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1、套管钻井技术套管钻井技术是一种非常新是一种非常新是一种非常新是一种非常新颖颖并富有并富有并富有并富有发发明性的新技明性的新技明性的新技明性的新技术术，具有，具有，具有，具有钻钻井与完井与完井与完井与完井一体化的技井一体化的技井一体化的技井一体化的技术术特征，具有良好的开展和运用前景。特征，具有良好的开展和运用前景。特征，具有良好的开展和运用前景。特征，具有良好的开展和运用前景。2024/9/212定义：定义： 以套管柱取代钻杆柱实施钻井作业，使钻进中的井眼一以套管柱取代钻杆柱实施钻井作业，使钻进中的井眼一直有套管伴随到井底。直有套管伴随到井底。根本概念：根本概念： 在钻进时用套管柱替代传统的钻
2、柱向井下传送机械能量在钻进时用套管柱替代传统的钻柱向井下传送机械能量和水力能量，边钻进边下套管，钻达设计井深后留在井内作和水力能量，边钻进边下套管，钻达设计井深后留在井内作完井或某层管柱，随即注水泥固井、完井。将钻柱与套完井或某层管柱，随即注水泥固井、完井。将钻柱与套管柱合一，将钻进与下套管作业合并。它简化了井身构造管柱合一，将钻进与下套管作业合并。它简化了井身构造monotube)monotube)、减少了起下钻、下套管作业，可及时调正不确定、减少了起下钻、下套管作业，可及时调正不确定性问题并封隔复杂层段漏、塌等有效降低了不确定性地性问题并封隔复杂层段漏、塌等有效降低了不确定性地层和复杂地层
3、井下复杂情况和事故风险发生率，缩短建井周层和复杂地层井下复杂情况和事故风险发生率，缩短建井周期，降低本钱。期，降低本钱。概概 述述运用范围：表层套管海上隔水导管隔水导管与表套“二合一技术套管油层套管暂限常规油藏，应思索完井及采油作业可行 性而慎用直井定向井程度井软中硬地层2024/9/213概概 述述套管钻井技术分类套管钻井技术分类普通套管钻井技术 对钻机和钻具做少许改造的根底上，用套管作为钻柱，接上方钻杆和钻头进展钻井。全程套管钻井技术 运用特制的套管钻机，特制的钻具和特制的钻头，利用套管作为水力通道，采用绳式钻井马达进展钻井作业的一种钻井工艺。阶段套管钻井技术 在钻井过程中，在钻柱的端部衔
4、接一段套管和一种特制的钻具，打完这一段后把钻头起出，而把套管留在井下并对这一段套管进展固井，用以封隔破碎带和水层。2024/9/214TESCOTESCO套管钻井实际套管钻井实际已施工数百口井总进尺二百多万英尺60多万米最深井深超越13000英尺约4000米套管直径范围为4 1/213 3/8最大井斜90 胜利获取井下工具串的最大深度9400英尺2800米所钻地层为：软中硬地层2024/9/215ConocoPhillipsConocoPhillips公司套管钻井公司套管钻井2024/9/216 ConocoPhillips ConocoPhillips ConocoPhillips Cono
5、coPhillips公司有几口井用螺杆公司有几口井用螺杆公司有几口井用螺杆公司有几口井用螺杆钻钻钻钻具及具及具及具及导导导导向向向向马马马马达达达达进进进进展套管展套管展套管展套管钻钻钻钻井，最近井，最近井，最近井，最近2 2 2 2口井又开展到用旋口井又开展到用旋口井又开展到用旋口井又开展到用旋转导转导转导转导向向向向钻钻钻钻井工具井工具井工具井工具结结结结合套管合套管合套管合套管钻钻钻钻井井井井 Combining an Rss with Combining an Rss with Combining an Rss with Combining an Rss with Casingwhil
