套管钻井中管柱优化设计与强度评估

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1、万方数据第二章套管钻井的国内外研究现状2．1套管钻井的历史从1950年开始，一些陆上钻井公司在使用油管钻井钻达油气层后对油管进行固并作业，将钻头留在井下。到套管钻井技术在1970年应用于墨西哥湾，虽然当时的钻进距离都非常短。后来到1980年末，在采矿业，小井眼绳索连续取心钻进技术曾一度引起过人们的极大兴趣，该技术使用了钢丝绳回收的取心筒，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。这种采矿业用的小井眼钻进系统可以认为是套管钻井系统的先驱。同一时期，在一些稠油油藏的开发中，人们用割缝生

2、产尾管钻达目的层，然后进行砾石充填。这种技术在尾管下连接了一次性钻头和扩眼器，尾管柱是焊接成一体的，采用了泡沫钻井液以降低钻井和砾石充填过程中对产层的损害。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。Ⅲ在冬季结冰的海上钻井时，为防止海冰损害防喷器，先要在海底挖掘一个有一定深度的直径别．．6m以上的井眼，然后安装防喷器。1994年，加拿大海洋钻井公司(CanadiaIlMarineDrilling)为了在北冰洋地区钻井，设计并制造了一种可在海床上钻出井眼直径达1216．1m的钻井装置，该装置可边钻进边下导管，完钻后将钻具从导管内回收。采用这种装置机械钻速达

3、到1．37rr油，使当时完成这～作业的时间从20天减少到1天半。这也是套管钻井的早期应用记录。套管钻井的专利最早出现在60年代。现代套管钻井技术初步形成是在1989年到1995年期间，随后一些与之相关的钻井工具、装备以及工艺专利才陆续出现。套管钻井技术的快速发展是在1996年到1998年，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。‘212．2国外套管钻井技术现状及发展趋势1996年到1998年是套管钻井技术快速发展阶段。在这～期间，许多石油公司对其进行了研究和开发。

4、80年代末期，加拿大Tesco公司的阿科研究开发公司(ArcoR&D)研发出了的绳索连续取心技术，在此基础上，从1995年开始研究套管钻井技术其目的就是节省钻井时间和降低钻井成本。¨11998年6月，在Tesco公司的研究开发中心(TescoR-&DCenter)，钻了第一口套管钻进试验井，约耗400万美元。后来，又钻了一个定向井眼、一个侧钻井眼在这口井中。最后，在研发中心内完成了另一口试验井，用套管钻井钻成一个水平井眼、～个“S”形井眼。两口井先后用五种尺寸：0229．2mm、093．7mm、121177．8rr吼、121139．7mm和0114．3mm的套管钻进

5、，总进尺2774m，证明了套管钻井的可行性。Tesco公司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，其套管钻井系统己经在许多工业井万方数据西安石油大学硕士学位论文中得到应用。其钻进范围从表层井眼到9576fc井深，使用的套管尺寸有121114．3rnm、121177．8mm、D244．47mm，可用于121139．7mm、121219．07Ⅱ蚰以及121339．71mm套管的钻井工具已经研制成功。英国BBL公司对套管钻井技术进行了独到的研究，提出了利用可膨胀钻鞋进行套管钻井的理论，并设计和制造出了几种套管钻井鞋产品，这些产品已经在现场实践中得到成功的应用。

6、2003年4月，该公司宣布其技术也成功地在半潜平台上得到应用，具有重大的历史意义。Ⅲ2．3国内套管钻井技术现状在我国，对于套管钻井技术的研究相对较少，还处于起步阶段，只有几口井的应用，但是从其良好的效果来看，前景应当是相当广阔的。2002年1月，中国海洋石油有限公司在渤海和南海东部勘探井中成功地应用了套管钻井技术，该技术在中国海域的使用，取得了3个“第1”：(1)第1次在中国海域使用套管钻井技术钻表层获得成功；(2)第1次使用508mm套管，用套管钻井简化了井身结构，同时还成功地代替了传统的672I砌隔水导管；(3)第1次使用339mm套管钻井，成功地代替了隔水导管

7、。该技术的应用成功标志着，套管钻井技术的应用前景广阔，根据新钻井地区的实际情况，简化井身结构，缩短了钻井作业时间，提高了钻井速度，取得了很好的综合效益。同时，在大港油田滩海地区庄海5井中，利用0339．7Im套管钻表层井眼也取得了成功。在中国石油天然气集团公司科技局的大力支持下，吉林石油责任有限公司于2003年11月在白．92套B+3—4井开展了陆上表层套管钻井先导性试验工作，并取得了成功。钻井所用套管为7”×6．91mm的J55套管，短圆扣，接箍短1”左右，保证上扣时两公端对接，减少扭矩。施工井深300m。2004年6月大庆油田开展了表层套管钻井试验工作，所用