【7A文】套管钻井技术.ppt

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2021/7/171套管钻井技术 2021/7/172套管钻井技术一、套管钻井的发展概况、套管钻井系统介绍、套管钻井工艺技术、套管钻井实例五、套管钻井未来发展趋势 2021/7/173一、套管钻井的发展概况1.套管钻井的概念2.套管钻井的技术优势3.套管钻井的历史溯源4.套管钻井的国内外应用情况 2021/7/174套管钻井把钻进和下套管合并为一个过程，在钻进过程中，直接采用套管取代钻杆，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，井下钻具组合在套管内起下，不再需要常规的起下钻作业，完钻后套管就留在井内作完井用。套管钻井技术可以应用于各种直井、定向井、水平井和开窗侧钻井中，还可以进行取心作业。1.套管钻井的概念 2021/7/175接入套管 2021/7/176钻进 2021/7/1772.套管钻井的技术优势(1)可降低钻井成本套管钻井采用油田常用的普通套管取代钻杆钻井，在施工中节省了与钻杆和钻铤的有关的采购、运输、检验、维护和更换的费用，同时套管钻井的钻机更加轻便，易于搬迁和操作，人工劳动量和费用都将减少，因此可以明显降低钻井成本。例如，据Tesco公司估计，打一口深为3048m（10000ft）的井，和传统钻井相比，可节约费用30%以上。 2021/7/178(2)减少了与起下钻有关的问题套管钻井技术采用钢丝绳在套管内起下井底钻具组合，速度比常规钻井快5～10倍。由于套管钻井的井眼自始至终有套管伴随到井底，因此，套管钻井在起下钻具时还可进行钻井液的循环和套管旋转，这样就消除了常规钻井施工中由于地层膨胀，井壁坍塌、冲刷井壁、键槽卡钻和台阶卡钻等意外事故而导致的起下钻困难问题的发生。2.套管钻井的技术优势 2021/7/179套管钻井大大提高钻井速度 2021/7/1710(3)改善了井控状况在常规钻井起下钻过程中，井筒内的抽吸作用和压力波动常常会导致井涌或井喷，稍有不慎就有可能导致钻井事故的发生。而套管钻井消除了因起下钻而带来的的抽吸作用和压力波动，而且起下钻时能保持泥浆连续循环，可防止钻屑聚集，也减少了井涌的发生，从而改善了井控状况，为安全施工提供了有力的保障。2.套管钻井的技术优势 2021/7/1711(4)改善了水力参数、环空上返速度和清洗井筒的状况向套管内泵入泥浆时，因其内径比钻杆大，故减少了水力损失，从而可以减少钻机泥浆泵的配备功率。泥浆从套管和井壁之间的环形空间返回时，由于环空面积减小，提高了上返速度，改善了钻屑的携出状况。2.套管钻井的技术优势 2021/7/1712(5)可以减小钻机尺寸、简化钻机结构、降低钻机费用①水力参数的改善降低了对钻机泥浆泵功率的需求；②可以取消二层平台和钻杆排放区域；③套管钻井是基于单根套管进行的，不再需要采用类似双根或三根钻杆构成的立根钻井方式，因此井架高度可以减小，底座的重量可以减轻。2、套管钻井的技术优势 2021/7/1713早在50年代就有很多陆上钻井公司用油管钻生产井，钻达油气层后对油管进行固井作业，钻头留在井下。70年代史密斯公司曾在墨西哥湾应用过套管钻井技术，但当时的钻深都非常浅。3、套管钻井的历史溯源 2021/7/171480年代末期，在采矿业中，小井眼绳索连续取心钻井技术曾一度引起人们的极大兴趣。该技术使用钢丝绳回收取心筒，钻达目的层后将钻柱用作套管固井，同时取心钻头留在井底。需要继续钻进时，可采用更小尺寸的钻柱，从而降低了钻井成本，节约了钻井时间。