TESCO套管钻井技术
套管钻井
4 套管钻井技术的应用现状
4 套管钻井技术的应用现状
另外四口井位于美国的同一个油田，是用9 5/8″套 管钻12 1/4″的表层井段。将BHA由铣齿领眼钻头+牙 轮管下扩眼器换成铣齿领眼钻头+PDC管下扩眼器， 钻井效率不断提高，最终超过了常规钻井方法，如图 4所示。
4 套管钻井技术的应用现状
（2）锁紧装置。由轴向锁定装置+止动爪+扭矩锁定装置组成。这部分 结构与套管柱最下面一根套管内壁上的啮合面锁定，将套管柱的动力 和部分重量传递到领眼钻头和管下扩眼器上。
1 套管钻井设备
注：
1---回收头 2---密封件 3---旁通孔
4---轴向锁定装置 5---止动爪
6---扭矩锁定装置 7---分隔接箍
4 套管钻井技术的应用现状
美国的其中一口井用7″套管钻至6480英尺（1925米）。 1999年6月，墨西哥北部一家大石油公司使用5
1/2″Hydrill 系列500型521接头连接的N-80套管（线重量17磅/ 英尺=247.9N/m）成功地钻了1633米的以页岩为主的地层，这 段地层自250米开始到1883米结束。这口井中的1883米～2850 米之间的井段是用4 3/4″钻头+2 7/8″N-80套管（线重量为17磅 /英尺=0.248kN/m）钻出的。
2 TESCO公司的套管钻井方案
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2 TESCO公司的套管钻井方案
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套管钻井技术综述
经济研究导刊ECONOMIC RESEARCH GUIDE总第125期2011年第15期Serial No .125No .15，2011一、概述套管钻井（Casing Drilling Technology ）是一种全新的钻井工艺技术，被誉为是21世纪的前沿钻井技术之一[1]。
套管钻井技术是指在钻进过程中，直接采用套管（取代传统的钻杆）向下传递机械能量和水力能量，井下钻具组合接在套管柱下面，边钻进边下套管，完钻后作钻柱用的套管留在井内作完井用。
套管钻井技术将钻进和下套管合并成一个作业过程，钻头和井下工具的起下在套管内进行，不再需要常规的起下钻作业。
套管钻井技术可以应用于各种直井、定向井、水半井和开窗侧钻井中，钻井过程中还可以进行取心作业。
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%[2]，可大大减少常规钻井工艺存在的事故隐患。
二、国内外套管钻井技术发展概况及今后的发展方向1.国外套管钻井技术发展概况。
加拿大TESCO 公司自1995年起开始套管钻井技术研究[3]，液压技术是TESCO 公司的专长，在其套管钻井技术中得到了充分的体现。
该公司已经研制开发了一种全液压套管钻井车载钻机及一套颇具特色的配套设备，分为地面设备和井下工具两部分。
为了保证井下钻具组合的安全起下，TESCO 公司研制出了由钢丝绳防喷器、分体式天车、分体式游车、钢丝绳绞车等组成的地面专用设备。
其关键的井下钻具组合系统由三部分组成：一是起下工具；二是井底钻具组合；三是座底套管。
1998年6月TESCO 公司进行了首口套管钻井试验井，钻成了一个定向井眼和侧钻井眼。
在另外一口试验井中，该公司用套管钻井技术钻成了一个水平井眼和一个S 型井眼，并实现了分别用Φ229.2mm 、Φ193.7mm 、Φ177.8mm 、Φ139.7mm 、Φ114.3mm 五种尺寸的套管钻进，证明了套管钻井的可行性。
在完成了研究开发阶段后，于1999年将该技术在钻井市场上推出，套管钻井进入工业应用阶段。
套管钻井技术介绍
2.
套管钻井技术分类
套管非旋转类 套管旋转类
一、套管钻井技术概述
3.
套管钻井适用范围
1997年在美国South Texas LOBO 地区使用; 各种直井、定向井、水平 井和开窗侧钻井中; 套管尺寸φ 4-1/2”～133/8”， 已钻900多口井,井深范围 在2286-3962m。
牵引型绞车 下入和起出BHA 司钻操作 绞车提升能力：14吨 安全系数： 3.0
二、套管钻井系统介绍
1、TESCO系统地面设备
（6）钢丝绳防喷器
安装在顶驱上面； ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ基本用途是在钢丝绳作 业过程中控制井涌； 在循环泥浆的同时允许钢 丝绳的下入和起出。
二、套管钻井系统介绍
2、TESCO系统井下工具
二、套管钻井系统介绍
1、TESCO系统地面设 备
(4)、分离式的游动滑车 钢丝绳是用来下如和收 回井下钻具串的，分离 式的天车和游车能使钢 丝绳通过天车，游车、 顶驱和驱动头进入套管 内，在进行钢丝绳作业 的时候可以建立循环 。
二、套管钻井系统介绍
1、TESCO系统地面设 备
（5）钢丝绳绞车
套管钻井技术介绍
主要内容
一． 二． 三． 四． 五． 六． 七．
套管钻井技术概述 套管钻井工作原理 套管钻井对设备的要求 套管钻井对套管的要求 套管钻井应考虑的工程问 题 套管钻井相关技术问题 国内套管技术发展状况
一、套管钻井技术概述
1.
