套管鉆井技術(shù)

1、套管鉆井定義 在鉆進(jìn)過程中,直接用油井套管取代傳統(tǒng)的鉆桿向井下傳遞機(jī)械能量和水力能量,邊鉆進(jìn)邊下套管,完鉆后作鉆柱用的套管留在井內(nèi)用來完井。套管鉆井技術(shù)把鉆進(jìn)和下套管合并成一個(gè)作業(yè)過程,鉆頭和底部鉆具組合的起下用鋼絲繩在套管內(nèi)完成,不再需要常規(guī)的起下鉆作業(yè).鉆井方式 一是使用地面驅(qū)動(dòng)機(jī)械做動(dòng)力源，來帶動(dòng)套管旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，扭矩通過套管傳遞給鉆頭。這種方式就要求套管及其螺紋要有極高的連接強(qiáng)度；另一種是采用井下動(dòng)力鉆具進(jìn)行鉆進(jìn)，這種方式使套管的受力狀況有所改善。套管技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)套管技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)縮短了起下鉆時(shí)間縮短了起下鉆時(shí)間 節(jié)省了鉆桿和鉆鋌的采購、運(yùn)輸、維護(hù)和更換的費(fèi)用節(jié)省了鉆桿和鉆鋌的采購、運(yùn)輸、維護(hù)和

2、更換的費(fèi)用 起下鉆桿時(shí)對(duì)井筒內(nèi)的抽汲作用和壓力脈動(dòng)被井筒內(nèi)的套管消除了起下鉆桿時(shí)對(duì)井筒內(nèi)的抽汲作用和壓力脈動(dòng)被井筒內(nèi)的套管消除了用鋼絲繩提起井下鉆頭時(shí)，減弱了鉆屑的聚集，并保持了泥漿的連續(xù)用鋼絲繩提起井下鉆頭時(shí)，減弱了鉆屑的聚集，并保持了泥漿的連續(xù)循環(huán)。在很大程度上控制了井涌的發(fā)生循環(huán)。在很大程度上控制了井涌的發(fā)生提高了水力參數(shù)、環(huán)空上返速度及清洗井筒的時(shí)間提高了水力參數(shù)、環(huán)空上返速度及清洗井筒的時(shí)間鉆機(jī)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化鉆機(jī)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化 套管鉆井技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r套管鉆井技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 至今，從裝備及技術(shù)角度劃分為五個(gè)層次，由低到高依次為至今，從裝備及技術(shù)角度劃分為五個(gè)層次，由低到高依次為: : 1.

3、1.用頂驅(qū)下套管裝置進(jìn)行下套管作業(yè)用頂驅(qū)下套管裝置進(jìn)行下套管作業(yè); ;（我國(guó)目前已開發(fā)使用）（我國(guó)目前已開發(fā)使用） 2.2.不可回收式井下工具不可回收式井下工具( ( 可鉆鉆頭式可鉆鉆頭式) ) 套管鉆井套管鉆井; ; （WeatherfoodWeatherfood公司公司主打技術(shù)，使用一種可鉆式鉆鞋）主打技術(shù)，使用一種可鉆式鉆鞋）3.3.可回收式鉆具組合套管鉆井可回收式鉆具組合套管鉆井; ;（TescoTesco公司所有，專門設(shè)計(jì)了套管驅(qū)動(dòng)公司所有，專門設(shè)計(jì)了套管驅(qū)動(dòng)器）器） 4.4.可回收式尾管鉆井技術(shù)可回收式尾管鉆井技術(shù); ; 5.5.泵送可回收式套管鉆井技術(shù)泵送可回收式套管鉆井技術(shù)(

4、( 原理樣機(jī)階段）原理樣機(jī)階段）1.Tesco公司的套管鉆井裝置2.威德福公司套管鉆井系統(tǒng)3.北石頂驅(qū)下套管裝置套管鉆井的鉆具組合如下 :對(duì)于340 mm套管：445 mm340 mm鉆井用套管鞋+340 m 浮箍+340 mm套管+340 mm 浮箍+340 mm套管+298 mm套管撈矛+頂部驅(qū)動(dòng)。 對(duì)于508套管：508mm610 mmDS2 鉆井用套管鞋+508 mm浮箍+508 mm套管+298 mm套管撈矛+頂部驅(qū)動(dòng)套管鉆井需要解決的問題1.更換鉆頭和下部鉆具組合套管鉆井不需要鉆柱(鉆桿和鉆鋌)的支持,不需要進(jìn)行通常的起下鉆作業(yè)。但鉆頭和下部鉆具組合經(jīng)過一定時(shí)間的應(yīng)用,應(yīng)能順利起下