6、eDrillingCasingwhileDrillingCasingwhileDrillingCasingwhileDrilling 钻钻钻钻垂直井和定向斜井垂直井和定向斜井垂直井和定向斜井垂直井和定向斜井 2m2m2m2m ，并并并并实现闭环实现闭环实现闭环实现闭环自自自自动导动导动导动导向向向向钻钻钻钻井。井。井。井。 JPTJPTJPTJPT，NovNovNovNov，2019201920192019 我国套管钻井技术现状我国套管钻井技术现状2019年1月，中国海洋石油与威德福协作在渤海和南海东部胜利运用了套管钻井技术(见实例。2019年11月中石油吉林石油责任开展了陆上表层套管钻井先导
7、性实验任务，并获得了胜利，所用套管为76.91mm的J55套管，施工井深300mm。2019年6月大庆油田开展了表层套管钻井实验任务，所用套管为13 3/89.65mm的J55套管，施工井深300mm。2019年1011月，中石油吉林石油责任开展了两口油层套管钻井实验，并获得了胜利。一切的套管为5 127.72 mm的P110套管,完井井深分别为497米、500米。胜利滩海油田已制定方案预备运用更多的油田预备用2024/9/217 实例实例 中海油渤中海油渤4 4平台无隔水导管法下表层套管平台无隔水导管法下表层套管管柱构造： 431.8mm钻鞋+ 339.7mm回压凡尔+ 339.7mm套管+
8、 339.7mm回压凡尔+ 339.7mm套管500mm+ 298.5mm套管锚钻进井段 59.43567.3m目的效益： 钻进时间15.5h缩短0.5d 平均机械钻速32.77m/h 最大扭矩4.5KNm 平台作业时间减少2d，平台相关费用少10万元 平台日费20万元 单井平台作业费节约50+万元 省去隔水导管节约10万元 钻井液用量少，维护费小，可节约5+万元 间接经济效益很明显8套管钻井优势套管钻井优势整个钻井过程不再运用钻杆和钻铤，从而可节省与钻杆和钻铤采购、检验、存放、运输、修复等过程有关的大量人力物力与费用。减少了起下钻时间。在钻井过程中不再有传统的起下钻过程，大大节约了钻井时间和
9、费用。套管钻进完成后即等同于下套管作业完成，节省完井时间和费用；减少了钻井事故和复杂情况的发生。由于套管钻井的井眼自始至终由套管完成，因此大大减少了常见的井壁坍塌、冲刷井壁、井眼内构成键槽或台阶以及卡钻等问题。2024/9/219套管钻井优势套管钻井优势 由于井筒内一直有套管，起下由于井筒内一直有套管，起下钻时钻时不会呵斥井筒内抽吸作用，使井不会呵斥井筒内抽吸作用，使井控情况得到改善。控情况得到改善。 起下起下钻时钻时能能坚坚持持钻钻井液延井液延续续循循环环，可防止，可防止钻钻屑聚集，减少了卡屑聚集，减少了卡钻钻事事故的故的发发生。生。 套管内径大，与井壁构成的套管内径大，与井壁构成的环环空小
10、，改善了水力参数，空小，改善了水力参数，环环空上返速空上返速度和清洗井筒的情况。度和清洗井筒的情况。 可以减小可以减小钻钻机尺寸，筒化机尺寸，筒化钻钻机构造，降低机构造，降低钻钻机机费费用。用。 钻钻机更加机更加轻轻便，易于搬迁和操作。人工便，易于搬迁和操作。人工劳动劳动量及量及费费用都将减少。用都将减少。 据加拿大据加拿大TescoTesco公司估公司估计计，打，打1 1口井深口井深为为3048m3048m的井，和的井，和传统钻传统钻进进方式相比，估方式相比，估计计可可节约节约工程工程费费用达用达3030以上。以上。2024/9/21102024/9/2111一趟钻运用不回收可钻式的一次钻头
11、及工具。多趟钻用于井段较长，趟钻不能钻达所要求井深者。运用分体式、绳掌式，可回收内核的可伸缩变径的钻头及工具。钻进钻进钻进方式根据地方式根据地方式根据地方式根据地方式根据地方式根据地质质质条件、井身构造等条件、井身构造等条件、井身构造等条件、井身构造等条件、井身构造等条件、井身构造等选选选用用用用用用钻进方式方式2024/9/21121 1钻头钻头 用钢丝绳经过套管取出或下入，井下就位后与套管相对固定；用钢丝绳经过套管取出或下入，井下就位后与套管相对固定； 为扩孔器式钻头，扩孔器经过套管后驱动伸出；为扩孔器式钻头，扩孔器经过套管后驱动伸出； 应能经过管内绳缆操作机构配合机械或液动式工具将扩孔器