套管钻井技术定义
直接采用套管向井下传递机械能量 和水力能量; 井下钻具组合接在套管柱下面，边 钻进边下套管; 完钻后作钻柱用的套管留在井内作 完井用; 套管钻井技术将钻进和下套管合并 成一个作业过程; 钻头和井下工具的起下在套管内进 行，不再需要常规的起下钻作业。
套管钻井技术
2.尾管钻具组合
在压差很大的地层间用常规钻井技术钻进时,会出现严重的压差卡钻和 钻井液漏失,造成井壁坍塌、掉钻具等事故甚至弃井尾管钻井技术就是 针对这一难题开发出来的。
3.可钻钻头套管钻井
套管钻井应用可钻钻头(也称为钻鞋)是按照预期设计钻达目的层后直 接进行固井工作,不必将钻头提出地面,因此可继续钻进,钻进钻头只要 破碎(钻穿)上一级钻头,即可继续钻进下部地层进行下一井段钻井。该 钻井方法目前已经应用于软地层和中硬地层套管旋转带动钻头转动,钻 鞋破碎岩石机理与常规钻井中PDC钻头破岩机理相似。
套管技术的优点
⑴缩短了起下钻时间
⑵节省了钻杆和钻铤的采购、运输、维护和更换的费用
⑶起下钻杆时对井筒内的抽汲作用和压力脉动被井筒内的套管消除了
⑷用钢丝绳提起井下钻头时，减弱了钻屑的聚集，并保持了泥浆的连续 循环。在很大程度上控制了井涌的发生
⑸提高了水力参数、环空上返速度及清洗井筒的时间
⑹钻机结构得到了简化
套管钻井定义
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.
钻井方式
一是使用地面驱动机械做动力源，来带动套管旋 转钻进，扭矩通过套管传递给钻头。这种方式就要 求套管及其螺纹要有极高的连接强度；另一种是采 用井下动力钻具进行钻进，这种方式使套管的受力 状况有所改善。
第三代钻鞋:原貌
第三代钻鞋：刀翼胀开
套管钻井技术已发展到了一个较高的水平，主要
表现在以下几个方面：
（1）研制并成功制造出了性能较为稳定的新型套管钻机； （2）研制了各种尺寸的专用钻头； （3）研制并成功使用多种随钻扩眼器； （4）建立了各种尺寸和工况条件下的水力模型； （5）形成了一套较为先进的套管钻井设计技术； （6）形成并完善了套管钻井井眼轨迹控制技术及相关软件开发； （7）套管钻井固井技术及有关工具的研制； （8）已经能够成功完成各种直井"定向井"水平井的钻井任务； （9）形成了高性能钻井液“完井液技术。
套管钻井新工艺
套管钻井新工艺宋金初1,2 孙坤忠1 蔡 清1 王小建2(1 江汉油田钻井公司 2 长江大学)摘 要 套管钻井作为一项崭新的技术,改变了传统的钻井工艺,对目前钻井有很大的影响。
文中概括了套管钻井的优点和适用范围,介绍了套管钻井系统和套管钻井钻机,主要叙述了套管钻井工艺在15口气井的现场试验,以及表层井眼和生产井眼钻井过程中进行的技术改进。
现场应用表明,套管钻井可以加快完井,降低钻井成本。
关键词 套管钻井 系统 钻机 现场应用 钻井成本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%[1]。
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[2]。
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 适用范围采用套管钻井需具备以下条件[3]:处于中后期开发阶段的油田,需要进一步提高投资收益率;平均井深1500~3000m的直井,钻井工序仅需二段或三段;钻井采用小井眼设计,完井采用无油管完井技术,以降低钻井成本;套管接箍的抗扭强度和抗拉强度要接近或高于同类井所用钻杆的抗扭强度和抗拉强度;套管的推荐尺寸为: 114 3 mm, 127mm, 139 7mm, 152 4mm, 168 3mm 和 177 8mm;由于已开发油田有较准确的地层资料,采用该技术钻井更具可靠性;套管钻井是一种创造性的技术,现阶段还不能用于所有类型的油气井。
套管钻井技术在钻井现场的应用环节分析
套管钻井技术在钻井现场的应用环节分析摘要：套管钻井技术是一种将传统的下钻技术相结合的新工艺，能有效降低钻井成本，优化钻井工期，减少地下油气层的污染，在钻井中得到了广泛的应用。
通过对其工艺特点、应用范围、现场施工等方面的分析，以期为我国在钻探领域的推广应用提供技术支撑。
关键词：套管钻井技术；钻井成本；污染；技术支撑引言：随着技术和经济的发展，钻井技术也在不断地更新，在勘探、开发、生产等方面都有了新的发展。
它具有先进的套管钻井技术，在国内得到了广泛的应用，使其在现场试验、工期控制、成本控制等方面都得到了稳步的发展，从而使我国的油田开发经济环境得到了稳定。
1.套管钻井工艺技术的特点分析在套管钻探中，必须采用套管设备，并在其顶端设置传动机构，确保其设备的选配，从而促进其工作方式的进一步发展。
它的套筒驱动转动使其套筒末端的刀具组钻能转动，能适应实际钻井作业的要求。
为确保最优的采矿工艺，必须进一步加强钻头的使用，扩大钻头的使用，从而达到对钻机的控制。
在此项技术的实施中，钻头将有关的部分进行固定，并将其固定到特定的位置，利用其工具组的锁紧作用，使钻头与相应的机械装置进行联接。
在使用时，要进行钻头的更换，必须采用锁紧装置，并将其运用到绞车上，以加深套管模式，以推动新的钻头的使用。
在这一阶段，我们将对绞车和套管装置进行应用，使钻头的更换环节得到了优化。
确保钻头的钻进环节的最优，这一工艺发展，也是下套管的开发，在钻头完成后，可以进行固定工作。