5、,以便更換。繩索式回收鉆具組合解決了這一難題,利用繩索將下部鉆具組合和鉆頭從套管中取出來,從而可減少起下鉆時(shí)間,避免因常規(guī)起下鉆而引起的抽吸、垮塌等井下復(fù)雜情況。2.套管接箍在常規(guī)鉆井中,鉆桿和鉆鋌專門設(shè)計(jì)用來承受很大的扭矩和壓縮載荷。而套管相對(duì)于鉆桿和鉆鋌,承受的扭矩和壓縮載荷較小。因此在套管鉆井中,要使用相對(duì)低的旋轉(zhuǎn)扭矩和鉆壓,并使套管在直徑較小的井眼中保持最小的徑向彎曲,以免造成鉆井中套管先期損壞。3.鉆頭切削機(jī)構(gòu)的改進(jìn)為了使鉆頭能通過繩索起下,又能鉆出足夠大的井眼以使套管通過,要求切削機(jī)構(gòu)既要小于套管內(nèi)徑,又能夠鉆出比套管外徑更大的井眼因此,在小直徑領(lǐng)眼鉆頭的上方接一個(gè)套管下擴(kuò)眼器。5

6、.固井和鉆水泥塞當(dāng)井眼鉆達(dá)預(yù)定深度后,鉆具起出,進(jìn)行固井。套管沒有浮箍來坐放水泥塞,必須讓頂塞坐在套管內(nèi)充當(dāng)套管浮箍,并設(shè)計(jì)一個(gè)泵送浮球,在水泥漿入井前泵送到位。注水泥作業(yè)在浮球泵送到位后,可像常規(guī)固井一樣進(jìn)行。固井后,用接在下一層直徑更小的套管下擴(kuò)眼器和領(lǐng)眼鉆頭鉆穿水泥塞。4.地層評(píng)價(jià)利用套管鉆井技術(shù)鉆進(jìn)時(shí),邊鉆邊下套管,故不能用常規(guī)電測(cè)工具進(jìn)行裸眼測(cè)井,除非將套管上提至待測(cè)井段以上。解決的方法是采用隨鉆測(cè)井儀或者將測(cè)井儀下至套管以下,對(duì)目的層進(jìn)行測(cè)井。其它地層評(píng)價(jià)工具如取心筒等,也要改造成繩索式。1.可回收鉆具組合套管鉆井 利用套管代替鉆桿和鉆鋌對(duì)鉆頭施加扭矩和鉆壓,邊鉆進(jìn)邊下套管,完鉆后

7、作為鉆柱用的套管留在井內(nèi)用于完井,利用鋼絲繩回收套管串底部的鉆具組合。鉆具組合安裝穩(wěn)定器,用以降低鉆具組合在套管內(nèi)的側(cè)向擺動(dòng)。套管柱上安裝扶正器使套管與井眼對(duì)中,降低套管接頭的磨損破壞。套管鉆井井底鉆具組合包括鉆頭、擴(kuò)眼器、穩(wěn)定器、液壓馬達(dá)和MWD/LWD,鉆具組合安裝在套管鞋上 。2.尾管鉆具組合在壓差很大的地層間用常規(guī)鉆井技術(shù)鉆進(jìn)時(shí),會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的壓差卡鉆和鉆井液漏失,造成井壁坍塌、掉鉆具等事故甚至棄井尾管鉆井技術(shù)就是針對(duì)這一難題開發(fā)出來的。3.可鉆鉆頭套管鉆井套管鉆井應(yīng)用可鉆鉆頭(也稱為鉆鞋)是按照預(yù)期設(shè)計(jì)鉆達(dá)目的層后直接進(jìn)行固井工作,不必將鉆頭提出地面,因此可繼續(xù)鉆進(jìn),鉆進(jìn)鉆頭只要破碎(

8、鉆穿)上一級(jí)鉆頭,即可繼續(xù)鉆進(jìn)下部地層進(jìn)行下一井段鉆井。該鉆井方法目前已經(jīng)應(yīng)用于軟地層和中硬地層套管旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng),鉆鞋破碎巖石機(jī)理與常規(guī)鉆井中PDC鉆頭破巖機(jī)理相似。第四部分：第四部分：鉆鞋鉆鞋本體本體第第一一部分：鉆鞋內(nèi)胎部分：鉆鞋內(nèi)胎第二部分：刀翼和切削齒第二部分：刀翼和切削齒第五部分：水眼、噴嘴第五部分：水眼、噴嘴第三部分：第三部分：保徑塊保徑塊第第二二代代鉆鉆鞋鞋的的結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)1、威德福套管鉆井主要設(shè)備威德福套管鉆井主要設(shè)備可鉆式鉆鞋可鉆式鉆鞋第三代鉆鞋第三代鉆鞋:原貌原貌第三代鉆鞋：刀翼脹開第三代鉆鞋：刀翼脹開套管鉆井技術(shù)已發(fā)展到了一個(gè)較高的水平，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）研制并成功制造出了性能較為穩(wěn)定的新型套管鉆機(jī)；（2）研制了各種尺寸的專用鉆頭；（3）研制并成功使用多種隨鉆擴(kuò)眼器；（4）建立了各種尺寸