套管钻井技术

1、套管钻井定义 在钻进过程中,直接用油井套管取代传统的钻杆向井下传递机械能量和水力能量,边钻进边下套管,完钻后作钻柱用的套管留在井内用来完井。套管钻井技术把钻进和下套管合并成一个作业过程,钻头和底部钻具组合的起下用钢丝绳在套管内完成,不再需要常规的起下钻作业.钻井方式 一是使用地面驱动机械做动力源，来带动套管旋转钻进，扭矩通过套管传递给钻头。这种方式就要求套管及其螺纹要有极高的连接强度；另一种是采用井下动力钻具进行钻进，这种方式使套管的受力状况有所改善。套管技术的优点套管技术的优点缩短了起下钻时间缩短了起下钻时间 节省了钻杆和钻铤的采购、运输、维护和更换的费用节省了钻杆和钻铤的采购、运输、维护和

2、更换的费用 起下钻杆时对井筒内的抽汲作用和压力脉动被井筒内的套管消除了起下钻杆时对井筒内的抽汲作用和压力脉动被井筒内的套管消除了用钢丝绳提起井下钻头时，减弱了钻屑的聚集，并保持了泥浆的连续用钢丝绳提起井下钻头时，减弱了钻屑的聚集，并保持了泥浆的连续循环。在很大程度上控制了井涌的发生循环。在很大程度上控制了井涌的发生提高了水力参数、环空上返速度及清洗井筒的时间提高了水力参数、环空上返速度及清洗井筒的时间钻机结构得到了简化钻机结构得到了简化 套管钻井技术发展状况套管钻井技术发展状况 至今，从装备及技术角度划分为五个层次，由低到高依次为至今，从装备及技术角度划分为五个层次，由低到高依次为: : 1.

3、1.用顶驱下套管装置进行下套管作业用顶驱下套管装置进行下套管作业; ;（我国目前已开发使用）（我国目前已开发使用） 2.2.不可回收式井下工具不可回收式井下工具( ( 可钻钻头式可钻钻头式) ) 套管钻井套管钻井; ; （WeatherfoodWeatherfood公司公司主打技术，使用一种可钻式钻鞋）主打技术，使用一种可钻式钻鞋）3.3.可回收式钻具组合套管钻井可回收式钻具组合套管钻井; ;（TescoTesco公司所有，专门设计了套管驱动公司所有，专门设计了套管驱动器）器） 4.4.可回收式尾管钻井技术可回收式尾管钻井技术; ; 5.5.泵送可回收式套管钻井技术泵送可回收式套管钻井技术(

4、( 原理样机阶段）原理样机阶段）1.Tesco公司的套管钻井装置2.威德福公司套管钻井系统3.北石顶驱下套管装置套管钻井的钻具组合如下 :对于340 mm套管：445 mm340 mm钻井用套管鞋+340 m 浮箍+340 mm套管+340 mm 浮箍+340 mm套管+298 mm套管捞矛+顶部驱动。 对于508套管：508mm610 mmDS2 钻井用套管鞋+508 mm浮箍+508 mm套管+298 mm套管捞矛+顶部驱动套管钻井需要解决的问题1.更换钻头和下部钻具组合套管钻井不需要钻柱(钻杆和钻铤)的支持,不需要进行通常的起下钻作业。但钻头和下部钻具组合经过一定时间的应用,应能顺利起下

5、,以便更换。绳索式回收钻具组合解决了这一难题,利用绳索将下部钻具组合和钻头从套管中取出来,从而可减少起下钻时间,避免因常规起下钻而引起的抽吸、垮塌等井下复杂情况。2.套管接箍在常规钻井中,钻杆和钻铤专门设计用来承受很大的扭矩和压缩载荷。而套管相对于钻杆和钻铤,承受的扭矩和压缩载荷较小。因此在套管钻井中,要使用相对低的旋转扭矩和钻压,并使套管在直径较小的井眼中保持最小的径向弯曲,以免造成钻井中套管先期损坏。3.钻头切削机构的改进为了使钻头能通过绳索起下,又能钻出足够大的井眼以使套管通过,要求切削机构既要小于套管内径,又能够钻出比套管外径更大的井眼因此,在小直径领眼钻头的上方接一个套管下扩眼器。5

6、.固井和钻水泥塞当井眼钻达预定深度后,钻具起出,进行固井。套管没有浮箍来坐放水泥塞,必须让顶塞坐在套管内充当套管浮箍,并设计一个泵送浮球,在水泥浆入井前泵送到位。注水泥作业在浮球泵送到位后,可像常规固井一样进行。固井后,用接在下一层直径更小的套管下扩眼器和领眼钻头钻穿水泥塞。4.地层评价利用套管钻井技术钻进时,边钻边下套管,故不能用常规电测工具进行裸眼测井,除非将套管上提至待测井段以上。解决的方法是采用随钻测井仪或者将测井仪下至套管以下,对目的层进行测井。其它地层评价工具如取心筒等,也要改造成绳索式。1.可回收钻具组合套管钻井 利用套管代替钻杆和钻铤对钻头施加扭矩和钻压,边钻进边下套管,完钻后

7、作为钻柱用的套管留在井内用于完井,利用钢丝绳回收套管串底部的钻具组合。钻具组合安装稳定器,用以降低钻具组合在套管内的侧向摆动。套管柱上安装扶正器使套管与井眼对中,降低套管接头的磨损破坏。套管钻井井底钻具组合包括钻头、扩眼器、稳定器、液压马达和MWD/LWD,钻具组合安装在套管鞋上 。2.尾管钻具组合在压差很大的地层间用常规钻井技术钻进时,会出现严重的压差卡钻和钻井液漏失,造成井壁坍塌、掉钻具等事故甚至弃井尾管钻井技术就是针对这一难题开发出来的。3.可钻钻头套管钻井套管钻井应用可钻钻头(也称为钻鞋)是按照预期设计钻达目的层后直接进行固井工作,不必将钻头提出地面,因此可继续钻进,钻进钻头只要破碎(

8、钻穿)上一级钻头,即可继续钻进下部地层进行下一井段钻井。该钻井方法目前已经应用于软地层和中硬地层套管旋转带动钻头转动,钻鞋破碎岩石机理与常规钻井中PDC钻头破岩机理相似。第四部分：第四部分：钻鞋钻鞋本体本体第第一一部分：钻鞋内胎部分：钻鞋内胎第二部分：刀翼和切削齿第二部分：刀翼和切削齿第五部分：水眼、喷嘴第五部分：水眼、喷嘴第三部分：第三部分：保径块保径块第第二二代代钻钻鞋鞋的的结结构构1、威德福套管钻井主要设备威德福套管钻井主要设备可钻式钻鞋可钻式钻鞋第三代钻鞋第三代钻鞋:原貌原貌第三代钻鞋：刀翼胀开第三代钻鞋：刀翼胀开套管钻井技术已发展到了一个较高的水平，主要表现在以下几个方面：（1）研制并成功制造出了性能较为稳定的新型套管钻机；（2）研制了各种尺寸的专用钻头；（3）研制并成功使用多种随钻扩眼器；（4）建立了各种尺寸