井下工具课程论文-浅谈套管钻井新技术.docVIP

浅谈套管钻井新技术 摘要：套管钻井技术是近年美国和加拿大开发的一种新型钻井技术, 因其具有降低钻井成本等许多优点, 已大量应用于钻井施工。文中对套管钻井技术及其配套设备进行了介绍, 对套管钻井系统的工作原理、钻具结构及相关技术进行了阐述。 关键词：套管 钻井技术 钻具组合 钻井系统 引言 在油田开发中后期, 要通过采用新技术来不断地降低钻井成本和提高投资收益率。套管钻井正是在这种情况下应运而生的。采用套管钻井无需钻杆, 套管始终保留在井下, 钻头和其它井下工具都通过套管采用钢丝绳起下, 下入后固定在最后一节套管上。 套管钻井可以极大地降低钻井成本, 加快完井速度, 钻井时间比常规井快30% 。在套管钻井中不使用钻杆, 也不必为更换底部钻具组合而起出整个钻柱, 可以省去钻杆的采购、装卸、检查、运输和起下钻费用, 节省了钻杆的起下和连接时间。更重要的是, 常规起下钻作业可能引发许多意想不到的情况, 套管钻井由于套管始终保留在井下, 保持了井眼的完整性, 因此可大大减少常规钻井工艺所存在的事故隐患, 如井眼坍塌, 井壁冲刷等, 还能够减少因划眼、打捞和处理起下钻中所发生的井涌而耽误的钻井时间。此外, 在套管钻井中能够连续循环钻井液, 因而套管钻井比起下钻时不循环钻井液的常规钻井更安全。采用套管钻井, 经济效益明显, 更主要的是能够满足安全和环境(HSE) 的要求, 因此具有广阔的应用前景。 1 套管钻井工艺 套管钻井工艺是用套管代替钻柱, 通过套管向钻头传递水力和机械能的。它采用一种可回收式再进入钢丝绳井下钻具组合钻进, 并且起下钻具组合不需要起下套管。这种井下钻具组合是由能穿过套管的领眼钻头和扩孔器组成的。钻进时由领眼钻头先钻出领眼, 再打开其后面的张合式扩孔器进行扩孔, 把领眼扩成与套管留有一定间隙的井眼。在钻定向井时, 井下钻具组合还包括螺杆钻具和随钻测量仪等必备的定向钻井设备, 并可同时下入随钻测井仪或取心工具。 套管钻井与常规的转盘钻井的主要区别在于: 套管钻井需要的是一种特制钻机, 也可对常规钻机进行改造, 使其适用于套管钻井。套管钻机必须使用顶驱来旋转套管, 它还要有一个大型钢丝绳装置来起下钻具组合。用套管钻井系统钻进时, 要求钻头能穿过套管, 同时又能钻出尺寸比套管直径大的井眼。套管钻井所钻出的井眼无法用常规的测井仪进行测井, 而是用套管内测井仪进行随钻测井。用这种钻井工艺其造斜率要比常规钻井的造斜率高, 但注意易产生较高的狗腿度。 2 套管钻井技术的优势和发展 套管及尾管钻井技术在过去10 年间取得了很大的进展，逐步走向成熟。 2.1套管钻井优点 ( 1) 钻井和下套管同时进行; ( 2) 不用钻杆和钻铤; ( 3) 不需要起下钻作业; ( 4) 减少意外事故; ( 5) 提高钻井安全系数; ( 6) 降低钻机成本; ( 7) 降低油井成本; ( 8) 大大地降低了钻井成本; ( 9) 钻机轻便, 易于搬迁和操作 2.2 发展 2010 年，导向套管尾管钻井被中国石油集团科技发展部评为国际十大石油科技进展之一，在未来具有广阔的应用前景。套管钻井技术发展至今，从装备及技术角度划分应该有5 个层次，由低到高依次为: 用顶驱下套管装置进行下套管作业; 不可回收式井下工具( 可钻钻头式) 套管钻井; 可回收式钻具组合套管钻井; 可回收式尾管钻井技术; 泵送可回收式套管钻井技术( 原理样机阶段) 。可钻钻头式套管钻井技术为Weatherford 公司的主打技术。这种钻井系统使用一种称为钻鞋( drill shoe) 的特殊钻头接在最下面的一根套管上，旋转套管进行钻进。当钻至设计井深后，可以立即进行固井作业。钻鞋为可钻式，可以在随后被钻掉。该技术通常用1 只钻头钻完全部进尺，不在套管内起下工具串，侧重于表层套管的施工，在我国的大港油田得到了成功应用，并收到了良好的效果。可回收式钻具组合套管钻井技术和可回收式尾管钻井技术均为Tesco 公司所有。由于要通过钢丝绳下放和回收井底钻具组合，所以需要改变钻机游车结构，使钢丝绳从顶驱顶部接入。 另外，Tesco公司专门设计了套管驱动器，用以夹持套管并驱动套管转动。 国内外套管钻井技术 3.1　国外套管钻井技术 国外套管钻井技术的主要代表是以绳索回收技术为基础的回收式套管钻井技术（以加拿大TESCO公司为代表）和可钻式单行程套管钻井技术（以美国Weatherford 公司为代表）。 3.1.1　TESCO 公司的套管钻井系统　 该公司生产的套管钻井系统是用常规油田套管为钻柱、边钻进边下套管，套管井底钻具组合传递水力和机械能量以及给钻头施加钻压。钻具组合通过钢丝绳起下，并悬挂在井底套管上的座底短节上，组合顶部装有锁紧总成（DLA），其作用是提供其与套管之间轴向和径向的机械连接、水力密封及连接