在套管钻探中，它所生产的井孔比常规钻孔的直径要小。
扩眼钻头本身的规模大小对它的井径有很大的影响。
要使其固井工作顺利进行，必须对其井眼和套管间隙进行优化，使套管的施工更加完善。
为了避免传统的钻柱，采用高效的替代套管，确保了其钻井工作的平稳进行。
此模型的实施，使钻井作业更便利，保证了钻井作业的质量效益，保证了钻杆采购、检验、运输等环节的优化，从而达到了对人力、财力、物力的有效解决，保证了井下钻的时间。
浅谈套管钻井技术在钻井现场的应用【完整版】
浅谈套管钻井技术在钻井现场的应用【完整版】(文档可以直接使用，也可根据实际需要修订后使用,可编辑放心下载）浅谈套管钻井技术在钻井现场的应用一、套管钻井应用的范围 (1)1.套管钻井适用于油层埋藏深度比拟稳定的油区 (1)2.适用于发育稳定，地层倾角小的区域 (1)二、套管钻井中的准备条件 (1)三、套管钻井施工中需注意几方面问题 (2)1.井斜控制问题 (2)2.套管保护问题 (3)3.钻井参数控制 (4)4.完井工艺过程控制 (4)四、套管钻井技术的应用现状和存在的问题 (4)五、结论与建议 (5)六、套管钻井技术钻上部地层的优点 (6)浅谈套管钻井技术在钻井现场的应用【内容摘要】我国参加“WTO〞后，石油钻采和石油化工设备制造业的市场发生了变化，在市场全球化大背景下，如何融入国际大市场参与世界同行业的竞争，是各企业面临的生死存亡问题。
为提高竞争力，行业中各企业纷纷在产品的技术水平、产品质量、企业结构调整、根本建设、技术改造、采用国际通用标准、开拓国际市场上下功夫，成果十分显著。
自1999年以来，Tesco公司的套管钻井系统已在140口井中使用，进尺达750000ft。
套管钻井技术可用于直井和定向井中，套管层数可达3层，尺寸为4-1/2～13-3/8in。
本文通过对套管钻井应用的范围、准备条件、存在的问题来阐述新型套管钻井技术对石油行业油气开采的影响。
【关键词】套管钻井技术应用随着钻井技术的开展，勘探、开发、采油过程中人们对地下油藏的逐步认识，套管钻井技术在各大油田得到了研究与试验。
通过现场试验，油层钻遇情况、工期控制、本钱控制等到达了预期效果，说明套管钻井技术工艺的设计符合现场试验要求。
套管钻井过程中，着重注意以下几个方面问题：一、套管钻井应用的范围1、套管钻井适用于油层埋藏深度比拟稳定的油区。
由于套管钻井完井后直接固井完井，然后射孔采油，没有测井工艺对储层深度的测量、储层发育情况的评价，故此要求油层发育情况及埋藏深度必须稳定，这样套管钻井的深度设计才有了保证。
石油钻井工判断题
错误个数总分1800答案序号123456789101112131415161718192021222324252628 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 5658 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 8688 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174176 177 178 179 180高级技师一、选择题(每题4个选项，其中只有1个是正确的，将正确的选项填入答案)题目水平井的类型除普通水平井外，还有丛式水平井、多底水平井、双层水平井。
随着水平井钻井、完井、增产措施等方面技术难点的不断完善，水平井的成本已低于直井。
水平井不是提高低渗透油气藏产量的有效方法。
水平井井眼的稳定性主要受力学作用的影响。
井眼不稳定将导致井漏、井壁剥落掉块及缩径卡钻。
漏失层的垂直裂缝又可分为天然裂缝、诱导裂缝和地下井喷引起的裂缝。
产生井漏的原因之一是岩石的裂缝小于钻井液中最大固相颗粒的粒径。
套管钻井是指用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压
套管钻井是指用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压，实现钻头旋转与钻进。
整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等，钻头是利用钢丝绳投捞，在套管内实现钻头升降，即实现不提钻更换钻头钻具。
减少了起下钻和井喷、卡钻等意外事故，提高了钻井安全性，降低了钻井成本。
目录编辑本段历史早在20世纪50年代就有人设想用套管代替钻杆来完成钻井作业，但受当时的技术和装备条件的限制，很难实现这一设想。
在20世纪90年代，由于新技术、新材料以及电子技术的大发展，促进了石油开采技术不断发展，一大批钻井新工艺、新工具、新装备涌现出来，套管钻井技术再一次被人们提出来。
加拿大Texco公司1996年钻成了第一口套管钻井的试验井，该井为试验场地井，用95/8″套管钻进了150米。
到2000年底Texco公司采用套管钻井技术一共完成了20多口开发井，取得了良好的经济效益。
编辑本段特点套管钻井与常规钻杆钻井相比具有明显的优势，它是钻井工程的一次技术性革命，它能为油田经营者带来巨大的经济效益。
套管钻井有如下特点：1、套管钻井使用标准的油井套管，并使钻井和下套管作业同时进行；2、井底钻具组合装在套管柱的下端，可用钢丝绳通过套管内部迅速取出。