因此，这种采矿业用的小井眼钻井系统可以认为是套管钻井系统的先驱。3、套管钻井的历史溯源 2021/7/1715同一时期，在一些稠油油藏的开发中，人们还利用割缝生产尾管钻达目的层，然后用砾石进行充填完井，这种技术在尾管底端连接了一次性钻头和扩眼器。在此期间，有的钻井公司还借助套管鞋扩眼器完成下套管作业。套管钻井的专利最早出现在60年代。1989年到1995年期间是现代套管钻井技术酝酿和形成的阶段，陆续出现了一些与套管钻井有关的钻井工具、钻井装备和钻井工艺专利。3、套管钻井的历史溯源 2021/7/17164.1国外应用情况1996年到1998年是套管钻井技术的快速发展阶段，这一期间也正值油价持续下滑。在这种背景下，降低钻井成本成为钻井行业的迫切任务，也成为套管钻井技术发展的直接驱动力，许多公司对其进行了研究和开发。4、国内外应用情况 2021/7/17174.1国外应用情况加拿大Tesco公司自1995年起开始对套管钻井技术进行研究，1998年6月中旬，Tesco公司在其研究开发中心(TescoR&DCenter)院内钻了第一口套管钻进试验井，耗资4百万美元。后来又在该井中钻了1个定向井眼和1个侧钻井眼，总进尺达2774m，证明了套管钻井的可行性。Tesco公司已基本形成了一套颇具特色的配套设备和套管钻井工艺技术，并进入工业应用阶段。4、国内外应用情况 2021/7/17184.1国外应用情况美国Tri2MaxIndustries公司自1996年开始进行套管钻井技术的研究和开发，其目的就是在表层套管尺寸一定的情况下，最大限度地增加生产套管的尺寸，从而提高深水油气井的经济效益。该公司设计生产了一个可伸缩随钻扩眼器进行钻井作业，1997年首次进行现场试验，以后陆续在墨西哥湾和地中海海域投入了工业应用。4、国内外应用情况 2021/7/17194.2国内应用情况我国大港滩海公司于2003年采用Weatherford公司的套管钻井技术进行了23口井的表层套管钻井；大庆于2004年也完成了一口表层套管钻井；渤海石油公司和南海西部公司于2001年在海洋石油钻井中应用套管钻井来简化海上表层套管的作业程序，提高了作业效率，但仅局限于表层套管的应用，尚未涉及全井套管钻井技术。对于陆上全井套管钻井技术可以说国内目前还处于空白。目前只有吉林油田进行过三口井的过油层套管钻井试验。4、国内外应用情况 2021/7/1720要成功的采用套管钻井技术，选用所需的配套设备至关重要，目前国内外普遍采用的套管钻井系统有Tesco套管钻井系统和Weatherford套管钻井系统。二、套管钻井系统介绍 2021/7/17211、Tesco套管钻井系统：Tesco套管钻井系统以常用的油田生产套管作为钻杆同时进行钻进和下套管作业。套管把水力能和机械能传递给悬挂在套管底部接箍上的井下钻具，该井下钻具可通过钢丝绳回收，组合钻具上部的钻井锁(DLA)把钻具与套管进行机械连接和液压密封。同时在套管柱处安装了一个可嵌入和取出的机械装置。在钻井锁下部钻具组合的最下端是导向钻头，有时也可能包括其它常规钻柱组件，如管下扩眼器、泥浆马达、取心工具和导向系统等。二、套管钻井系统介绍 2021/7/1722Tesco套管钻井钻机 2021/7/1723二、套管钻井系统介绍1、Tesco套管钻井系统：在大多数套管钻井实践中，要在导向钻头上使用套管下扩眼器把钻头孔径扩大到最后的井眼直径。因为导向钻头要能通过套管，而扩眼器要把直径扩大到套管可以通过的尺寸，钻到套管下入点时用钢丝绳将其收回。在钻达套管下入点之前通知固井服务公司，在收回下部钻具前进行固井准备和设备就位工作，然后进行固井作业。