12、回位；应能经过管内绳缆操作机构配合机械或液动式工具将扩孔器回位； 回位失灵时可经过套铣鞋铣掉，铣鞋可预先衔接在套管底部；回位失灵时可经过套铣鞋铣掉，铣鞋可预先衔接在套管底部； 钻头寿命与可靠性是套管钻井技术的关键。钻头寿命与可靠性是套管钻井技术的关键。技术问题及特征技术问题及特征2024/9/21132 2钻机钻机 须配备电动的或液、气动的绞车系统，并配置能满足强度要求的须配备电动的或液、气动的绞车系统，并配置能满足强度要求的足够长的钢丝绳和电缆线、信号线；足够长的钢丝绳和电缆线、信号线； 天车和绞车系统都应是分体式配置，以保证钢丝绳处在套管的中天车和绞车系统都应是分体式配置，以保证钢丝绳处在
13、套管的中心位置；心位置； 在顶驱安装的上部配有钢丝绳防喷器和密封安装，以实现对钢丝在顶驱安装的上部配有钢丝绳防喷器和密封安装，以实现对钢丝绳的密封；绳的密封； 地面工具需齐全配套，以满足套管钻井各项作业的需求。地面工具需齐全配套，以满足套管钻井各项作业的需求。 技术问题及特征技术问题及特征2024/9/21143 3钻井方式钻井方式a.a.地面驱动套管旋转钻进地面驱动套管旋转钻进 要求套管有足够抗扭强度，螺纹与接箍都应是加强型，使其在接受轴要求套管有足够抗扭强度，螺纹与接箍都应是加强型，使其在接受轴向载荷、弯矩和周向应力下具有足够的传送钮矩才干和密封性能。向载荷、弯矩和周向应力下具有足够的传送
14、钮矩才干和密封性能。 经过套管施加钻压，超越抗弯强度时，套管弯曲，导致井下复杂情况；经过套管施加钻压，超越抗弯强度时，套管弯曲，导致井下复杂情况；可采用套管内穿接钻铤的方法，钻铤与钻头构成井下钻具组合，挂于套管串可采用套管内穿接钻铤的方法，钻铤与钻头构成井下钻具组合，挂于套管串的底部，钻进时套管接受井下钻具的拉应力作用；套管内壁与管内钻具组合的底部，钻进时套管接受井下钻具的拉应力作用；套管内壁与管内钻具组合之间可装浮动套，经过调理浮动套的偏心距或与钻头的间距可调控井斜。之间可装浮动套，经过调理浮动套的偏心距或与钻头的间距可调控井斜。b.b.井下动力钻具钻进井下动力钻具钻进 钻进反钮矩可以由井下
15、钻具组合及其与套管内壁的贴附作用共同承当，钻进反钮矩可以由井下钻具组合及其与套管内壁的贴附作用共同承当，使套管受力情况有所改善。使套管受力情况有所改善。 井底动力钻具配高效钻头井底动力钻具配高效钻头(PDC)(PDC)以提高机械钻速也适宜于套管钻井。以提高机械钻速也适宜于套管钻井。技术问题及特征技术问题及特征2024/9/21154 4取心取心采用绳索取心方式，以提高取心时效。采用绳索取心方式，以提高取心时效。5 5泥浆循环泥浆循环 包括泥浆泵、管汇、套管及与井口套管相连的过钢丝绳密封总成。包括泥浆泵、管汇、套管及与井口套管相连的过钢丝绳密封总成。 管内压耗大幅度降低，环空压耗有所添加。管内压
16、耗大幅度降低，环空压耗有所添加。 一样排量下，套管钻井的无用功耗远远低于常规钻井的，可以适一样排量下，套管钻井的无用功耗远远低于常规钻井的，可以适当降低钻井泵的配备功率。当降低钻井泵的配备功率。 套管钻井环空上返速度要比常规钻井高套管钻井环空上返速度要比常规钻井高1 1倍多，可改善携岩效果。倍多，可改善携岩效果。技术问题及特征技术问题及特征地面驱动法 转盘、顶驱、双驱井下驱动法 井下动力钻具螺杆 旋转导向工具RSS 多驱转盘+顶驱+RSS，试用螺杆2024/9/2116驱动方法驱动方法表层套管作业引见表层套管作业引见表层与隔水管合二为一，采用套管钻进技术2024/9/2117钻具具组合合为：套