在取出过程中可保持泥浆连续循环；3、整个钻进过程中，一直保持套管直通到井底，改善井控状况；4、套管只是单方向钻入地层，不再起出。
除非打完井后确认是干井，可能要起出最后一段套管柱；5、套管钻井可沿用许多已有的钻井技术，如定向钻井、注水泥、测井、取芯和试井等作业；6、应用这些技术和原来相比主要区别是不再依靠钻杆，而是靠钢丝绳进行更换钻头作业；7、套管钻井使用标准的油田套管进行，唯一不同的是，套管接箍或螺纹需要改进，以便提供钻井所需要的扭矩；Tesco公司打第一口试验井时选用的螺纹是(Hydrill 511 Premium Thread)，接箍则选用改进型加强接箍(Modified Buttress Coupling)。
TESCO的套管钻井技术
TESCO套管钻井技术的发展
1995年开始 研究 1998年室内 实验 2000年商业 性技术服务
钻井所用设备
地面设备 1、钻机 2、顶驱及驱动工具 3、2、可膨胀式扩孔器
3、耐磨扶正套 4、承扭环
钻机
一开8-1/2inPDC钻头 和12-1/4in下部扩眼 器钻 二开6-1/4inPDC钻头 和8-3/4in下部扩眼器 三开3-1/4inPDC 和41/2in套管
无二层台 改天车、游车 井架高度减少
顶驱及驱动工具
工具起升系统
液压控制系统 钻具起升绞车
顶部IBOP
井下工具
套管钻井的优势
一、取消了与钻杆和钻 铤有关的运输、检 测、维护和更换等 费用 二、减少了与其下钻有 关的问题 三、改善了井控状况 四、改善水力参数 五、节省建井时间
在LOBO油田的使用
套管钻井技术介绍
据加拿大Tesco公司估计，打1口井深为3048m的井，和传统钻 进方式相比，预计可节约工程费用达30％以上。
2020/5/9
10
钻进方式
钻进方式根据地质条件、井身结构等选用
• 一趟钻——使用不回收可钻式的一次钻头及工具。 • 多趟钻——用于井段较长，趟钻不能钻达所要求井深者。使
—— 钻进时间15.5h（缩短0.5d±） —— 平均机械钻速32.77m/h —— 最大扭矩4.5KN·m —— 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
and Bi-Directional Slips
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
2020/5/9
Spacer Sub
基本操作程序：
oo
H-E Casing Spear
Double Pin Sub Spear Pack-Off
Cut box connection in Bull Nose Stabilizer Bull Nose
2020/5/9
25
套管钻井 技术特点
2020/5/9
2020/5/9
6
我国套管钻井技术现状
• 2019年1月，中国海洋石油与威德福合作在渤海和南海东部成功应用 了套管钻井技术(见实例）。
• 2019年11月中石油吉林石油责任有限公司开展了陆上表层套管钻井先 导性试验工作，并取得了成功，所用套管为7″×6.91mm的J55套管， 施工井深300mm。
Tesco底部钻具可回收式套管钻井系统
!国外石油机械#Tesco 底部钻具可回收式套管钻井系统张兰江(中原油田分公司勘探开发科学研究院)兰 阔X董耀华 蔡 蓉 夏竹君(中原石油勘探局测井公司)摘要 T esc o 套管钻井系统以套管作为钻柱,这样钻进和下套管作业同时进行,套管把液压和机械能传递到套管底部通过短节相连的可回收式钻具组合上,钻具组合的顶部为防脱落装置,与套管底部的液压阀相连,提供轴向力和扭矩。
介绍了南怀俄明州Wamsutter 区由BP 承包商负责作业的15口井的钻探情况,对T esco 套管钻井系统进行了综合评价,结果表明,套管钻井技术提高了井壁稳定性,减少了井漏和气浸的发生,并且具有减少起下钻和操作钻柱次数的优势。
关键词 套管钻井系统 套管钻具组合 机械钻速 套管钻井技术是使用特制的套管钻机,利用常规套管代替钻杆,套管串底部连接井下钻具组合,边钻进边下套管,钻进作业和下套管作业同时进行,完钻后套管留在井内作为完井管柱固井,井下钻具可回收的作业方式。
采用套管钻井技术可以实现各种直井、定向井、水平井、取心井和开窗侧钻井的钻进。
笔者拟在此介绍在南怀俄明州Wamsut 2ter 区由BP 承包商负责作业的15口井的钻探情况,并对Tesco 套管钻井系统进行综合评价。
套管钻井系统T esco 套管钻井系统以套管作为钻柱,这样钻进和下套管作业同时进行,套管把液压和机械能传递到套管底部通过短节相连的可回收式钻具组合上,钻具组合的顶部为防脱落装置(CLA),与套管底部的液压阀相连,提供轴向力和扭矩,并且利用其内部装置,可在套管里实现取出或插入。
在防脱落装置底部和领眼钻头之间,可以是其他常规钻柱部件,比如(套)管下扩眼器,动力马达,取心钻具组合或定向钻具组合。
在绝大多数套管钻井系统中,管下扩眼器位于领眼钻头之上,用于将领眼钻头所钻出的井眼井径扩至最终完井时的井眼井径,领眼钻头的钻头直径与套管尺寸相匹配,可使钻头顺利通过套管。
管下扩眼器扩大领眼钻头所钻出的井眼井径,以便顺利下入套管。
TESCO套管钻井技术
Ｓｎ ｅｄ ｉ ｉ ｅｉ－ ｏ ｅｎ ｒｐ ｅ ｉｃ ｒｌ ｐｐ ｓ ｎ ｔｂ ｉ ｇ ｔｉ ｐ ｄ．ｔ ｅｒｓ ｆ ｗａ ｂｎ ｉ Ｏ ａ ｎ ｏ ａｗｅｌ ａ ｓｎ ｉｋ ｏ ｌ ｗｏ ｔ ｓ ｌ ｈ ｉｋｏ ｓ ｂ ｉｇｏ １ ｒｇ ｓｉｔ ｌ ｃ ｕ ｉ ｇａｋ ｃ ｒｂ ｏ ｕ ｉ
