直井、定向井、水平井和开窗侧钻井，目前井深已超过2000m。 Weatherford套管钻井系统应用比较广泛，国内外已经应用300多口井，取得较好的效果。 国内大港油田在摊海探井和赵东油田开发井的13 3/8”表层套管钻井中使用Weatherford套管钻井技术成功钻井25口，其中赵东油田开发井24口，总进尺6143m，最高单井机械钻速243.6m/h，这是套管钻井在中国首次大规模应用。国内其他油田及渤海也正在引进和研究这套技术。套管钻井特殊工具1T

5、esco公司工具 以套管作为钻杆进行钻进，套管把机械能量和水利能量传递给悬挂在套管底部可回收钻具。可回收钻具由密封器、轴向锁定器、止销、扭矩锁定器、泥浆马达、扩眼器、钻头等组成。 密封器用来密封套管和钻具环械环形空间；轴向锁定器使套管和钻具眼轴向锁定，防止钻具沿套管轴向串动；止销、扭矩锁定器使套管和钻具固定一起，传递扭矩；泥浆马达即短螺杆钻具，在泥浆的作用下使螺杆转动，带动钻头和扩眼器转动，破碎底层达到钻进目的。 钻头实际是领眼钻头，先钻出领眼再通过扩眼器把井眼扩大到套管可以下入的尺寸。可回收钻具是通过钢丝绳在套管内解锁后回收。目前试验井只在表层套管和技术套管钻井，一般不进行裸眼测井。 套管夹

6、紧驱动头。（未见详细结构） 快速联结顶驱（方钻杆）和套管柱，使接单根便捷快速。主要有外卡式，将套管外面夹紧并锁住，实现快速连接之目的。 套管刚性扶正器。 螺旋形状，起扶正套管的作用。带捞沙滚筒的绞车，用来打捞井下钻具，及时换钻头和泥浆马达。 Weatherford套管钻井工具套管钻井矛 套管钻井矛。图9-2-1 由1个1.5米长的短节、安全阀、旁通阀、升高短节、H-E套管矛、套管矛解封装置和牛嘴组成，一端与顶驱连接，另一端可以插入套管里，通过下压和左右旋转即可上、卸扣，简化了接套管的操作程序，节省了套管上扣时间，保证了安全作业。值得一提的是，这种套管钻井矛也可以用于下套管作业，在下套管遇阻、遇

7、卡时可以开泵循环，转动套管，减少阻力和上提拉力。地面套管扶正装置 在套管钻井中也起了很大的作用。它是一种遥控的液压动作扶正臂，可以前后左右移动，保持套管居中，防止套管错扣。该装置的使用，提高了接套管的速度，尤其在有风的天气情况下，可以提高下套管的速度，保证安全作业。套管钻井专用钻头 本体是特殊的铝合金材料制成，保径齿和切削齿为聚晶金刚石复合片，镶在钻头底部和侧面的3个呈“Y”型刀翼上，与一般PDC钻头不同的是齿形为椭圆形，因此切屑作用更强。喷嘴是铜制成，喷涂内涂层，增加抗冲刷能力，并可以钻掉。钻至设计井深后，上体套管0.5m，投球开泵钻头内的活塞下行，将带有喷嘴的中心部分推出，将刀翼推向井壁，

8、这样留在井底的只是可钻材料本体和喷嘴，因此，可以被下一只钻头钻掉。 特殊司扣的套管：可以承受钻进扭矩和拉伸力。 套管钻井施工作业程序（Weatherford套管钻井） 1）接套管钻井矛并与顶驱连接；2）从大门坡道吊起带钻鞋的第一根套管，到钻台；3）下放入转盘，坐放套管卡瓦，上安全卡瓦，打开吊卡； 图9-2-3 套管钻井专用钻头4）将第二根套管从滑道吊至大门坡道；5）用套管扶正装置夹住套管，用液压大钳上扣；6）套管钻井矛插入套管，必要时用套管扶正装置扶正居中；右转1/4圈使与套管密封连接；7）提起管柱，取出卡瓦，打开卡盘前要确保套管矛与套管已经连接可靠；8）摘除安全卡瓦；9）缓慢下放套管；10）

9、坐放套管卡瓦，上安全卡瓦； 10）坐放套管卡瓦，上安全卡瓦； 11）下放套管矛处于悬空状态，左传1/4圈，提出套管矛； 12）重复4-11的步骤，下入第三根套管； 13）缓慢下放套管通过泥线标记处； 14）在套管鞋距泥线之上0.5-0.7米处开泵，转顶驱，通过套管矛旋转套管； 15）开始套管钻进。缓慢增加钻压和转速，推荐的参数为：钻压2-6吨，转速20-60，排量2.5-3.2方/分； 16）打完单根。根据需要倒划眼或打入稠塞； 17）坐放套管卡瓦，上安全卡瓦，摘掉吊卡，停泵，确保立压为零； 18）下放套管矛处于悬空状态，左传1/4圈，提出套管矛； 19）重复以上步骤，直至最后一根套管钻达预计

10、的套管鞋深度； 20）开泵循环，清洗井眼； 21）甩掉套管钻井矛； 22）接套管头钻具； 23）接加长的套管钻井矛； 24）通过井口，插入并密封连接加长的套管钻井矛。在加长的套管钻井矛之上是2根钻杆和短套管，一个泵入短节和Weco 1502联结，一个TIW阀和另一个短套管； 25）提起套管柱，取出卡盘和C型盘； 26）下放管柱和套管头通过转盘； 27）钻至设计井深。井口位于26”隔水导管之上； 28）坐封井口套管头，根据需要旋转管柱以保证翼阀居中； 29）泵入稠塞，循环一周； 30）通过套管钻井矛固井。Weatherford套管钻井在大港赵东油田使用情况 自2003年2月25日至3月9日和5月

11、16日至17日，在共计24口井上实施套管钻井施工，历经14天，钻井进尺6143m，平均机械钻速105.1m/h，最高单井平均机械钻速达234.6m/h，刷新了套管钻井的世界记录，比计划提前23天，按每天钻井平台日费8万美圆计算，节约钻井费用184万美圆。 庄海5及庄海8井的应用 庄海5井、庄海8井是部署在大港油田极浅海海域中的一口预探直井，利用我国目前吃水最浅（为1.5m）的钻井平台“港海一号”，进行海上钻探。设计第一次开钻使用套管钻井技术，钻进深度均为550 m。 管串组合 406.4mm（16英寸）钻鞋0.79m+339.7mm浮箍0.46m+339.7mm套管+捞矛(联接套管与顶驱传输扭矩)。 钻井参数 钻压：040KN；转速：60100rpm；排量：5560l/s；泵压：34MPa；扭矩:6.7713.55kn.m。 钻鞋为美国威德福公司产品，PDC钻头可钻，型号：DS2，喷嘴：17.5mmX6，扣型为BTC，本井使用套管钢级N-80，壁厚：12.19mm，扣型为BTC。 庄海5井从2003年3月30日7:40到31日6:15钻至井深513.89m，进尺为428.09m(原30英寸导管深度为85.8m)，纯钻时间为721.1min,平均机械钻速为35.62m/h。因钻时