22冯来_简易套管钻井技术及专用配套工具研究-稿件

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1、简易套管钻井技术及专用配套工具研究冯来王辉王力（中国石油集团科学技术研究院机械所）（吉林石油集团有限责任公司钻井工艺研究院）摘要：本文综合分析了国外套管钻井技术的发展现状，提出了适合国内钻井设备情况的简易套管钻井技术，详细介绍了简易套管钻井技术的特点、工艺过程、对设备的要求情况等。另外，本文对简易套管钻井技术配套工具的研制进行了详细介绍。一、前言套管钻井就是利用套管代替钻杆串来完成钻井作业，即用套管代替钻杆和钻铤来对钻头施加扭矩和钻压，实现钻头的旋转与钻进，整个钻井过程不再使用钻杆，钻铤等。钻进过程中直接采用套管（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，

2、完钻后作钻柱用的套管留在井内作完井用。由于套管钻井技术是将钻进和下套管合并成一个作业过程，因此套管钻井与常规钻杆钻井相比，具有以下优点：节省起下钻时间，提高功效；减少井下事故；改善井控井况；保持起下钻头时钻井液的连续循环；改善水力参数，环空上返速度如清洗井筒状况；节省与钻具有关的采购、运输、检验、维护、更换等过程中有关大量的人力、物力和费用。在钻穿产层井段使用，由于可直接进行固井作业，大大减少了钻井液对储层的浸泡时间，可降低钻井作业对储层的伤害，有效地保护油气层。二、国外套管钻井技术研究现状国外目前研究套管钻井的主要有Tesco和Weatherford两大公司。Tesco公司

3、采用套管钻井专用钻机并配以可更换钻头来实现套管钻井。Weatherford公司主要采用可钻钻头。1、Tesco公司套管钻井专用钻机1）为了从套管内起下底部钻具组合并进行井下控制、操作等作业，必须给钻机配备电动或液、气动的专用小型绞车系统；2）天车和游车都应该是分体式配置，以确保钢丝绳处在套管的中心位置；3）在顶部驱动装置的上部要配备钢丝绳防喷器和密封装置，以实现对钢丝绳的密封。2、Tesco公司套管钻井的井下系统套管钻井的井下系统主要由三部分组成：一是下井、回收工具；二是底部钻具组合；三是连接在套管柱末端的坐底套管。用钢丝绳起下的底部钻具组合一般由锁定和密封总成、分隔箍、钻井

4、浮箍、扩眼器和领眼钻头等组成，根据需要还可以增加井下钻井液电动机（直电动机或弯壳电动机）、随钻测量和随钻测井（MWD和LWD）工具，也可以接取心工具和取心钻头进行取心作业。起下钻时，井底钻具组合穿过套管，可以避免对井壁的损害，保证了起下钻的安全。为了避免套管柱弯曲可在底部钻具组合下端串接1～2根钻铤以增加钻压。套管钻井的定向钻进过程在很多方面与常规钻井类似，主要的差别在于导向马达和旋转导向工具要能够穿过套管下入到井中，并能够回收。3、Tesco公司套管钻井的工艺过程进行套管钻进时，底部钻具组合锁定在坐底套管的锁定短节上，并通过钢丝绳与一部专门用于起下钻头的绞车相连接。与常规钻

5、井一样，套管钻井也可以有旋转钻进方式、滑动钻进方式和滑动－旋转钻进方式。旋转钻进方式的动力源于地面，由顶部驱动装置带动套管柱旋转并向底部钻具组合传递扭矩，进行旋转钻进，同时也可以在底部钻具组合上安装井下电动机实现滑动钻进。当需要更换钻头时，将锁定装置松开，利用绞车通过套管将底部钻具组合起出，而不必将套管起出井眼；在起钻过程中可保持钻井液连续循环；换上新钻头后，再用绞车通过套管将底部钻具组合送入，锁定在套管端部，十分快捷。4、Weatherford公司套管钻井技术Weatherford采用一种专门设计的可钻掉钻头，像常规钻头接在钻柱上那样，这种专用钻头直接连接在套管柱的底部，由

6、连接在顶驱上的转换接头传递扭矩，通过旋转套管以常规方式进行钻井作业。专用钻头的独特之处就是可以被常规钻头完全钻掉，而且由于有一个浮箍作为套管柱的一部分一同下井，钻至要求井深后可以立即进行注水泥作业。采用这种方法就可以实现一趟钻作业，节省钻井时间和作业成本。三、简易套管钻井技术1、简易套管钻井技术对设备和工具的要求国外套管钻井的实现都是基于以顶驱为基础的钻井装备，相应的配套工具都是在顶驱的基础上开发。简易套管钻井技术立足国内陆上油田钻井装备的现实条件，本着降低钻井成本的研究目标，主要适用于陆上油田浅开发井，该技术的主要特点：1）该套管钻井系统钻井井深有一定限制，即必须保证一只钻

7、头打到底，中途不更换钻头的技术要求。2）该系统无需采用顶部驱动钻井方式，而是采用转盘驱动钻井方式。因此，该系统对钻机无特殊要求，不会造成成本增加。3）该系统采用了机械式套管夹持头，连接在方钻杆下，工作在导管内，无需增改变原钻机的液压系统。4）该系统包括专门的钻头脱接装置，可实现对油层段的测井。2、简易套管钻井的工艺过程进行套管钻井时，方钻杆下连接着套管夹持头，套管夹持头对套管柱进行夹持，套管柱下端通过特制的固井短节与钻头相连。如必须进行主力油层的裸眼测井时，在钻头上方加入钻头脱接装置，完钻后通过投球丢手