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２０ 年 第 ３ ０６ ５卷 第 ２期 第 ８ Ｉ页
石 油 矿 场 机 械
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文 章 编 号 ：ｉ ０ ４ ２ ２ ０ ） ２０ ８ — ３ ０ 卜３ ８ （ ０ ６ ０ — ０ １０
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万 ｍ。
进 与下套 管 同时进 行 的全新 的钻井 工 艺技术 。常规
的钻井方 法是 由钻 铤和 钻杆 组成 的钻 柱将 扭矩 传输
的 ２ａ合 作 合 同 。随 后 ＴＥ Ｃ 公 司 又 与 Ｓ ｅｌ ＳＯ ｈ ｌ 、
扩张式随钻扩眼工具技术发展综述
扩张式随钻扩眼工具技术发展综述作者：王辉谢威来源：《科技资讯》 2013年第36期王辉谢威(贵州高峰石油机械股份有限公司贵州贵阳 550081)摘要:在钻井过程中通过采用随钻扩眼技术能够有效提高钻井速度,处理复杂地层,以及提高套管环空间隙等等。
本文对于随钻扩眼技术发展现状,特别是国外先进工具发展特点进行分析,还介绍国外技术特点与发展趋势,希望对于提高我国钻井工具配套具有一定帮助。
关键词:随钻扩眼工具特点发展现状发展趋势中图分类号:TE271 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2013)12(c)-0079-02RWD为随钻扩眼技术的简称,在进行正常钻进过程中采用随钻扩眼工具和常规钻头,进行井眼的有效扩大施工。
经过实践检验,对于处理井下的复杂情况、提高钻井质量和安全性、降低钻井综合成本都具有明显的作用,这种重要的石油钻井配套工具的应用范围也越来越广,具有明显的经济效益[1～2]。
1 随钻扩眼工具分析随钻扩眼工具可知,根据随钻扩眼钻井过程的相关要求,钻头型的随钻扩眼工具和具有独立结构的随钻扩眼工具则是两种最为常见的,前者主要包括近钻头随钻扩眼工具、双体式偏心钻头、双心钻头(单体式偏心钻头)等;后者主要包括同心结构和偏心结构的随钻扩眼工具[3～4]。
1.1 双心扩眼钻头双心扩眼钻头是由上下一体连接的两个PDC钻头组成。
其中,对于上下两个PDC钻头来说,其轴线是不重合的,因此,较大的侧向力是由于在钻头旋转过程中产生,因而能够起到扩大井径的作用。
但是,此类工具有一定缺点,较大扭矩宜引起井下事故;不稳定的扩径大小;结构上与领眼钻头的一体化设计,不易更换等等。
辽河油田在2000年以前的扩眼作业中,经常使用双心随钻扩眼钻头,在施工过程中,由于扭矩大的特点,扭断钻具、扭胀钻杆内接头等现象时有发生,存在一定问题。
目前,研制的双心扩眼钻头,本着便于操作、节约成本的需要而进行。
1.2 偏心扩眼工具基于双心扩眼钻头发展了偏心扩眼工具,两件式设计领眼钻头和扩眼工具,关于钻头和领眼钻具组合方面的限制问题就没有这么多,同时,为了避免扩眼刀翼落井,本工具设计为整体式的没有活动部件的产品。
第9讲 套管钻井技术
的，浅层气、盐丘上下的碎石层、薄弱的衰竭产层 产生的许多问题可以应用套管钻进技术予以解决。
2
④ 套管钻井方式：一、转盘驱动系统，底部带有
一个特殊的钻头；二、马达驱动系统，可带 扩眼器；三、套管下面使用一次性马达,钻井 作业完成后，把它留在井内。 ⑤ 套管钻井是降低钻井成本解决钻井问题的有 效方法。目前多数套管钻井都集中于钻直井， 但定向套管钻井系统也获得发展并已投入商 业运营。
18
钻头与扩眼器
牙轮钻头 配扩眼器
19
套管钻井工艺过程
钻进
起钻
下钻
固井
20
该套技术现场应用情况 1）套管钻井系统与常规钻井系统的钻井时间大致相同； 套管钻井系统与常规钻井系统的钻井时间大致相同； 2）在20多口井的作业中，工具串起下的成功率为70%； 20多口井的作业中，工具串起下的成功率为70% 多口井的作业中 70 在早期的试验中，套管出现磨损； 3）在早期的试验中，套管出现磨损；采用了前文所述的套 管扶正器后，克服了这一问题； 管扶正器后，克服了这一问题； 4）套管钻井与常规钻井系统相比，钻柱工作的更加稳定。 套管钻井与常规钻井系统相比，钻柱工作的更加稳定。
尺 寸 （ in ） 9 5/8 7 5/8 5 1/2 6 5/8 5 3 1/2 连 接 扣型 W T — IP C W T — IP C W T — IP C N C50 NC 最 优 上扣 扭矩 （ N .m ） 13400 6000 3500 45000 26000 10480 最 大 屈服 扭矩 (N .m ) 160000 50000 15000 11 0 0 00 49000 16300
4
套管钻井技术的优势
1、缩短了完井周期， 缩短了完井周期， 2、减少井下事故， 减少井下事故， 3、改善井控状况， 改善井控状况， 4、保持起下钻时钻井液的连续循环， 保持起下钻时钻井液的连续循环， 5、改善水力参数、环空上返速度和井筒清洗状况。 改善水力参数、环空上返速度和井筒清洗状况。 6、可以减小钻机尺寸，简化钻机结构、降低钻机费用。 可以减小钻机尺寸，简化钻机结构、降低钻机费用。 节省与钻杆和钻铤有关的采购、运输检验、 7. 节省与钻杆和钻铤有关的采购、运输检验、维护和更 换等过程有关的大量人力、物力与费用。 换等过程有关的大量人力、物力与费用。 若在钻穿产层井段使用，由于可直接进行固井作业， 8、若在钻穿产层井段使用，由于可直接进行固井作业， 大大减少了钻井液对储层的浸泡时间， 大大减少了钻井液对储层的浸泡时间 ， 可降低钻井作业对 储层的伤害，有效地保护油气层。 储层的伤害，有效地保护油气层。
