套管钻井关键技术

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1、套管钻井关键技术(2010-05-0916:21:32)标签：杂谈分类：钻探技术套管钻井关键技术   套管钻井的设计。套管钻井的钻井设计与常规钻井设计类似。主要的考虑因素是套管钻井过程中，套管要承受比常规钻井更多的应力。工程设计要考虑的第一个要素是弯曲。下部钻井套管柱在发生弯曲前只能承受有限的压缩载荷。当压缩载荷和套管/井眼几何形状所产生的弯矩大得足以使套管失稳时，套管就会发生弯曲。若发生弯曲，可能会造成磨损、高扭矩或高应力；工程设计要考虑的第二个要素是疲劳破坏。疲劳破坏是由应力远远低于材料的弹性强度时的交变载荷引起的。在重复载荷作用下，承受高应力的部位开始出现小裂纹，该裂纹会向套

2、管本体延伸，直到剩余的横截面不足以承受静载荷为止。导致钻柱发生疲劳破坏的原因一般不是扭转载荷，而是振动弯曲载荷，且钻柱的疲劳破坏绝大多数发生在钻柱的下部，而不是静拉应力最大的上部。　　套管钻井钻机。套管钻井可以使用特制的钻机，也可以使用由常规钻机改造成的套管钻井钻机。套管是以单根方式摆在套管架上的。因此，套管钻机不需要井架工操作台、立根盒和大型井架。由于较矮和较小的井架和可以降低风载，套管钻机可以用较轻的井架和底座。由于较大内径的套管可大幅度减少水力摩擦损失，因此可用较小的泥浆泵。另外大口径的套管使钻进时以较低的排量达到所要求的环空速度。　　套管连接。在套管钻井中，对套管连接的基本

3、要求是，连接后能承受钻进过程中的扭曲载荷、轴向载荷和弯曲载荷。Tesco套管钻井系统还要求能顺利通过钢丝绳操作BHA。除此之外，套管的连接要有安全操作特性，包括在钻机上容易操作、连接速度快以及完钻后能保持套管具有一定的承压能力。　　套管钻井工艺。套管钻井工艺的特点是以套管代替钻杆。套管由顶部驱动装置带动旋转，由套管传递扭矩，带动安装在套管端部的钻头旋转并钻进。Tesco套管钻井系统在钻头上方装有扩孔钻头。钻进时，由最下部的钻头钻领眼，扩眼钻头将井眼扩大到大于套管外径。泥浆自套管当中进入，由套管与井眼之间的环形空间返回。钻头固定在一个专门设计的工具组前端，工具组锁定在套管端部，并通过

4、钢丝绳与一部专门用于起下钻头的绞车相联接。当需更换钻头时，将锁定装置松开，利用绞车通过套管将工具组起出。换上新钻头后，再用绞车通过套管将工具组送入，锁定在套管端部，十分快捷。钻头的钻进过程也就是下套管的过程。套管一根根地打下去，不再提起。完钻后即可开始固井。Tesco套管钻井系统由于使用BHA回收系统，因此在直井中效果更好。而威德福套管钻井系统不需要回收钻具，因此无论是钻直井还是定向井都有比较好的效果。　　地层评价作业。套管钻井系统中可以使用套管内测井仪进行随钻测井。岩屑录井时比常规钻井有改善，因为岩屑上返时间加快了，能够更加快地反映地层情况。套管钻井系统可以使用常规的岩心筒进行取

5、心，岩心可以使用钢丝绳作业回收，比常规取心减少了时间，且可以取到更长更加连续的岩心。　　　套管钻井技术用于复杂地层钻进　　采用常规旋转钻井技术因使用钻杆，在更换钻头或下部钻具组合时，因起下钻而减少有效生产时间；起下钻过程中，一旦发生井眼内地层膨胀和井壁坍塌等井下复杂甚至发生卡钻等井下事故，常常需要停钻进行处理或需要额外进行扩眼、打捞落物等；为了加速起下钻过程，多采用立根钻井，为此只好把钻机井架加高；为了提升井下长达数千米的钻杆，钻机需要配备大功率的起升系统；钻杆的采购、运输、检验、维护和更换，需要大量资金。在众多的区块，由于上部地层岩石疏松，容易出现易塌易漏、在纵向和横向地层压力变

6、化较大、大尺寸套管下入困难，地层坍塌、泥页岩夹层缩径、套管下不到底、断钻具等井下复杂情况，同时也带来了钻井周期长、费用高、提高钻井速度和钻井时效的矛盾突出等问题，使得走向国际的国内企业难以按照国际惯例实行日费制钻井管理。　　套管钻井技术目前主要用于进行表层套管及技术套管的钻进。相对于常规钻井，采用套管钻井技术钻上部地层有如下优点：　　减少起下钻的时间。Tesco套管钻井系统用钢丝绳起下钻要比传统的用钻杆起下钻大约快5倍～10倍。威德福套管钻井系统则只有接单根的时间，没有起钻下钻的时间。　　减少井下复杂的发生。由于套管钻井的井眼自始至终有套管伴随到井底，大大减少了常见的缩径、井壁坍塌

7、、冲刷井壁、键槽或台阶等钻井复杂情况。同时确保了大尺寸套管能下到预定位置。因为井筒内始终有套管，也不再有起下钻杆时向井筒内的抽汲作用和压力激动，使井控状况得到改善。　　改善水力参数、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，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。从而减小了发生砂桥卡钻、粘附卡钻的风险。　　套管钻井是基于单根套管进行的。不再需