目前试验的井主要进行表层套管及技术套管的钻进，所以不进行裸眼井段的测井，或者在下部钻具组合上直接接上测井仪器进行随钻测井。 2021/7/1724(1)套管钻井钻机钻机系统组成将一个双伸缩式井架、绞车与顶部驱动装置并入其中，包括一台功率为589千瓦的三缸钻井泵、一台井架出油管清洁器和一座装有高514in的悬吊底座的模块式建筑。设计的液力驱动钻井设备采用PLC(可编程序的逻辑控制器)来进行控制，并用司钻控制中心(DCC)通过PLC的结合来控制。DCC安装在控制室里。控制室位于钻台旁的模块式建筑房内。整套系统占地少，易于搬迁。二、套管钻井系统介绍 2021/7/1725二、套管钻井系统介绍(1)套管钻井钻机另外，为了进行套管钻井作业，对现有的普通钻机进行改装，改装后的钻机也可适应于套管钻井：1)加装一个钢丝绳绞车，用于起下和操作井下钻具组合，为此钢丝绳内应植入一根电缆，用来操作井下工具。2)为了使钢丝绳能够处在套管中心位置，需要将天车和游车都改成分体式，左右分置。 2021/7/1726二、套管钻井系统介绍(1)套管钻井钻机3)在顶部驱动装置上部，加装一个钢丝绳防喷器和密封装置，对钢丝绳进行密封。4)取消钻机的二层平台和立根的存放区，原来用于操作钻杆的工具均应该成相应的操作套管的工具。 2021/7/1727二、套管钻井系统介绍(2)绞车系统绞车系统结构很紧凑，其高扭矩、多方位位移的叶片式液力马达直接耦合到装有钻井钢丝绳滚筒的轴上，这样就取消了一些辅助部件，如齿轮箱、链条组、皮带、离合器链轮及链条护罩等。这意味着绳车滚筒永不需要摘开，并且能在两个方向上以极佳的控制速度，平滑的驱动。这种设计能使绞车与井架结构一体化，钻机在移运时也不用拆卸，此外，绞车还能使井架延伸与收缩。 2021/7/1728绞车 2021/7/1729二、套管钻井系统介绍（2）绞车系统当钻井系统钻进时，绞车的刹车系统为液压驱动。在钻井单元，没有水力刹车或者涡流刹车。刹车制动是通过液压和气压来实现的。如果气动制动失败，则液压会发生制动。如果液压制动失败，则气体会发生制动。这套绞车系统的最大特点是：1)可编程序的逻辑控制系统绞车的水力驱动系统是通过带有PLC控制的能通过编程序的自动司钻系统(DCC)进行控制的。自从机械制动出现后，司钻可以通过自动司钻系统(DCC)远离绞车进行控制。 2021/7/1730二、套管钻井系统介绍(2)绞车系统自动司钻系统能在维持钻头上稳定压力下通过PLC控制在可设定参数的最大钻速下对绞车提供无人操作的连续钻井，自动司钻控制系统能自动控制钻柱并在顶部驱动失调时“重新启动”钻柱。2)安全系统—绞车上的安全系统包括一个钻台与天车安全保护装置，这是为了限制游车/顶部驱动总成、防止碰撞而装的。减速是为了通过程序进行优化，不像传统钻机上的天车那样起下钻时受到扰动。除此之外，一个联锁的程序允许绞车在钻台和天车之间以指定的速度运转。 2021/7/1731(2)绞车系统绞车还有别的一些安全联锁装置以确保维护人员和设备不至于因错误的操作而导致事故的发生。例如，在有足够的液压下，当前挂钩上所承载的重物是可用刹车减缓的。当然，气压也是重要的因素。移动绞车能得到较大的速度范围，但它仅允许通过PLC达到安全载限，如在一个很快或是很突然的速度操作下，挂钩重物将增加到其承载极限，但绞车的速度仍然会自动稳定下降到安全水平。二、套管钻井系统介绍 2021/7/1732二、套管钻井系统介绍（3）顶部驱动及其他部件轻型的液压顶部驱动装在钻机上在其作业范围具有良好的控制扭矩速度，它可以独立的安排钻柱的上扣和滑动钻具入井的钻井扭矩/伺服控制能力。例如司钻可以用摇动钻柱的办法降低滑动摩擦。