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套管鉆進技術(shù)一、問題的提出在地質(zhì)勘探行業(yè),針對容易坍塌、孔壁不穩(wěn)定的復雜地層常采用跟管鉆進技術(shù)。其基本工作原理如圖所示,正轉(zhuǎn)時,偏心跟管鉆頭可以張開,在進行沖擊回轉(zhuǎn)鉆進的同時,通過管靴帶動套管向下位移;需要起鉆換鉆頭時,讓鉆具反轉(zhuǎn),這時偏心跟管鉆頭可以縮攏,外徑變小,從套管內(nèi)徑中提出,而套管則留在孔內(nèi)保護孔壁。跟管鉆進1、跟管鉆進的主要缺點一是跟進的套管不旋轉(zhuǎn),一旦套管跟進受阻很難處理;二是偏心鉆頭的張開與縮攏動作全靠鉆具的正反轉(zhuǎn)來實現(xiàn),一旦有碎石卡在機構(gòu)上便會造成偏心鉆頭張不開無法鉆進或縮不攏無法起出鉆頭的事故。2、什么是套管鉆進?傳統(tǒng)的石油天然氣鉆井工藝是先用鉆桿鉆井,再下套管完井、固井。近年來,石油行業(yè)出現(xiàn)了套管鉆井新技術(shù)。即取消了傳統(tǒng)意義上的鉆桿,用套管代替鉆桿對鉆頭施加扭矩和鉆壓,來驅(qū)動和實現(xiàn)鉆頭旋轉(zhuǎn)與鉆進。自2000年以來,已有一批生產(chǎn)井采用了套管鉆井的新技術(shù),并獲得成功。二、套管鉆井的優(yōu)點1、由于取消了傳統(tǒng)意義上的鉆桿,節(jié)省起下鉆時間,提高功效;2、直接用套管鉆進可簡化井身結(jié)構(gòu);3、由于環(huán)空面積加大,改善了水力參數(shù)、環(huán)空上返速度、清洗井筒狀況和井控狀況;4、由于取消了傳統(tǒng)意義上的鉆桿,可以簡化鉆機結(jié)構(gòu)、降低鉆機費用;5、節(jié)省與鉆桿、鉆鋌有關(guān)的采購、運輸、維護等過程有關(guān)的人力、物力與費用。三、鉆井技術(shù)發(fā)展過程
圖2示出了從19世紀中葉開始的墩鉆(沖擊鉆)到現(xiàn)代套管鉆井技術(shù)的發(fā)展歷程,圖中分別從破碎巖石的速度快慢、攜帶巖屑的能力和起下鉆具的速度快慢三個方面對比了墩鉆(沖擊鉆)、旋轉(zhuǎn)鉆和套管鉆井的優(yōu)缺點。圖2四、套管鉆井的工藝特點
1、螺紋承扭在套管鉆井中,要求套管有足夠的抗扭能力,因為整個鉆井的旋轉(zhuǎn)機械能量都是由它來傳遞。普通的套管連接絲扣無法承受這樣大的扭矩。對套管鉆井中的絲扣要進行必要的改進。一方面要使套管絲扣有較大的承扭能力,另一方面要保證不能因為絲扣的改進,使套管的成本有較大的提高。2、套管驅(qū)動采用特殊結(jié)構(gòu)的套管夾持器驅(qū)動套管回轉(zhuǎn)。五、可更換鉆頭套管鉆井技術(shù)
1、鉆具的組成可更換鉆頭的套管鉆井機構(gòu)如圖所示。圖中上部是下入井下的工具系統(tǒng),它裝有鉆頭和擴眼器,圖中下部是回轉(zhuǎn)跟進的套管柱。
可更換鉆頭的套管鉆井機構(gòu)2、下入井下工具系統(tǒng)的工序(如圖4所示)
下放井下工具系統(tǒng)至軸向定位臺肩;繼續(xù)下放井下工具系統(tǒng)完成軸向鎖定,同時完成扭矩系統(tǒng)配合;釋放起下工具;回收起下工具。3、鉆進時井下鉆具組合的工序(如圖5所示)鉆頭穿過套管內(nèi)徑,負責鉆出領(lǐng)眼;擴眼器穿過套管內(nèi)徑,負責將領(lǐng)眼擴大到設(shè)計尺寸。圖4下入井下工具系統(tǒng)的工序圖5鉆進時井下鉆具組合的工序
4、起出井下工具系統(tǒng)的工序(如圖6所示)將起下工具與井下工具系統(tǒng)鎖定;解除軸向鎖定;擴眼器刀片回收;起出井下工具系統(tǒng)。井下鉆具可使用牙輪鉆頭或取心鉆頭。擴眼器與鉆頭的組合情況見圖7。圖6起出井下工具系統(tǒng)的工序
圖7擴眼器與鉆頭的組合情況
擴眼器的刀片(如圖8所示)。套管扶正器主要用來防止套管及套管接箍磨損,同時還可以起到便于注水泥和
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