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套管钻井技术在复杂地层钻进中的应用

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浏览 次【字号 】 发布时间:2012-7-12 打印本页
套管钻井技术是指在钻进过程中,直接采用套管(取代传统的钻杆)向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,不再需要常规的起下钻作业。

  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完井的方式来把井下复杂问题减小到最低程度。套管钻井系统采用一种完全不同于常规油气井钻井的方式。在常规钻井工艺中,使用的是由钻铤和钻杆组成的钻柱来向钻头施加机械能以及为钻井液提供水力通道。当需要换钻头或下部钻具组合(BHA)以及钻达设计深度时,要把钻杆从井中提出。而套管钻井系统对常规钻机稍加改造或者使用比常规钻机小得多的车载钻机,使用标准的油井套管把机械和水力能量传递到钻头。钻进时使用了锁定在套管中的可回收式下部钻具组合或者一个钻头钻到目的层的方式,从而节省钻进时间,并减少了井下复杂情况。

  目前国外套管钻井系统主要有Tesco及Weatherford公司两种系统。

  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井和下套管作业。钻具组合上部的钻井锁(DLA)把钻具与套管进行机械连接(轴向和扭矩)和液压密封。可回收式钢丝绳井下钻具组合连接在套管的底端,在下部钻具组合的最下部是外径小于套管的领眼钻头和扩孔器组成,有时也可能包括其它常规钻柱组件,如泥浆马达、取心工具或导向系统等。在定向井中,井下钻具组合还包括弯外壳井下马达和随钻测量仪,诸如随钻测井或取心设备等其它工具也可以同时下井,进行常规钻井作业的任何作业。钻到预定井深时用钢丝绳将下部钻具组合收回,然后进行固井作业。

  Weatherford套管钻井系统与Tesco套管钻井系统原理及设备基本相同,但Weatherford套管钻井系统更侧重表层(或技套)的施工,立足于一只钻头打完全部进尺,而不在套管内起下工具串。其所用PDC钻头为特制,胎体由易钻材料制成,通过一个特殊装置(投球丢手)与套管相接。套管内可预先放置易钻固井浮箍(简易承托环),钻至预定井深后,利用特殊装置将下部钻头胀裂,然后进行固井作业。下次开钻时可将钻头体方便的钻碎,由钻井液携带到地面排除。而进行生产层钻井时钻头可直接与套管下部接箍连接,钻至设计井深后和生产套管一起进行固井,不必与套管分离。

  国内目前已经能够进行自行设计,具有独立自主知识产权的套管钻井工艺及配套工具、管材,并完成了多口井的套管钻井现场试验、取得了多项国家专利成果。已经成功解决了如何在国内陆上油田现有钻井装备条件下实施套管钻井的技术难题。国内开发的套管钻井系统主要特点是采用转盘驱动钻井方式,使用机械式套管夹持头(或套管螺纹承扭保护器)连接在方钻杆下,工作在导管内,无需改变原钻机的液压系统。

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