多功能的管子装卸及自动化结构，即动力吊卡、双向连杆摆动、鼠洞延伸结构、遥控卡爪、双球钻井液护罩、安全阀等减少了连接时间，增加了钻台的安全。为了减少钻机装卸时间，顶部驱动与2/3扭矩轨道都是固定性地安装在井架上，在钻机搬迁时，可取消拆卸顶部驱动及大部分扭矩轨道，与常规井架安装顶部驱动相比，节约5个小时。 2021/7/1733顶驱 2021/7/1734液力大钳 2021/7/1735(4)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、钻井浮箍、扩眼器和领眼钻头等部件组成，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(MWD)和随钻测井(LWD)工具，也可以接取心工具或取心钻头进行取心作业。二、套管钻井系统介绍 2021/7/1736底部钻具及下部套管柱组合套管钻井钻具的主要构成如上图：有套管、扶正器、轴向承载壳体、承扭壳体、套管鞋、密封器、轴向锁定器、止位环、扭矩锁定器、扩孔器、钻头等。这些工具与常规钻井工具不同或者技术参数要求不同，它们构成了套管钻井独特的技术特征。二、套管钻井系统介绍 2021/7/1737 2021/7/1738二、套管钻井系统介绍(4)套管钻井的井下系统起下钻时，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。造斜率一般取决于使用的套管尺寸，造斜率的上限取决于套管的疲劳极限。 2021/7/1739下入井下钻具组合 2021/7/1740钻鞋钻鞋的作用与传统的钻头极为相似，唯一不同的是钻达完钻井深后不用起钻，直接固井，钻鞋又被第二级钻头或钻鞋钻掉。 2021/7/1741可张开式钻头 2021/7/1742钻头 2021/7/1743(5)套管就套管本身而言，大多数套管接头具有较大的抗扭和抗疲劳能力，但多数小尺寸套管的接头抗扭能力不足。随着套管钻井技术的推广，一些生产商开始开发套管钻井使用的低成本优质接头。完钻后，套管必须保持完好才能在完井中起到常规套管的作用。地面试验表明，除了最底部的几根套管连接处发生磨损外，其他管柱都保持完好。为了解决这一问题，需要在接头处安装防磨扶正器。二、套管钻井系统介绍 2021/7/1744二、套管钻井系统介绍(6)转盘一台150吨的444mm转盘支承着卡瓦载荷，并在非钻井时间内慢慢的旋转着钻柱，即在顶部驱动出问题时作紧急备用及接单杆。转盘是最轻量级的，并在其壳体内安装了一个液压驱动系统，这样就不需要一台外用马达、链条箱或驱动轴了。转盘是由开口回路液压系统驱动。 2021/7/1745二、套管钻井系统介绍(7)电路系统两台UPS电源装置把钻机的发电机电能(120VAC单相60Hz)转化成24VDC电能，并给所有控制系统和仪表电路供电，并且在发电机电力中断时可供应电能达17分钟之久。这种安全装置可以①使司钻提升钻具以防卡钻；②有时间使备用发电机或钻井液循环系统运转等。 2021/7/1746三、套管钻井工艺介绍1、套管钻井工艺2、套管钻井设计3、套管钻井的注意事项 2021/7/1747Tesco公司套管钻井技术:套管由顶部驱动装置带动旋转，由套管传动扭矩，带动安装在套管底部工具组上的钻头旋转钻进。由于钻头直径小于套管内径，不能钻出直径大于套管外径的井眼，故在钻头上方工具组中另安装两个可以张开或缩进的扩孔钻头，钻进过程中，先令两个扩孔钻头张开，即可将井眼扩大。钻井液自套管内进入,从套管与井眼之间的环形空间返出。