套管鉆井技術

1、套管鉆井技術 劉 鉞套管鉆井概念 套管鉆井技術是指在鉆進過程中，直接采用套管向井下傳遞機械能量和水利能量，井下鉆具組合接在套管柱下面，邊鉆進邊下套管，完鉆后做鉆柱用的套管留在井內做完井用。套管鉆井技術將鉆進和下套管合并成一個作業(yè)過程，鉆頭和井下工具的起下在套管能進行，不再需要常規(guī)的起下鉆作業(yè)。 套管鉆井意義 節(jié)省鉆進時間； 減少井下事故； 改善井控狀況； 保持其下鉆時鉆井液的連續(xù)循環(huán)； 改善水利參數(shù)、環(huán)空上返速度和清洗井筒狀況； 可以減小鉆機尺寸，簡化鉆機結構，降低鉆機費用； 節(jié)省與鉆桿和鉆鋌有關的采購、運輸、檢驗、和更換等過程有關的大量人力、物力、財力； 若在鉆穿產層井段使用，由于可以直接進

2、行完井作業(yè)，大大減少鉆井液對儲層的浸泡時間，降低對儲層的傷害，有效的保護油氣層。 套管鉆井的分類 Tesco套管鉆井系統(tǒng) 用生產套管作為鉆桿同時進行鉆井和下套管作業(yè)。套管把水利能量和機械能量通過鉆井鎖傳給下部鉆具，鉆井鎖的作用是把鉆具與套管進行機械連接和液壓密封，同時通過鋼絲繩和取出裝置可以將下部鉆具取出，進行更換鉆頭和馬達。在大多數(shù)套管鉆井的實踐中，要在導向鉆頭上使用管下擴眼器，把鉆頭孔徑擴大到最后的井眼直徑。以便套管通過。 2）Weatherford套管鉆井系統(tǒng) 鉆頭直接接在套管上，鉆頭不可更換，要立足于一只鉆頭打完全部進尺。所使用的PDC鉆頭為特制，胚體由易鉆材料制成，通過一個特殊裝置與

3、套管相連。套管內預先放置易鉆的固井浮箍，鉆至設計井深，利用特殊裝置將下部鉆頭脹裂落于井底，進行固井。下次開鉆時可將鉆頭體方便的鉆碎。Weatherford套管鉆井系統(tǒng)應用比較廣泛，國內外已經應用300多口井，取得較好的效果。套管鉆井的適用范圍 Tesco套管鉆井系統(tǒng)由于可以在套管內更換鉆頭和井下馬達，因此，可以鉆較深的井。Weatherford套管鉆井系統(tǒng)，由于只能用一個鉆頭完成鉆井深度，所以，多側重表層和技術套管的施工。 國內外套管鉆井技術的發(fā)展狀況 早在上個世紀50年代許多陸上公司用油管鉆生產井，鉆打油氣層后對油管進行固井，鉆頭留在井下的方式，可以說是套管鉆井技術的開始。而真正利用套管進行

4、鉆井作業(yè)始于 1990年，在1996年至1998年套管鉆井技術得到快速發(fā)展 Tesco公司就已完成20余口井的鉆井作業(yè)。套管鉆井技術可以應用于各種直井、定向井、水平井和開窗側鉆井，目前井深已超過2000m。 Weatherford套管鉆井系統(tǒng)應用比較廣泛，國內外已經應用300多口井，取得較好的效果。 國內大港油田在攤海探井和趙東油田開發(fā)井的13 3/8”表層套管鉆井中使用Weatherford套管鉆井技術成功鉆井25口，其中趙東油田開發(fā)井24口，總進尺6143m，最高單井機械鉆速243.6m/h，這是套管鉆井在中國首次大規(guī)模應用。國內其他油田及渤海也正在引進和研究這套技術。套管鉆井特殊工具1T

5、esco公司工具 以套管作為鉆桿進行鉆進，套管把機械能量和水利能量傳遞給懸掛在套管底部可回收鉆具?？苫厥浙@具由密封器、軸向鎖定器、止銷、扭矩鎖定器、泥漿馬達、擴眼器、鉆頭等組成。 密封器用來密封套管和鉆具環(huán)械環(huán)形空間；軸向鎖定器使套管和鉆具眼軸向鎖定，防止鉆具沿套管軸向串動；止銷、扭矩鎖定器使套管和鉆具固定一起，傳遞扭矩；泥漿馬達即短螺桿鉆具，在泥漿的作用下使螺桿轉動，帶動鉆頭和擴眼器轉動，破碎底層達到鉆進目的。 鉆頭實際是領眼鉆頭，先鉆出領眼再通過擴眼器把井眼擴大到套管可以下入的尺寸?？苫厥浙@具是通過鋼絲繩在套管內解鎖后回收。目前試驗井只在表層套管和技術套管鉆井，一般不進行裸眼測井。 套管夾

6、緊驅動頭。（未見詳細結構） 快速聯(lián)結頂驅（方鉆桿）和套管柱，使接單根便捷快速。主要有外卡式，將套管外面夾緊并鎖住，實現(xiàn)快速連接之目的。 套管剛性扶正器。 螺旋形狀，起扶正套管的作用。帶撈沙滾筒的絞車，用來打撈井下鉆具，及時換鉆頭和泥漿馬達。 Weatherford套管鉆井工具套管鉆井矛 套管鉆井矛。圖9-2-1 由1個1.5米長的短節(jié)、安全閥、旁通閥、升高短節(jié)、H-E套管矛、套管矛解封裝置和牛嘴組成，一端與頂驅連接，另一端可以插入套管里，通過下壓和左右旋轉即可上、卸扣，簡化了接套管的操作程序，節(jié)省了套管上扣時間，保證了安全作業(yè)。值得一提的是，這種套管鉆井矛也可以用于下套管作業(yè)，在下套管遇阻、遇