地质勘探套管钻进技术
一、套管钻进概况
套管钻进技术起源于石油钻井行业，称为套管 钻井；地质勘探行业称之为套管钻进。
（一）套管钻进的意义
采用套管钻进，通过随钻下套管的方法，使套 管顺利穿过和有效隔离复杂地层，避免孔壁不稳定 因素导致的钻孔垮塌、掉块、漏失等现象，最大限 度减少孔内故障和孔内事故（例如频繁扫孔、卡钻、 埋钻等），钻孔质量，提高钻探效率。
钻具工作原理：
水压副钻头张开，副钻
头将主、副钻具连接，
主
套管带动钻具钻进。
钻
具
回次钻进结束， 打捞主钻具取心， 同时可更换钻头。
套
管
柱
、
副 钻
孔口投主钻具
具
钻进（状态）
打捞
钻具结构：
右图是处于工作状态的 Φ114钻具。其中：主钻具由钻 头架19、张敛轴22、副钻头20 、Φ89单动双管钻具31等40余 个零件组成。副钻具由Φ122扩 孔器10、上外管11、密封环15 和定位端管18等5个零件组成。
除上述外，套管钻进需要泥浆（工艺）辅助。
Φ114套 管钻进技 术组成图
Φ114mm套管 Φ114mm套管取心钻具 配套器具
辅助工艺—泥浆护 壁工艺
Φ114套管夹持器 Φ114套管提引器 绳索打术 Φ114套管（特制套管）
配套钻头 Φ114套管取心钻具
2、Φ114套管取心钻具
（2）套管钻进类型
套管钻进的关键技术是套管取心钻具—不提钻换 钻头取心钻具，所以，套管钻具的类型取决于钻具结 构类型。
钻具主要类型有扩孔张敛式、整体倒转式、钻头 拼装式三种，其中，扩孔张敛式具有良好的实用性。 工艺所的套管钻进属于扩孔张敛式。
不提钻换钻头取心钻具结构类型
扩孔器张敛式
套管钻井技术讲解
2）Weatherford套管钻井系统
• 钻头直接接在套管上，钻头不可更换，要 立足于一只钻头打完全部进尺。所使用的 PDC钻头为特制，胚体由易钻材料制成， 通过一个特殊装置与套管相连。套管内预 先放置易钻的固井浮箍，钻至设计井深， 利用特殊装置将下部钻头胀裂落于井底， 进行固井。下次开钻时可将钻头体方便的 钻碎。Weatherford套管钻井系统应用比较 广泛，国内外已经应用300多口井，取得较 好的效果。
套管钻井的适用范围
• Tesco套管钻井系统由于可以在套管内更换 钻头和井下马达，因此，可以钻较深的井。 Weatherford套管钻井系统，由于只能用一 个钻头完成钻井深度，所以，多侧重表层 和技术套管的施工。
国内外套管钻井技术的发展状况
• 早在上个世纪50年代许多陆上公司用油管 钻生产井，钻打油气层后对油管进行固井， 钻头留在井下的方式，可以说是套管钻井 技术的开始。而真正利用套管进行钻井作 业始于 1990年，在1996年至1998年套管钻 井技术得到快速发展
套管钻井的分类
• Tesco套管钻井系统 • 用生产套管作为钻杆同时进行钻井和下套管作业。 套管把水利能量和机械能量通过钻井锁传给下部 钻具，钻井锁的作用是把钻具与套管进行机械连 接和液压密封，同时通过钢丝绳和取出装置可以 将下部钻具取出，进行更换钻头和马达。在大多 数套管钻井的实践中，要在导向钻头上使用管下 扩眼器，把钻头孔径扩大到最后的井眼直径。以 便套管通过。
地面套管扶正装置
• 在套管钻井中也起了很大的作用。它是一 种遥控的液压动作扶正臂，可以前后左右 移动，保持套管居中，防止套管错扣。该 装置的使用，提高了接套管的速度，尤其 在有风的天气情况下，可以提高下套管的 速度，保证安全作业。
4-TESCO的顶驱下套管系统
顶驱下套管的优势（三）
• 节约施工时间
一、节约通井、短起下时间； 二、通过旋转、划眼顺利通过复杂井段，
减少施工风险，节约施工时间； 三、在井架任意位置可以及时方便的进
行泥浆循环，不用安装循环头； 四、可划眼到井底
顶驱下套管的优势（四）
• 经济效益高
一、节约人员 二、节约设备租用及维护费用 三、时效的节余 四、处理事故的时间节余
• 内驱动
9 5/8”, 10 3/4”, 11 3/4”, 13 3/8”, 16”, 18 5/8”, 20”
其他相关附件
• 液压站 • 耐磨扶正套 • 套管划眼鞋 • 承扭环
顶驱下套管系统的原理及工具
• 导向器使工具进入套管 • 皮碗涨开可密封套管 • 抓管器的作用类似于卡瓦
抓住套管 • 执行器可以使皮碗涨开抓
管器抓住套管 • 上接头连接顶驱可使套管
旋转
工具分类
API 6 5/8”右旋正规扣连接 350吨API 8C额定负荷 40,000英尺磅额定扭矩
• 外驱动
4 1/2”, 5”, 5 1/2”, 6 5/8”, 7”
年第二季度此项服务就收入630万美 圆。
Hale Waihona Puke 常规下套管的缺陷• 遇到缩径、狗腿等复杂井段强行 压入，存在风险，而且有可能起 出套管，用钻杆通井后再次下入 套管。
• 一旦井底沉砂，套管就很难下到 设计位置。
• 套管下入时，需要专门的灌浆设 备和时间。
• 下套管期间，安装套管头进行泥 浆循环程序复杂。
顶驱下套管的优势（一）