1、套管钻井工艺 2021/7/1748扩眼器 2021/7/17491、套管钻井工艺Tesco公司套管钻井技术:钻头固定在一个专门设计的工具组前端，工具组锁定在套管底部，并通过钢丝绳与一部专门用于起下钻头的绞车相连接。当需要更换钻头时，将锁定装置松开，利用绞车将工具组经套管中起出。换上新钻头后，再用绞车将工具组经套管中下入，锁定在套管底部。这样一来更换钻头就变得十分快捷。 2021/7/1750工具组及锁紧装置结构示意图 2021/7/1751Tesco公司套管钻井技术:钻头的钻进过程也就是下套管的过程。套管一根根打下去不再提起，完钻后即可进行固井作业。套管钻井所形成的井眼比相应的常规钻井井眼一般要小(如采用直径127mm的套管钻井形成的井眼尺寸为152.4～190.5mm)，其大小程度取决于扩眼钻头的尺寸，但要满足固井中对套管与井眼之间间隙的要求。1、套管钻井工艺 2021/7/17521、套管钻井工艺Tesco公司套管钻井技术:由于扭矩需要通过套管螺纹传递，目前的套管螺纹达不到施工标准，所以需要研制、加工一种特殊的螺纹来满足传递扭矩的要求。如采用双级扣或其它特殊扣的螺纹，同时套管接箍也改用加强型。Tesco公司在套管钻井试验中就选用了一种加强型螺纹。 2021/7/1753Tesco公司套管钻井技术:从以上的套管钻井基本做法中能够看出，套管钻井技术的关键在于套管螺纹和钻头拆装两个关键环节。因此，套管螺纹能否满足传递扭矩的要求，钻头拆装系统能否有效、可靠地工作，是决定套管钻井成功与否的技术关键。1、套管钻井工艺 2021/7/1754套管钻井设计在多方面与普通钻井设计相似，如井壁稳定、井控、套管下入深度、定向设计和钻头选用等都与普通钻井十分相似。一个显著差别就是套管钻进时套管柱要承受附加应力。套管钻井的大部分因素都可按普通钻井的工程技术来处理，但对弯曲、疲劳和洗井三个问题应特别给予说明。2、套管钻井设计 2021/7/1755(1)弯曲钻进套管在井眼内只能承受较小压缩载荷，当压缩载荷过大时，套管可能发生弯曲，当它弯曲(失稳)之后，在无横向支持下它不能承受压缩载荷，但这并不意味着就会出现结构性破坏。套管周围的井壁要起横向支持作用，以限制进一步横向屈曲。套管发生弯曲时并不一定会破坏，但弯曲可能导致两种不良影响。2、套管钻井设计 2021/7/17562、套管钻井设计(1)弯曲首先，钻进套管与井壁之间的横向接触力可使套管磨损及增加套管转动所需的扭矩。其次，弯曲使套管在井内呈曲线形状，这将增大套管内应力及增加出现横向振动的可能性。 2021/7/17572、套管钻井设计(2)疲劳由于常规钻井方式中套管没有处于可产生疲劳破坏的环境中，因此有关套管和接箍疲劳失效方面的案例和资料很少。但是套管钻井技术的出现，使套管柱取代了钻杆柱向井底钻头传递机械能量和水力能量，套管及其接箍被置于一种复杂的动载作用的工况下，它们抗疲劳失效能力的高低将直接影响到套管钻井的成败。如何有效提高套管柱的抗疲劳失效能力和减少套管疲劳事故的发生，成为套管钻井技术得以普及的一个前提。 2021/7/17582、套管钻井设计(2)疲劳1)套管钻井中套管疲劳的影响因素套管钻井中，套管的受力比常规钻井更加复杂，工作环境更加恶劣，套管不仅要承受轴向力、外挤力、内压力，还要承受扭矩、弯曲和冲击振动等载荷的作用。当套管开始在套管钻井中服役时，疲劳破坏在循环载荷的不停作用下以小幅度开始增加，这种破坏是逐渐积累形成的，而且是不可恢复的，影响套管疲劳的因素主要是交变应力。 2021/7/17592、套管钻井设计(2)疲劳1)套管钻井中套管疲劳的影响因素套管钻井作业过程中引起交变应力的因素很多，主要有钻头钻进时引起套管柱纵向、横向和扭转的振动；弯曲套管和方钻杆引起的弯曲交变应力；在弯曲井眼钻进时引起的周期性弯曲应力；井眼狗腿度严重；天车转盘和井口不对中；海洋钻井中钻井船随波浪起伏摇摆造成的套管柱弯曲；套管柱在井眼中的偏心度；钻井液的周期性波动等。 