17、管：套管钻鞋鞋( BTC扣扣) +套管套管+浮箍浮箍+套管套管+浮箍浮箍+套管套管表层套管作业引见表层套管作业引见2024/9/21182、套管、套管钻钻鞋特点：鞋特点：1薄的碳化钨切削齿。2优化的喷嘴布置。3镶嵌碳化钨块保径。4PDC钻头或牙轮钻头可钻式。5规格：7 casing x 8-1/2 9-5/8 casing x 12 或 10-5/813-3/8 casing x 1720casing x 243、地面衔接安装2024/9/2119配合接头，用一短钻杆接顶驱左旋释放捞矛并带双向卡瓦双公接头捞矛密封扶正器底部导向头根本操作程序：根本操作程序：(1) 按常规组合套管钻鞋、将套管柱下
18、至泥面附近，并坐在转盘面上。(2) 组合左图工具，并用一短钻杆与顶驱按正常扭矩衔接，上提至二层台以上。(3) 用单根吊卡提起下一根套管，对扣，按正常扭矩上扣。(4) 下放顶驱，架工将捞矛组合下入套管内捞矛上有止动环，确认止动环坐在套管接箍上。(5) 正转捞矛约1/4圈，上紧捞矛。(6) 提起套管，提出套管卡瓦。表表层套管作套管作业引引见2024/9/2120根本操作程序：根本操作程序：7等平潮。8打通循环，逐渐提高排量和转速，开场钻进，前几根需特别留意。 对于13-3/8“ 套管，最高排量约3300 l/min，转速50-80RPM，钻压1-5 T。如有必要，进展倒划眼。9一单根打完，坐卡瓦，
19、下放顶驱，确认止动环坐在套管接箍上，倒转(左转)约1/4圈，释放捞矛。10提出捞矛，反复以下步骤：接套管单根，接捞矛，钻进。11钻至表层完钻井深，循环清洁井眼。12卸开捞矛，接旋转水泥头，固井，固井期间旋转套管。13套管坐底，在井口平台固定套管，割套管，装井口。表表层套管作套管作业引引见2024/9/21214、表、表层层作作业业关关键键点：点：1表层套管钻进至预定深度 否那么：起套管，下钻头钻进，再下套管。2套管柱不能多加扶正器，固井质量的保证措施 处理方案：固井时旋转套管，运用适量加刚性扶正器。3表层套管稳性 处理方案：改造井口安装，采用BOP悬吊系统，防止表层套管承压而失稳。2024/9
20、/21225、表、表层层套管套管钻进优势钻进优势：1节省隔水导管作业时间。2假设采用钻头钻进，需两次等平潮时间： a、开孔前等待； b、下套管前等待。3节省弃井时间。4节省上下料的时间2024/9/21236、表、表层层套管套管钻进钻进的特点：的特点：1套管与井壁间隙小，能够呵斥扭矩大，或卡钻。2套管内容积(78 l/m) 大于环空容积(56 l/m) ，打泥浆塞时需特别留意计算。3套管钻鞋抗磨损才干较钻头差，存在钻进中途钻鞋先期失效的能够。4机械钻速较低，泥岩段能够低于10m/hr。5钻进时排量可适当降低，假设钻速较慢，有泥包显示，那么排量适当提高。2024/9/21247、应应急措施：急措
21、施：1表表层套管套管钻鞋先期失效鞋先期失效处理方案：起套管，下理方案：起套管，下钻头钻进，再下套管。，再下套管。2表表层套管固井套管固井时单流流阀失效失效 处理方案：蹩理方案：蹩压候凝。候凝。3技技术套管下到套管下到预定位置，无法坐井口密封定位置，无法坐井口密封 处理方案：提起理方案：提起 BOP组，按套管，按套管头应急操作程序急操作程序进展。展。=防回流措施防回流措施防回流措施防回流措施+ 1套管钻井套管柱屈曲和弯曲行为研讨 2套管钻井套管柱摩阻和扭矩计算 3套管钻井用特殊螺纹衔接研制 4套管钻井下部钻具运动学研讨及减振安装设计 5套管与地层岩石间磨损实验研讨及剩余强度分析 6套管钻井用套管疲劳实验及疲劳寿命预测 7提出了一套管用于套管钻井工艺参数优化选择的适用方法 8开发出了套管钻井用减磨减阻光滑剂 9开发出了套管钻井公用螺纹脂。 10套管钻井公用套管及接锚特殊螺纹和配套工具的研发试制。2024/9/2125针对针对国内套管国内套管国内套管国内套管钻钻井技井技井技井技术现术现状，正在开展以下研状，正在开展以下研状，正在开展以下研状，正在开展以下研讨讨任任任任务务2024/9/2126
