可回收式表层套管钻井技术研究及应用

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1、摘要套管钻井技术是一种能有效提高钻井效率的新型钻井技术，但现有套管技术对设备要求高，投入大，推广应用存在较大难度。在剖析认识现有套管钻井技术优势的基础上，提出了一种利用常规钻井设备进行表层套管钻井的技术设想，并针对该技术设想的配套工具和相关工艺技术进行了系统的开发。为减少套管钻井时对套管的磨损，有效延长油井的服役寿命，并减少对钻井设备的依赖，完成了利用常规钻井设备进行表层套管钻井的技术方案设计，即在可回收式套管悬挂器底部顺序连接螺杆钻具、随钻扩眼器和钻头，然后将套管悬挂器由套管短节悬挂在套管底端后开始钻进，螺杆钻具驱动随钻扩眼器和钻头破岩形

2、成井眼，同时带动套管前进。在钻进的过程中，套管不旋转，其承受的螺杆钻具扭矩由钻台上的反扭矩装置承担。到达预定层位后，下入小钻杆打捞提出底部钻具组合，完成套管钻井作业。配套的井下工具（可回收式套管悬挂器和随钻扩眼器）是实现上述套管钻井方案的技术关键。通过试验比对，筛选确定了下入小钻杆正向旋转、冲击解锁、主动回收式摆块的结构方案。对所设计的套管悬挂器进行了的运动仿真和关键部件的强度校核，结果表明，能满足现场应用。基于随钻扩眼器的工作可靠性和稳定性考虑，将扩眼器的刀翼设计成了双重保护切削结构，对其中心杆和刀翼等关键部件进行的强度校核结果也证实了设

3、计的可行性。地面反扭矩装置是利用常规钻井设备进行套管钻井的技术保证。根据现有的装备特点，设计了由垂直滑动、水平伸缩和套管周向锁紧机构组成的地面反扭矩装置。该装置可平衡套管钻进过程中，井下螺杆钻具传导到地面的扭矩，并确保套管在钻进过程中不旋转。机构仿真和关键部件的校核同样证明了设计的可行性。结合实际，设计了现场工艺方案和操作流程，并进行了系统的现场试验应用。试验结果证实所提出的工艺方案和操作流程科学可行，所设计的可回收式套管悬挂器和地面反扭矩装置设计合理，结构可靠，可适应现场工况，满足现场应用。经过技术分析、方案设计、工具开发和现场试验，证实

4、了本文所提出的新型套管钻井技术具有较强的现场适用性，有效弥补了现有技术的不足。同时还证明本文提出的套管钻井工艺方案切实可行，对该技术的推广应用具有重要意义。本文的研究结果丰富和完善现有钻井技术手段，对提高油气钻探效率具有重要的实际意义。关键词：套管钻井，悬挂器，随钻扣眼，现场实验，螺杆钻具，回收iResearchandApplicationofRetractableSurfaceCasingDrillingTechnologyLiGang(PetroleumandNaturalGasEngineering)DirectedbyProf.Ni

5、Hongjian,JinJiangluAbstractCasingdrillingtechnologyisanewdrillingtechnologywhichcangreatlyimprovedrillingefficiency,buttheexistingcasingdrillingtechnologyhashighrequirementsontheequipment,investment,andisdiffculttopromotion.Onthebasisofanalysisoftheexistingcasingdrillingte

6、chnology’sbenefits,thisstudypresentedanewmethodusingconventionaldrillingequipmentforsurfacecasingdrillingtechnology,anddevelopedthesupportedtoolsandrelatedtechnologyforthesystem.Forreducingwearofcasingduringcasingdrilling,effectivelyextendingwell’slife,andreducingrelyondri

7、llingequipment,thisstudyhascompletedprogrammedesignusinggeneraldrillingequipmentforsurfacecasingdrilling.Orderlyconnectingpositivedisplacementmotor(PDM),holeopenerandbittothebottomofrecyclingtypecasinghanger,thenhangthecasinghangerbycasinghangershortsectionsatthebottomofth

8、ecasingandbegindrill,thenPDMdrivereamerandbitadvacingbybrokingrock,andcarryingonthecasing