2021/7/17602、套管钻井设计(2)疲劳2)套管疲劳的设计与检测套管钻机作业中套管的工作环境更加恶劣，套管设计的好与坏将直接影响到套管柱耐疲劳度的高低。这方面主要涉及到的因素有：套管的选材(高钢级的抗疲劳性能优于低钢级，平接式套管的抗疲劳性能优于其它形式)；套管和接箍椭圆度的检测；套管抗弯性能的校核；套管的无损探伤检测；套管螺纹连接的选择(偏梯形牙型优于圆螺纹和楔型螺纹)；套管及接箍热处理状况的检测等。 2021/7/17612、套管钻井设计(2)疲劳3)套管的上卸扣操作套管及接箍的损伤将增大套管疲劳失效的概率，上卸扣的操作规范与否也会影响到套管的抗疲劳性能，与此相关的因素主要有：套管上紧扭矩的控制(工厂端和现场端区别对待)；套管钳留在套管上的牙痕；卡瓦伤痕；地层和井内金属碎块对套管表面的切割伤痕，套管运输和装卸过程中造成的伤痕等。 2021/7/17622、套管钻井设计(2)疲劳4)钻井液的腐蚀由于腐蚀的缘故使套管截面积减少或者形成腐蚀小坑造成应力集中点，都将会使套管疲劳强度大为降低。影响套管产生腐蚀的因素有：套管表面存在的冶炼缺陷和机械损伤；钻井液中存在的氧气、二氧化碳和各种酸类；钢材内具有电位差的区域；不同钢级的套管等。 2021/7/1763(3)洗井套管钻井与普通钻井循环通路几何尺寸的不同是二者的另一差别。从套管内向下的流道大且均匀，所以套管内压力降一般很小。套管钻井的环空流道一般较小，因此该处压力降也小。虽然环空流道较小，但它较为均匀，所以从套管鞋至井口环空流速几乎是不变的。这在较低流速下就可以保持井眼净化，但必须调整好泥浆性能并提供足够的水力能量以清洗钻头和扩眼器。2、套管钻井设计 2021/7/1764(1)更换钻头和下部钻具组合套管钻井不需要钻柱(钻杆和钻铤)的支持，不需要进行常规的起下钻作业，但钻头和下部钻具组合在经过一定时间的使用后应能顺利起下，以便更换。绳索式回收钻具组合解决了这一难题，利用绳索将下部钻具组合和钻头从套管中取出来，减少了起下钻时间，避免了因常规起下钻而引起的抽吸、垮塌等井下复杂情况。3、套管钻井注意事项 2021/7/1765(2)套管接箍在常规钻井中，钻杆和钻铤专门设计用来承受很大的扭矩和压缩载荷。而套管相对于钻杆和钻铤来说，承受的扭矩和压缩载荷较小。因此在套管钻井中，要使用相对较低的旋转扭矩和钻压，并使套管在直径较小的井眼中保持最小的径向弯曲，以免造成钻井中套管先期损坏。3、套管钻井注意事项 2021/7/17663、套管钻井注意事项(3)钻头切削机构的改进为了使钻头能通过绳索起下，又能钻出足够大的井眼以使套管通过，要求切削机构既要小于套管内径，又能够钻出比套管外径更大的井眼。因此，在小直径领眼钻头的上方接一个套管下扩眼器。 2021/7/1767(4)地层评价利用套管钻井技术钻井时，边钻进边下套管，故不能用常规电测工具进行裸眼测井，除非将套管上提至待测井段以上。解决的方法是采用随钻测井仪或者将测井仪下至套管以下，对目的层进行测井。其它地层评价工具等也要改造成绳索式。3、套管钻井注意事项 2021/7/17683、套管钻井注意事项(5)完钻后套管钻井技术中的固井方法在套管钻井完钻后，对于套管钻井的固井方法有两种模式，一种是Sperry-sun公司的固井模式，另一种是Tesco公司的固井模式Sperry-sun公司为了在套管钻井作业完成后能够使用常规的固井工艺固井，使用了一种固井塞，这种塞座放时成套爪状，这样，固井塞可座于座放接箍内，下入锁定后将会与套管成为一体。 