套管钻井技术在各大工程中的实用

  套管钻井是指:在钻进过程中,直接用油井套管 取代传统的钻杆向井下传递机械能量和水力能量,边钻进边下套管,完钻后作钻柱用的套管留在井内用来完井。套管钻井技术把钻进和下套管合并成一个作业过程,钻头和底部钻具组合的起下用钢丝绳在套管内完成,不再需要常规的起下钻作业。

 

  Tesco公司的可更换钻头套管钻井系统 加拿大Tesco公司的套管钻井技术目前在世界上处于领先地位,已基本形成了一套颇具特色的套管钻井配套设备和工艺技术,并进入工业应用阶段,取得了良好的应用效果。

 

  地面装备 为了适应钢丝绳起下钻作业,套管钻井专用钻机配置了中开分体式天车、游动滑车,以及钢丝绳防喷器和密封装置。在钻进中套管用来传递扭矩,但如果直接由套管传递有可能造成套管丝扣的损坏。因此,在顶驱输出轴与套管柱上端之间设置了套管驱动头。套管直接与驱动头连接,由内卡瓦夹紧,钻机的扭矩由顶驱主轴传到套管驱动头上,再由驱动头传到套管上,套管丝扣不参与扭矩的传递。套管驱动头起下钻、传递扭矩和密封循环钻井液的作用。

 

  井下钻具系统

 

  适用于套管钻井的井下钻具系统主要由下井/回收工具、底部钻具组合、连接在套管柱末端的坐底套管3部分组成。Tesco公司已开发出<33917,<22415,<19317,<17718,<13917和<11413mm等6 种尺寸的井下钻具系统。Tesco公司套管钻井用的下井/回收工具包括锁定捞矛、震击器、测量桶、加重 杆、对中扶正器、上部张力缓冲器、旋转短节、紧急释放短节和电缆插头等。用钢丝绳起下的底部钻具组合一般由锁定和密封总成、分隔箍、钻井浮箍、扩眼器和领眼钻头等组成。坐底套管位于套管柱末端,由扶正器、轴向锁定短节(套管锁定短节)、扭矩锁定短节(套管扭矩短节)以及定位台肩、定位止动器、定位槽等组成。钻进时,底部钻具组合锁定在坐底套管的锁定短节上。

 

  威德福公司的套管钻井系统

 

  美国威德福公司开发出一种与Tesco公司完全 不同的套管钻井系统。该系统采用一种专门设计的钻头,直接连接在套管柱的底部,由连接在顶驱上的 转换接头传递扭矩,通过旋转套管以常规方式进行钻井作业。专用钻头可以被常规钻头完全钻掉,且由于有一个浮箍作为套管柱的一部分一同下井,钻至设计井深后可以立即进行注水泥作业,可以实现一趟钻完成钻井、固井等作业,对节省钻井时间和降低作业成本有重要作用。

 

  在全球范围内200多次的现场应用中,该套管钻井系统的成功率达99%,钻进井段施工顺利,套管尺寸从最大的50810mm到最小的11413mm。

 

  国内套管钻井技术

 

  中国石油勘探开发研究院从1998年开始进行套管钻井技术的前期研究工作,完成了先期技术调研,开发了适合套管钻井方式的套管驱动器和钻头丢手,提出了简易测井方法,对套管承扭承压能力进行了试验研究,为国内开展套管钻井提供了技术储备。 吉林油田开展了不更换钻头套管钻井技术的研究,建立了适应转盘钻井驱动方式的浅开发井套管钻井工具配套系统,解决了国内陆上油田在现有钻井装备条件下实施套管钻井的难题 。截至 2007年累计完成9口井,其中吉林油田8口,河南油田1口,最大井深超过1000m。

 

  胜利石油管理局开展了/套管钻井技术先导性试验研究0,在消化吸收国内外先进经验的基础上,研制了满足套管钻井现场应用要求的偏梯形特殊螺纹套管、可钻式钻鞋、井口套管快速连接器等一系列配套工具。

 

  2004年3月,胜利五号钻井平台在垦东341井完成了84117~459162m井段表层套管钻井施工。通过总结该试验井的经验教训,对相关工具和施工工艺作了进一步改进。2004年8月胜利三号钻井平台在冀东油田老堡1井完成了8117~50010m表层套管施工,井眼尺寸、钻进进尺和机械钻速等技术指标均有较大幅度提高,达到了国内领先水平。通过这两口井的试验,验证了所制定的套管钻井工艺的可行性以及相关工具的实用性,奠定了套管钻井技术发展的基础,初步形成了<33917mm表层套管一次性套管钻井技术。