• 操作安全性高 取消了下套管
时两个最容易出现 伤害事故的操作岗 位： 一、套管扶正台的井 架工 二、操作套管钳的钻 工
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收稿日期:2005210212作者简介:马认琦(19742),陕西眉县人,男,工程师,1996年大庆石油学院矿机专业毕业,现主要从事TESCO 顶驱的现场技术服务工作。
文章编号:100123482(2006)022*******TESCO 套管钻井技术马认琦,郭巧合,赵建刚(中原油田钻井工程技术研究院顶驱技术服务部,河南濮阳457001)摘要:套管钻井技术是一种节约钻井时间,降低井下事故发生的全新的钻井工艺技术。
套管钻井用油田常用的套管来代替钻杆,钻头和井底钻具组合接在电缆底部,由套管内送到井底并固定在套管底部;由于套管始终在井内且泥浆循环不间断,保证了井眼的完整性,减少了类似井壁脱落、坍塌等发生的可能;不用起下钻,减少了油气侵带来的井涌或井喷的危险事故发生。
关键词:套管钻井;顶部驱动装置;防喷器;井涌;井喷中图分类号:TE922101 文献标识码:ATESCO casing drilling technologyMA Ren 2qi ,GUO Qiao 2he ,ZHAO Jian 2gang(Z P EB D rilling Technolog y Research I nstitute T DS S ervice De partment ,Puy ang 457001,China )Abstract :Casing drilling is a new met hod for drilling wells t hat is aimed at reducing bot h drilling time and t he incidence of unscheduled drilling event s.Wit h casing drilling ,t he well is not drilled wit h drill pipe ;in 2stead ,it is drilled wit h standard oilfield casing t hat remains in t he hole.Drill bit s and ot her downhole tools are lowered on wireline inside t he casing and latched to t he bottom joint of casing.Since t he casing remains in t he well and circulation is maintained at all times ,wellbore integrity is p reserved ,reducing t he likeli 2hood of certain problems associated wit h unscheduled event s such as sloughing formations and washout s.Since drill pipe is not being t ripped ,t he risk of swabbing oil or gas into a well causing a kick or blowout is reduced.K ey w ords :casing drilling ;top drive system ;BOP ;kick ;blowout 套管钻井是用套管来代替钻杆钻井,是一种钻进与下套管同时进行的全新的钻井工艺技术。
常规的钻井方法是由钻铤和钻杆组成的钻柱将扭矩传输到井底钻头,同时为清洗井底泥浆提供通道,从而实现钻进。
当每次钻到下套管的井深或需要更换钻头和井底钻具组合时都需要取出井内钻柱。
而套管钻井技术采用顶部驱动装置驱动套管传动扭矩到锁紧在套管底部的井底钻头和可膨胀式扩孔器,利用套管本身作为泥浆循环的通道来实现钻进。
TESCO 公司于1995年开始研究套管钻井技术,1999年完成了大量的试验工作,2002202,开始首次商业性套管钻井技术服务,与Conoco 公司签定了在Texas州南部Lobo 油田利用套管钻井技术提高钻井效率的2a 合作合同。
随后TESCO 公司又与Shell 、PDO 、B P 等公司合作,钻井140余口,进尺达22.5万m 。
1 套管钻井系统的结构及原理TESCO 套管钻井技术由钢丝绳通过套管内孔下放或收取锁紧在套管底部的钻具组合,为了给钢丝绳提供一条通道,TESCO 改变了钻机游车机构,钢丝绳从顶部驱动装置的顶部接入,为了能够在井喷或井涌时及时关井,在顶驱顶部需安装一个小型防喷器(BOP )(如图1)。
2006年第35卷 石油矿场机械 第2期第81页 OI L FIE LD EQUIPMENT 2006,35(2):81～83 图1 钻机游车结构图2 内驱动系统工具 由于套管的尺寸规格范围大,TESCO 为此专门设计了2种驱动工具,分为内驱动系统和外驱动系统工具,内驱动系统由驱动工具伸入到套管内部,执行器促使卡爪式抓握器涨开抓住套管内壁,由顶驱驱动套管旋转。
工具下部的皮碗式分隔器在液压执行器的操作下可以膨胀,起封堵套管的作用。
锥形导向器在工具插入套管时起保护和导向作用。