7、卡時可以開泵循環(huán)，轉動套管，減少阻力和上提拉力。地面套管扶正裝置 在套管鉆井中也起了很大的作用。它是一種遙控的液壓動作扶正臂，可以前后左右移動，保持套管居中，防止套管錯扣。該裝置的使用，提高了接套管的速度，尤其在有風的天氣情況下，可以提高下套管的速度，保證安全作業(yè)。套管鉆井專用鉆頭 本體是特殊的鋁合金材料制成，保徑齒和切削齒為聚晶金剛石復合片，鑲在鉆頭底部和側面的3個呈“Y”型刀翼上，與一般PDC鉆頭不同的是齒形為橢圓形，因此切屑作用更強。噴嘴是銅制成，噴涂內涂層，增加抗沖刷能力，并可以鉆掉。鉆至設計井深后，上體套管0.5m，投球開泵鉆頭內的活塞下行，將帶有噴嘴的中心部分推出，將刀翼推向井壁，

8、這樣留在井底的只是可鉆材料本體和噴嘴，因此，可以被下一只鉆頭鉆掉。 特殊司扣的套管：可以承受鉆進扭矩和拉伸力。 套管鉆井施工作業(yè)程序（Weatherford套管鉆井） 1）接套管鉆井矛并與頂驅連接；2）從大門坡道吊起帶鉆鞋的第一根套管，到鉆臺；3）下放入轉盤，坐放套管卡瓦，上安全卡瓦，打開吊卡； 圖9-2-3 套管鉆井專用鉆頭4）將第二根套管從滑道吊至大門坡道；5）用套管扶正裝置夾住套管，用液壓大鉗上扣；6）套管鉆井矛插入套管，必要時用套管扶正裝置扶正居中；右轉1/4圈使與套管密封連接；7）提起管柱，取出卡瓦，打開卡盤前要確保套管矛與套管已經連接可靠；8）摘除安全卡瓦；9）緩慢下放套管；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）下放套管矛處于懸空狀態(tài)，左傳1/4圈，提出套管矛； 12）重復4-11的步驟，下入第三根套管； 13）緩慢下放套管通過泥線標記處； 14）在套管鞋距泥線之上0.5-0.7米處開泵，轉頂驅，通過套管矛旋轉套管； 15）開始套管鉆進。緩慢增加鉆壓和轉速，推薦的參數(shù)為：鉆壓2-6噸，轉速20-60，排量2.5-3.2方/分； 16）打完單根。根據(jù)需要倒劃眼或打入稠塞； 17）坐放套管卡瓦，上安全卡瓦，摘掉吊卡，停泵，確保立壓為零； 18）下放套管矛處于懸空狀態(tài)，左傳1/4圈，提出套管矛； 19）重復以上步驟，直至最后一根套管鉆達預計

10、的套管鞋深度； 20）開泵循環(huán)，清洗井眼； 21）甩掉套管鉆井矛； 22）接套管頭鉆具； 23）接加長的套管鉆井矛； 24）通過井口，插入并密封連接加長的套管鉆井矛。在加長的套管鉆井矛之上是2根鉆桿和短套管，一個泵入短節(jié)和Weco 1502聯(lián)結，一個TIW閥和另一個短套管； 25）提起套管柱，取出卡盤和C型盤； 26）下放管柱和套管頭通過轉盤； 27）鉆至設計井深。井口位于26”隔水導管之上； 28）坐封井口套管頭，根據(jù)需要旋轉管柱以保證翼閥居中； 29）泵入稠塞，循環(huán)一周； 30）通過套管鉆井矛固井。Weatherford套管鉆井在大港趙東油田使用情況 自2003年2月25日至3月9日和5月

11、16日至17日，在共計24口井上實施套管鉆井施工，歷經14天，鉆井進尺6143m，平均機械鉆速105.1m/h，最高單井平均機械鉆速達234.6m/h，刷新了套管鉆井的世界記錄，比計劃提前23天，按每天鉆井平臺日費8萬美圓計算，節(jié)約鉆井費用184萬美圓。 莊海5及莊海8井的應用 莊海5井、莊海8井是部署在大港油田極淺海海域中的一口預探直井，利用我國目前吃水最淺（為1.5m）的鉆井平臺“港海一號”，進行海上鉆探。設計第一次開鉆使用套管鉆井技術，鉆進深度均為550 m。 管串組合 406.4mm（16英寸）鉆鞋0.79m+339.7mm浮箍0.46m+339.7mm套管+撈矛(聯(lián)接套管與頂驅傳輸扭矩)。 鉆井參數(shù) 鉆壓：040KN；轉速：60100rpm；排量：5560l/s；泵壓：34MPa；扭矩:6.7713.55kn.m。 鉆鞋為美國威德福公司產品，PDC鉆頭可鉆，型號：DS2，噴嘴：17.5mmX6，扣型為BTC，本井使用套管鋼級N-80，壁厚：12.19mm，扣型為BTC。 莊海5井從2003年3月30日7:40到31日6:15鉆至井深513.89m，進尺為428.09m(原30英寸導管深度為85.8m)，純鉆時間為721.1min,平均機械鉆速為35.62m/h。因鉆時