2021/7/17693、套管钻井注意事项(5)完钻后套管钻井技术中的固井方法注水泥过程中由于固井塞的存在而不需要单向阀，它可封堵住水泥浆的返压，不必在套管中使用顶替液来保持回压，固井塞是可钻的，需要继续套管钻进时，下入较小直径的套管钻井系统，钻掉固井塞和水泥环后即可继续钻进。 2021/7/17703、套管钻井注意事项(5)完钻后套管钻井技术中的固井方法Tesco公司在最早的固井作业中使用了一个柔性刮塞和一个顶替塞，顶替塞由铝和橡胶制成，具有较好的可钻性。固井时先向套管内泵入一个能刮去管壁滤饼的刮塞，通过加压，刮塞可被很容易地剪断并从套管鞋泵出。 2021/7/17713、套管钻井注意事项(5)完钻后套管钻井技术中的固井方法注完固井水泥后接着用顶替液泵入一个顶替塞，顶替塞坐放并锁定在轴向锁定接箍上做浮箍使用，顶替塞可把水泥的上返压力密封在顶替塞之下。需要继续钻进时，可在水泥凝固后，用较小直径的套管钻井系统下入到井底，将刮塞、固井浮箍和水泥环钻掉后继续钻进。 2021/7/17723、套管钻井注意事项(5)完钻后套管钻井技术中的固井方法由于实际应用中难以确定顶替塞是否坐放并锁定于坐底套管，当套管尺寸较小时难以控制顶替液的过量，同时顶替塞难以保证密封住水泥返压，钻掉也很难，所以用了泵送浮箍的固井工艺。 2021/7/1773(5)完钻后套管钻井技术中的固井方法在注水泥之前先将浮箍泵送到位并锁定在坐底套管的锁定短节上，到位锁定的情况可根据返回的钻井液压力信号判断，浮箍到位后即可采用常规方法进行注水泥作业。目前使用的浮箍已经实现了与套管可靠的锁定，同时也能可靠的密封住固井水泥的回压。3、套管钻井注意事项 2021/7/1774四、套管钻井实例我们用胜利油田垦东341井的套管钻井过程，来介绍套管钻井的具体应用。1、地质概况KD341井位于KD34井48.76、方位1206.69m处构造位置位于济阳坳陷垦东潜山披覆构造带垦东34断鼻构造，本井井型为直井，井别为评价井，本井钻探目的是为了解垦东34东北低部位第三系含油气情况，该井设计井深为2350m，完钻原则为进中生界无油气显示完钻。 2021/7/1775四、套管钻井实例2、工程概况该井设计井身结构为：Φ914.4钻头×85m+Φ850.0隔水导管×85m；Φ410.0钻鞋×460m+Φ339.7表层套管×460m；Φ241.3钻头×2350m+Φ177.8油层套管×2347m。为缩短钻井时间，降低钻井成本，一开由常规钻井技术改为套管钻井技术，这也是中石化第一口采用套管钻进的井，尤其使用自行设计制造的套管钻头，实现了套管钻井国产化。 2021/7/17763、施工工艺垦东341井一开表层套管钻进的管串组合为：Φ410.0钻鞋×1.07m+Φ339.7浮箍×0.64m+Φ339.7套管+配合接头(用于套管与顶驱连接传输扭矩)。钻鞋是套管钻井技术的核心工具，为胜利石油管理局钻井工艺研究院特制，可钻式PDC钻头，本体为铜制，喷嘴水眼为Φ22×9；钻井使用套管钢级J55s，壁厚9.65mm，扣型为STC。四、套管钻井实例 2021/7/1777四、套管钻井实例1)准备工作利用隔水导管候凝时间，把Φ339.7表层套管按照标准用套管液压大钳将丝扣上到要求的扭矩，连接成立柱立在钻台上，套管柱长为28m，本井是特制了1根长8m左右的短套管。将套管钻鞋与浮箍在平台甲板上接到套管上，要求前3根套管丝扣涂抹锁固脂。 2021/7/1778四、套管钻井实例1)准备工作当套管下到预计深度后，首先将配合接头连接到顶驱上，然后上提游车、顶驱到二层台，拉一柱套管，将顶驱上的配合接头连接到套管上，上提顶驱，套管提起，打开转盘上的套管吊卡、开泵、转动顶驱进行钻井作业。 