套管定向钻井技术.doc

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1、套管定向钻井技术TommyWarren,SPE,BruceHoutchens,SPE,andGarretMadell,SPE,TescoCorp摘要套管钻井技术（CwD）已经被证明是一种能有效地降低钻井成本和解决钻井难题的技术。目前，大多数CwD的研究集中于钻直井，但是，正是由于认识到CwD钻直井时的优势，人们对定向井中CwD的研究越来越多。经过对定向井CwD系统进行充分的实验证明，在套管尺寸为7到133/8寸的情况下，定向井套管钻井技术是可用的，该系统使用了定向井钻井电缆可回收装置(位于套管底部)代替了钻杆钻进时的传统的定向工具。这些工具用来钻大于90°的井斜

2、角，并且被成功收回，于直井段和水平井段重新测试。定向井CwD的一系列定向井应用证明了其具有在直井中应用的优势。介绍不断增加的商业测试表明，套管钻井技术作为一种可以减少钻井成本和解决钻井难题的实用技术正在得到广泛的认可。这些测试包括陆地应用和海上应用，在陆地上整口井都用套管钻井技术；在墨西哥湾和泰国湾的海上应用，只有一两段井段使用套管钻井技术。大多数CwD测试都集中在钻直井段，但是，对定向井套管钻井技术的关注度正在增加，原因在于直井段中套管钻井技术的优势已经被证明和更多多功能工具的成功应用。使用一套简单的套管钻井技术的系统就可以钻出一口直井。这套系统包括套管下方的

3、一个特殊钻头，此钻头钻出井眼用于连续下入套管。但是，当需要井下马达，不需要套管旋转钻进，或不能以一个钻头钻进时，就需要可起出和再次下入的可回收钻井装置了。尽管一些井段可以用一个钻头钻进，但用可回收系统钻进成本更低。目前，用于定向井操作的直井CwD工具已经存在。位于套管下方的电缆可回收定向钻井装置代替了传统井底管柱结构（BHA）中的定向工具。这套定向井CwD系统可以配合51/2,7,95/8,和133/8寸套管钻相对低的井斜角的斜井。同时，也可与7寸和51/2寸套管配合使用钻一些井斜角接近水平或超过水平角的测试井。成功的定向井操作不仅仅需要能够下放套管的定向井工具

4、。和传统钻井系统比，用于套管钻井的BHA也有很大不同。通常也需要特殊的地面装置让CwD程序更有效地进行。下面的段落阐述了这一程序运用到定向井钻井套管技术和解决了一些难题的过程，并讨论了这套系统的具体实验和应用。CwD过程定向井CwD系统由井下和地面工具组成，这些工具能够下放套管，例如：钻杆，以保证油气井能同时钻井和下套管。电缆可回收钻井系统悬挂在套管底附近的喷嘴处。除了横向钻进是用马达和弯外壳定向装置驱动的，套管的旋转全由地面顶驱驱动。CwDBHA通常由导向钻头和其上方的扩眼器组成，扩眼器决定了井眼的最终直径。导向钻头尺寸要能通过套管，而扩眼器形成的井眼要能使套

5、管下放。例如：812寸的导向钻头和1214寸的扩眼器是用来配合958寸，36磅/英尺的套管使用的。除了钻头和扩眼器，其他的井下工具可适当选择。钻直井使，装置中也要有稳定器，可控马达、随钻测量工具（MWD）和无磁钻铤。如图1，定向装置使用一个特殊工具固定在套管底部，靠近钻井锁紧装置（DLA）。DLA能够使传统钻井工具和旋转突肩连接到套管上，实现工具的进出套管。图1.钻井锁紧装置套管由一个套管快速连接装置连接到顶部驱动上，但并没有扣紧。如图2：快速连接装置包括卡瓦装置（卡住内部小套管或外部大套管）和内部矛装置（为套管密封）。快速连接装置的使用加快了上套管的操作，防止

6、了丝扣的损坏。图2.套管快速连接装置其连接方式类似于钻柱的连接。在鼠洞或者转盘上连接，取决于特殊工具的使用。快速连接装置包括液压单臂吊车，吊车把套管从滑梯吊到转盘上。使用快速连接装置和卡瓦使得套管连接和钻柱连接的速度一样快，减少了钻台操作，并增加了安全性。可回收井下工具文献中报道，由于DLA和下入上提工具的设计，大多数用于CwD的工具都不能用于垂直井。鉴于对用于原始定向井工具和设备的了解，下一代新的工具将会产生。这些工具具有对钻井BHA和套管的轴向和横向的锁紧和解锁，密封套管引导钻井液从钻头流出，不需要精确测量工具定位DLA，提供钻井液回流通道的能力。这些工具新

7、增的特征能够使其在井斜角大于90°的斜井中下放和上提。在下入电缆之前，BHA可以用泵下放。这套工具的复杂程度大都存在于下放和上提工具中，而不是BHA中。当钻杆可回收时，电缆回收系统使用的是1338寸以下的工具。DLA的尺寸相对较大，需充满井眼以保证应力损失最小并简化测井操作，这一操作要求BHA悬挂在DLA的下放。和CwD系统一起使用的定向钻井BHA装置通常由导向钻头、井眼扩大器、可控井下马达、MWD和无磁钻铤组成。除了马达尺寸小于传统定向井的马达尺寸，其他的都类似于传统定向井工具组合。有磁MWD工具用来操控方向，它需要一段无磁钻铤位于它与管鞋中间。它要延伸到管鞋

8、下放80到120尺的钻头