外驱动系统与内驱动基本相同,只是由执行器驱动卡爪式抓握器在工具心轴伸入套管后,从套管外壁抓住套管,通过工具上部联接的顶驱驱动套管旋转(内驱动系统结构如图2)。
1.1 内驱动系统工具技术规范a) 使用API 16813mm (65/8)英寸右旋常规螺纹;350tAPI 8C 额定负载;5413×103N ・m (40000英尺磅)额定扭矩。
b) 工具本体尺寸为11413～17718mm (41/2～7英寸);19317～219mm (75/8～85/8英寸)。
c) 工具中卡爪式抓握器和皮碗式分隔器以及锥形导向器的尺寸需要根据所选用的套管规格来选择,即,11413、127、13917、16813、1778、19317、219、222mm (41/2、5、51/2、65/8、7、75/8、85/8、83/4英寸)。
1.2 外驱动系统工具技术规范a) 使用A PI16813mm (65/8英寸)右旋常规螺纹;315kN A PI 8C 额定负载;;5413×103N ・m(40000英尺磅)额定扭矩。
b) 工具芯轴尺寸为17718、244、273、298、346、473mm (7、95/8、103/4、113/4、133/8、185/8英寸)。
c) 卡爪式抓握器和皮碗式分隔器以及锥形导向器的尺寸需根据所选的套管规格来选择,即,17718、19317、24414、27311、29815、34611、40614、47311、508mm (7、75/8、95/8、103/4、113/4、133/8、16、185/8、20英寸)。
套管钻井井底钻具组合由钻头和可膨胀式扩孔器组成,用以钻出大于套管外径,可以使套管自由下入且为钻井液提供循环通路的井眼。
井底钻具组合需要锁定在套管底部且用钢丝绳可以从套管内取出,而无需取出套管,该锁紧机构安放在套管底部通径坐放接头处,该接头包括特殊加工的扭矩锁紧、轴向不锁紧机构和套管鞋。
套管鞋由硬质材料制成,以保证能够钻出全尺寸的井眼,且当扩孔器外径磨小后它可以增大扭矩来提醒地面的司钻[1]。
底部钻具组合与套管鞋相对的位置装有稳定器,用以减少钻具组合在套管内的摆动。
钻表层和技术套管井段的套管使用的是偏梯形螺纹接箍,每一接箍上装有抗扭环。
2 使用中的优势a) 取消了与钻杆和钻铤有关的运输、检测、维护和更换等费用 套管钻井由于采用油田常用的普通套管取代了钻杆钻井,在施工中不但节省了钻杆和钻铤的运输费用,而且节省了钻具的探伤费用,特别是B HA 的探伤,不但为甲方节约了费用,更节约了钻井时间。
对于施工方来说,由于不采用钻杆钻进,就不存在施工中常见的钻杆乱螺纹粘螺纹、钻杆接箍刺漏等事故的发生,提高了钻井效率,节约了钻井时间。
b) 减少了与其下钻有关的问题 套管钻井技术采用钢丝绳由套管内起下井底的组合钻具,比常规的钻井快5～10倍。
套管钻井在其下钻具时可方便进行钻井液的循环和套管旋转,消除了常规钻井施工中由于地层膨胀,井壁坍塌,键槽卡钻和台阶卡钻等意外事故而导致起下钻困难,浪费钻井时间的事情发生。
c) 改善了井控状况 在常规的钻井施工中,由于在起下钻过程中井壁内的抽吸作用和压力波动常常会导致井涌或井喷,稍有不慎就有可能导致钻・28・OI L FIE LD EQUIPMENT 2006Vol.35№2 井事故的发生。
套管钻井消除了井壁内的抽吸作用和压力波动,减少了在起下钻具过程中井内钻井液的静置时间,从而改善了井控状况,为安全施工提供了有力的保障。
d) 其他 套管钻井由套管替代了钻杆,减小了钻井液循环的沿程水力损失,同时减小了钻井液上返的空间,提高了上返速度,改善了携砂状况。
由于套管钻井技术节约了钻井时间,所以减少了钻井施工对环境的污染,套管钻井不需要接立柱或双根,从钻机的设计上可以降低钻机的高度,方便了钻机在施工中的搬迁,减少了设备的磨损和消耗。
同时也减少了用工,降低了资金投入。
3 在Lobo 油田的应用TESCO 的套管钻井技术在Lobo 油田使用时,一开通常采用216mm (81/2英寸)PDC 钻头和311mm (121/4英寸)下部扩眼器钻表层井眼。
所有油井的表层井眼都为一趟钻完成。
实际钻进时间要比用311mm (121/4英寸)钻头的常规钻井略长一些,如果要以钻井、下套管和固井的总耗时进行对比(如图3),二者钻一开所消耗时间基本相同。
图3 Iobo 油田套管钻井与常规钻井对比 二开通常采用159mm (61/4英寸)PDC 钻头和216mm (81/2英寸)下部扩眼器钻开24415mm (95/8英寸)套管鞋处的水泥塞几米后,用钢丝绳起下更换底部钻具组合,改用22514mm (87/8英寸)下部扩眼器代替原先的216mm (81/2英寸)下部扩眼器。
这次下钻一般可钻1800m 左右,当地层变硬且机械钻速下降后起钻。
三开通常要钻到设计深度。
在大多数情况下,钻头和下部扩眼器的磨损很小。
整个井段用一趟钻完成。
油层井段是用带有释放短节的11413mm (41/2英寸)套管和8216mm (31/4英寸)PDC 钻头钻的。
对于需要电测的井,一旦钻进达设计深度,通过投球卸开钻头,把11413mm (41/2英寸)套管提到17718mm (7英寸)套管鞋处,就可测井了。
测井后,用钢丝绳把俘鞋下到11413mm (41/2英寸)套管底部,并把套管通过划眼方式下回到井底并固井。
对于不需要电测的井,在钻到设计深度后,可把俘鞋泵入井底并通过钻头注水泥。