2021/7/1779四、套管钻井实例2)正常钻进钻井参数：钻压10～50KN，转速30～50r／min，排量55～60L／s，泵压2～3MPa，扭矩4.85～5.82KN·m；钻井液为海水聚合物钻井液。钻进过程中：①司钻送钻要均匀，加压要适当，注意扭矩、泵压、钻时的变化，扭矩增大时应上提，最大不应超过套管上扣扭矩。若有蹩跳现象应及时调整参数，严格控制钻压和扭矩，防止顿溜钻造成井下复杂事故。 2021/7/1780四、套管钻井实例2)正常钻进②钻进时要用海水聚合物钻进，这样有合适的粘度及切力，能够提高携岩性能力和悬浮能力，以便将岩屑带出，有效的控制岩屑的下沉速度，保证充足的时间接立柱，本井采用0.5％PAM+K—PAM溶液处理钻井液进行钻进。③钻台要配合默契，设备、人员组织要到位，缩短接立柱时间。④坚持晚停泵、早开泵，开泵由小到大，防止泵压突升蹩漏地层，每次接好立柱先开泵，并由专人观察井口返出情况，确保返出，然后再增大排量。 2021/7/1781四、套管钻井实例4、应用效果该井从套管钻进开始到固井结束，共用时34h，进尺375.45m，成功钻进至设计井深459.62m，纯钻时间13.2h，较常规钻井时间缩短45％，平均机械钻速28.44m／h，并且实现了套管钻井国产化。该项技术首次在胜利油田垦东海区勘探开发钻井中采用就取得了良好的效果，若在海上钻丛式井组，表层套管使用该项技术将会有更好的效果，具有广泛的推广应用前景。 2021/7/1782四、套管钻井实例5.结论(1)垦东341井表层套管钻井的成功，表明该项技术能减少作业时间和降低钻井成本。(2)套管钻井技术特别适合于海上钻井中使用，既简化了作业程序，又可缩短钻井周期。(3)套管钻井的核心技术是专门设计的套管钻鞋，钻至设计井深后，可立刻进行固井作业，钻鞋是可钻式，任何PDC钻头和三牙轮钻头均可钻掉，不需要增加任何井下工具和地面设备。 2021/7/1783虽然国外的可回收式套管钻井系统应用领域较广泛，但其对工艺技术要求严格，且成本较高(国外一套设备价格大约在2000～3000万美元之间，且多数公司只提供设备及技术服务)，目前尚属于试验阶段，成功率也不是令人满意。如Tesco公司在20多口井的作业中，工具串起下的成功率也只有70％。因此，国内在现阶段针对不可回收式套管钻井进行研究，应主要侧重于：五、套管钻井技术未来发展趋势 2021/7/1784针对表层套管、技术套管钻井，研究采用一只钻头打完进尺的可钻式PDC钻头，该项技术可在海上钻井、沙漠钻井中推广应用。在上述地区采用套管钻井技术，可节约钻井时间，且避免了海上(沙漠)平台钻表层套管起钻后下套管因无法找到原井眼而失败的事故。五、套管钻井技术未来发展趋势 2021/7/1785套管钻井技术已逐步趋于成熟，但是仍有一些技术问题目前尚不能解决，因此，有必要对以下几个问题进行深入研究：(1)开展套管钻井钻柱力学模拟分析及套管疲劳程度对后期套损的影响研究；(2)套管钻井井身质量保证技术及措施(套管钻井钻井参数优化设计)；(3)为解决套管钻井一只钻头不能完钻的问题，开展可更换钻头套管钻井技术的探讨与研究。五、套管钻井技术未来发展趋势 2021/7/1786(4)研究焊接套管接头的可行性。(5)研究发生套管卡钻时的对策。(6)改进钻头的切削结构，以提高承受扭矩时的可靠性，目前使用的扩眼钻头需要改进。(7)对套管螺纹连接方式还需深入研究，试验中使用的高质量螺纹对浅直井而言费用较高。五、套管钻井技术未来发展趋势 2021/7/1787谢谢大家！