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1、套管钻进技术 一、问题的提出 在地质勘探行业，针对容易坍塌、孔壁不稳定 的复杂地层常采用跟管钻进技术。 其基本工作原理如图所示，正转时，偏心跟管 钻头可以张开，在进行冲击回转钻进的同时，通过 管靴带动套管向下位移；需要起钻换钻头时，让钻 具反转，这时偏心跟管钻头可以缩拢，外径变小， 从套管内径中提出，而套管则留在孔内保护孔壁。 跟管钻进 1、跟管钻进的主要缺点 一是跟进的套管不旋转，一旦套管跟进受阻 很难处理； 二是偏心钻头的张开与缩拢动作全靠钻具的 正反转来实现，一旦有碎石卡在机构上便会造成 偏心钻头张不开无法钻进或缩不拢无法起出钻头 的事故。 2、什么是套管钻进？ 传统的石油天然气钻井工艺
2、是先用钻杆钻 井，再下套管完井、固井。近年来，石油行业 出现了套管钻井新技术。即取消了传统意义上 的钻杆，用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和 钻压，来驱动和实现钻头旋转与钻进。自2000 年以来，已有一批生产井采用了套管钻井的新 技术，并获得成功。 二、套管钻井的优点 1、由于取消了传统意义上的钻杆，节省起下钻 时间，提高功效； 2、直接用套管钻进可简化井身结构； 3、由于环空面积加大，改善了水力参数、环空 上返速度、清洗井筒状况和井控状况； 4、由于取消了传统意义上的钻杆，可以简化钻 机结构、降低钻机费用； 5、节省与钻杆、钻铤有关的采购、运输、维护 等过程有关的人力、物力与费用。 三、钻井技术
3、发展过程 图2示出了从19世纪中叶开始的墩钻（冲击钻 ）到现代套管钻井技术的发展历程，图中分别从破 碎岩石的速度快慢、携带岩屑的能力和起下钻具的 速度快慢三个方面对比了墩钻（冲击钻）、旋转钻 和套管钻井的优缺点。 图2 四、套管钻井的工艺特点 1、螺纹承扭 在套管钻井中，要求套管有足够的抗扭能力， 因为整个钻井的旋转机械能量都是由它来传递。普 通的套管连接丝扣无法承受这样大的扭矩。对套管 钻井中的丝扣要进行必要的改进。一方面要使套管 丝扣有较大的承扭能力，另一方面要保证不能因为 丝扣的改进，使套管的成本有较大的提高。 2、套管驱动 采用特殊结构的套管夹持器驱动套管回转。 五、可更换钻头套管钻井
4、技术 1、钻具的组成 可更换钻头的套管钻井机构如图所示。图 中上部是下入井下的工具系统，它装有钻头和 扩眼器，图中下部是回转跟进的套管柱。 可更换钻头的套管钻井机构 2、下入井下工具系统的工序(如图4所示) 下放井下工具系统至轴向定位台肩； 继续下放井下工具系统完成轴向锁定，同时完 成扭矩系统配合； 释放起下工具； 回收起下工具。 3、钻进时井下钻具组合的工序（如图5所示） 钻头穿过套管内径，负责钻出领眼； 扩眼器穿过套管内径，负责将领眼扩大到设 计尺寸。 图4 下入井下工具系统的工序 图5 钻进时井下钻具组合的工序 4、起出井下工具系统的工序（如图6所示） 将起下工具与井下工具系统锁定； 解除轴向锁定； 扩眼器刀片回收； 起出井下工具系统。 井下钻具可使用牙轮钻头或取心钻头。扩眼 器与钻头的组合情况见图7。 图6 起出井下工具系统的工序 图7 扩眼器与钻头的组合情况 扩眼器的刀片（如图8所示）。套管扶正器 主要用来防止套管及套管接箍磨损，同时还可以 起到便于注水泥和辅助清除岩屑，减少套管与井 壁的接触力和套管的弯曲的作用。即使在已经严 重缩径的复杂地层中，采用套管钻井技术也可以 安全下套管。 图8 扩眼器的刀片
