套管钻井技术可创造显著效益

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1、套管钻井技术可创造显著效益摘要套管钻井系统是由Tesco钻井技术部门开发研制的，其目的是为了降低成本，改善钻井效率，并通过边钻边下套管技术来减少各种井眼复杂问题。该系统历经3年的开发研制，并且经大量的试验证明，能够有效的用于直井和定和井。该技术在配置专用钻机和井下设备的条件下，才能作为一种联合钻井系统发挥作用。该系统使用标准的油井套管来向钻头传递机械和水力破岩的能量。一套有线可收回的钻具被销定在套管内，以从而省去了常规钻具所需的起下钻作业。（译自O.G.J.May,17.1999）引 言这套套管钻

2、井系统，从传统油气井钻井手段中大胆地向前迈进了一步。在传统的钻井过程中，一套钻柱由若干钻铤和钻杆组成，由它供给钻头机械能量（旋转动力和轴向载荷）以及给钻井液提供一条液流通道。当每次更换钻头、底部钻具结构或钻达预定井深时，钻柱需要从井眼中起出，然后再下入套管为井眼提供永久的通道。采用套管钻井系统的基本前提是钻完的井必须要下套管，那么才能够降低钻井成本。为实现这个目的需要重新设计一套地面钻井设备和井底钻井系统。成本的节约，可通过节省采购、储存、检查、运输及起下钻柱作业来实现，同时也减少了各种由起下钻引

3、起的井眼问题。尽管通过减少钻柱的起下作业和操作时间，能适当地节约成本，但通过减少井眼问题来节约钻井成本，将变得更有其实际价值。许多情况所引起的井眼复杂问题，如钻井液漏失、井控事故及井眼稳定问题，均可直接归结于钻柱的起下操作所引起。另外,由于井眼质量不好，使得钻柱从井眼中起出后，很难顺利下入套管。其中，有些井眼稳定问题，均可直接归结于钻柱振动所引起。该套管钻井系统可通过节省钻柱的起下作业，并能使钻柱产生更小的振动，来减少这些事故的发生率。井底钻井系统该套管钻井系统的钻井工序省去了常规钻井中的钻柱，它

4、是利用套管向钻头传递机械和水力破岩能量（见图1）。一套有线可收回的井底钻具组合,被锁定在套管的底部，靠它钻一个足够大的井眼来保证套管自由顺利地向下延伸。图1套管钻井示意图通过固定装置将底部钻具组合锁定在套管底部，使用一套有线装置来放置和收回底部钻具组合，并不需要将钻柱起出井眼（见图2）。图2套管钻井下部结构总成1-下入、回收工具；2-轴向键（插入套管槽短节）；3-止推键（置于套管的止推台肩）；4-扭矩锚；5-扩孔器；6-钻头；7-锚定和密封总成（包括旁通阀）；8-可加接泥浆马达；9-套管锁定槽短节

5、；10-扶正器；11-扭矩锚短节；12-套管鞋。底部钻具组合由导向钻头和底部扩眼器构成，底部扩眼器作用是扩大井眼以便使"钻管"顺利通过，所钻的井眼能为"钻管"和后期固井提供足够的空间。在定向钻井时，底部钻具组合由一套弯外壳井底马达和随钻测量工具组成。其他设备如随钻录井或取芯工具也可下入，并能完成任何常规钻井中需用钻柱来运送下入的作业。底部钻具组合进入下部的锚定装置，可与专用套管接头一起导引进入井眼，固定于锚定装置上的弹性锁销键与套管上的键槽短接相啮合。这套锚定装置主要用来传递钻压和承受下部钻具到套

6、管上的钻进载荷。扭矩传递键嵌入套管上的扭矩凹槽短接内，用来提供旋转和传递套管到底部钻具组合的钻进扭矩。固定于锚定装置上的密封件用来封阻钻进中底部钻具组合猫定装置周围的液流。一套旁通系统使钻井液实现循环，并阻止底部钻具组合起下时刮削井眼和粘卡套管。装在钻具底部的钻头,用PDC切削齿镶装或碳化钨切削片镶装，以保证在套管进入之前钻出一个足够大的井眼，使套管顺利通过。钻头也被设计成有利于底部钻具在起下通过套管时顺利收回。一套特制的坐挂收回工具用于底部钻具组合安放和收回。一套转环用于防止电缆旋转，以便在套管

7、旋转时电缆不转。一套紧急脱扣接头，它在电缆张力达到20000磅时即可脱离。一旦因井眼缩径需要断开时，可在紧急情况下直接拉脱,与锁定机构脱离。利用泵压坐挂的工具设计和试验取得了较好进展，并且利用电动机械使坐挂工具收回的构想，将在未来得到应用。套管钻机利用特制钻机或改进常规钻机,均可以实现套管钻井。目前，该系统与一台特制钻机进行了配套应用，以检验该套系统的性能及套管钻井的最大效率。在钻井过程中,需要一套专门设备,来解决套管操作和电缆对底部钻具组合的收放问题。为实现套管钻井，需要一套顶部驱动装置。另外，

8、天车和游车应能很容易地使电缆能有效地通过电缆防喷器而进入套管顶部。为使底部钻具组合能顺利地下入和起出，需要一套较大的电缆装置及套管夹持工具。Tesco钻井技术部门已制造出3台钻机，它们是经改装而组合的套管钻井和常规钻井钻机。四分之一基于原来的结构，它的设计是为满足套管钻井的需要。另外,上面提及的所配钻机,还包括其他特点，目的是整个钻井过程中实现更高工作效率。这些钻机设计应具备钻井泵的水功率、绞车、顶驱和电缆装置，减少设备重量，同时优化与之相配合的顶驱设计。所有这些设备的操作均通过逻