套管钻井可回收式钻具组合设计与特性分析

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1、关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油大学(华东)或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权书本人完全同意中国石油大学(华东)有权使用本学位论文(

2、包括但不限于其印刷版和电子版)，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门(机构)送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。学位论文作者签名：指导教师签名：一日期：年月日年月日中国石油大学(华东)T程硕士学位论文1．1研究的目的及意义第一章绪论套管钻井技术作为一种正在发展中的新技术，正日益引起国内外石油工程界的关注。套管钻井系统(C

3、DS)是由Tesco钻井技术公司研究成功的【l】。该公司自1995年开展套管钻井技术研究，1998年6月该公司对其研究的套管钻井工艺及其钻井装备进行了首次钻井试验。套管钻井的目的是降低钻井成本，提高钻井效率以及用随时对钻完的井眼下套管的方式来把井眼问题控制到最低程度。套管钻井是指在钻进过程中，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，井下钻具组合接在套管柱下面，边钻进边下套管，完钻后作钻柱用的套管留在井内作完井用。套管钻井技术将钻进和下套管合并成一个作业过程，钻头和井下工具的起下在套管内进行，

4、不再需要常规的起下钻作业。动力通过与最下面的一根套管相连的钻具组合传给钻头。下部钻具组合和钻具锁紧装置相连，被安装在套管下部一个满眼部件内，连接到套管柱下端。钻具锁紧装置和下部钻具组合既可用绳索下入，也可泵送，但从套管中取出时都用绳索。绳索式回收钻具锁紧装置是套管钻井的关键，它包括：可传递钻具轴向压缩和拉伸载荷的轴向锁紧器，可抑制和传递扭转载荷的扭矩固定器，一只钻具扶正器安装于套管鞋位置，限制套管内组合装置的侧向活动。套管扶正器使套管在井眼内居中，防止偏磨。领眼钻头和套管下扩眼器通过钻井套管为钻井和完井提供一个

5、清洁的井眼。用绳索可将钻具锁紧装置和下部钻具组合从套管中取出，相当于常规钻井中的起下钻，也可用来完成定向工具、取心工具、随钻测井工具的起下作业，以满足钻井特殊要求。采用可回收式钻具组合技术是套管钻井技术向着深井、复杂条件井钻进发展的重要环节。它是在小井眼绳索连续取心钻进技术的基础上发展起来的。套管钻井不需要钻柱(钻杆和钻铤)的支持，不需要进行通常的起下钻作业。但钻头和下部钻具组合经过一定时间的应用，应能顺利起下，以便更换。绳索式可回收式钻具组合技术解决了这一难题，利用绳索将下部钻具从套管中取出来，从而可减少起下

6、钻时间，避免因常规起下钻而引起的抽吸、垮塌等井下复杂情况。从某种意义上讲，可回收式钻具组合的套管钻井技术才是套管钻井技术的另外一种层次上的新型技术。此项技术从实质上完全改变了以往的钻井模式。钻头等井下钻具将第一章绪论通过绳索回收装置下至井底，并在钻头失效后，可以回收至地面，更换钻头后再入井钻进。这样的钻井模式对于缩短中深井钻井作业时间、降低易坍塌、易漏失地层、高、低压地层，以及不确定性地层的钻井事故率将起到事半功倍的作用；同时也是简化井身结构、大幅度降低钻井成本的重要技术支撑。1．2套管钻井技术的优势套管钻井技

7、术就是用标准的油田套管边钻边封隔井眼，套管起着钻柱的作用，将机械动力和液压动力通过与最下部套管相连的钻具组合传给钻头，以实现钻进和钻井液循环，钻达设计井深后，起出下部钻具，并进行固井。套管钻井工艺是取消常规钻杆，以套管代替钻杆，由此给钻井作业带来以下益处【2】：(1)整个钻井过程不再使用钻杆，从而可节省与钻杆采购、检验、存放、运输、修复等过程有关的大量人力物力与费用；(2)减少了起下钻时间。在钻井过程中不再有传统的起下钻过程，只利用专用绞车通过纲丝绳起下钻头，十分迅速，比传统的钻杆起下钻大约快5"10倍，大大节

8、约了钻井时间和费用；(3)减少了钻井事故和复杂情况的发生。由于套管钻井的井眼自始至终由套管伴随到井底，大大减少了常见的地层膨胀。避免了井壁坍塌、冲刷井壁、井筒内形成键槽或台阶的现象。(4)因为井筒内始终有套管，起下钻时不会造成井筒内抽吸作用，使井控状况得到改善。(5)起下钻时能保持钻井液连续循环，可防止钻屑聚集，减少了卡钻事故的发生。(6)改善了水力参数、环空上返速度和清洗井筒的状况。