套管钻井是一种有效的钻井方法

井直接用套管代替钻杆 , 当钻至下套管位置时 , 将 套管内的钻具通过电缆回收后再原地固井。 Conoco 公司在采用套管钻井钻完第一批井后, 由于钻井时间和钻井费用的减少十分显著 , 该公司 又与 Tesco 公司签订了 2 年的合同, 即使用 3 台新 式套管钻机, 2002 年底交货。这将对 Lobo 油田的 经济起到全面的影响和推动作用。
( 收稿日期
四、在 Lobo 油田的钻井性能
最初在 Lobo 油田选了 5 口井对套管钻 井进行
资料来源于美国 Drill ing Contractor! 2002 年 9/ 10 2003 02 24)
都已降低。 套管钻井除了直接提高钻井效率外 , 同时还提 高了钻井作业的安全性。由于套管总是在井眼内 , 不循环泥浆的作业减少, 井控能力提高 , 钻台上钻 柱操作和起下钻的简化也减少了事故发生的机会。
二、目前的效率
Tesco 公司的套管钻井系统在 5 口井上进行了 先导试验, 以评估它在 Lobo 油田的技术性和解决 实际问题的潜力。 该套管钻井系统 是目前采用可回收式井下钻 具、允许更换钻头和进行定向作业而不必起下套管 的唯一可能获得商业应用的系统。 90 年代中期 , Conoco 公司加 强其在南 得克萨 斯州 Lobo 油田的地位, 目前产量达 52000 10 ft / d。1997 年 , Conoco 公司 启动了 37 年 内钻井 1000 口的开发计划。 到 2001 年 , 10 台钻机用于每年 160 口井的钻 井作业。但钻井效率不尽人意, 尽管每口井的井深 变化不大, 但效率提高甚微 , 有时还有所下降。 为使储量小于 10 108ft3 的油藏获得经济开采, 需制定特殊目标降低钻井成本。由于未开发的储量区 块越来越小, 上述目标的制定将延长开发潜力数年。 考察每一口井的钻井特性、单只钻头钻进能力、钻机 作业效率对机械钻速的提高都十分明显。而影响钻井 效率的是井下故障, 黏卡和泥浆漏失是 Lobo 油田最大 的问题, 2000 年和 2001 年占故障因素的 75% , 而套管 钻井被认为最有潜力, 可不断降低钻井成本。总之, 钻井时间的减少取决于处理各类井下问题的时间减 少。在常规钻井中, 平均每口井用于井眼维护达 1 5 天, 还有大量的下套管时间。而由于套管钻井消除了 钻柱起下钻作业和下套管前的井眼维护, 消除了下套 管时间, 所以是减少井下事故的理想手段。目前, 套 管钻井对解决黏卡和泥浆漏失方面的有效程度尚不清 楚, 套管钻井在井况不是很糟的几口井的钻井结果表 明, 总体井眼状况良好, 井眼不稳定及泥浆漏失情况
三、套管钻井过程
套管钻井系统是由地面和井下两部分 装置组 成, 用常规套管代替钻杆 , 钻进和下套管作业同时 完成。通过套管将液压能和机械能传递到套管下端 短节内的可回收式 钻具组合。套管和钻杆一 样旋 转, 泥浆从套管内径进入井底 , 从环空返回地面。 在钻具组合上端安装了一钻具锁定装置 , 该锁 定装置保证钻具与套管在轴向和径向相对锁定, 并 保证泥浆不外泄。钻具锁定装置由定位装置、轴向 锁定及传动花键组成 , 该花键可与位于套管内的一 个短节内的花键孔相匹配。钻具锁定装置内还装有 使钻具组合进入和回收的机构。钻具锁定装置下的 钻具、钻具组合终端安装领眼钻头 , 钻具组合还可 以包括井下扩眼器、泥浆马达、取心或定向组合等 常规钻具。 在大多数套管钻井作业中 , 在领眼钻头上装有 一井下扩眼器将领眼扩大到最终要求的井眼尺寸。 钻头尺寸保证能通过套管内径 , 扩眼器将领眼扩大 到套管可进入的尺寸。 例如, 在用 7in 23ppf 套管钻井时 , 导眼钻 头 尺寸为 6 in, 扩眼器尺寸为 8 in 或 8 ! ∀ in, 有时 用双心钻头代替扩眼器, 但双心钻头钻成的井眼尺 寸较小。 套管钻井用顶部驱动系统驱动套管旋转。将套 管单根放入鼠洞 , 顶驱直接与 鼠洞的套管上 端联 接, 就像常规钻井一样, 再与转盘下的套管对中联 接。除了用井下马达和弯接头进行定向作业的滑动 钻进 , 套管在钻进过程中总是保持旋转。 套管可以通过套管驱动装置直接与顶驱联接 , 省略了螺旋联接。套管驱动装置内的卡瓦机构和内 封机构分别将套管外径卡住并对套管密封。套管驱 动装置通过液压顶驱的控制系统操纵, 它提高了套 管钻井的效率, 消除了对套管丝扣的损伤。 目前用于 Lobo 油田的钻机是 Driller Tech 4, 该 钻机设计成既能用套管钻进也能用钻杆钻进的双作 用形式。
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Lobo 油田
据 Tesco 公司的先导试验表明 , 套管钻井技术 利用常规套管钻井代替钻杆钻井, 大大地减少了钻 井成本, 提高了完井速度 , 且套管钻井更加安全 , 节省了更换钻头的起下钻时间。Tesco 公司的总裁 兼首席执行Hale Waihona Puke Baidu Bob Tessari 称, 套管钻井较常规钻井 可以提高钻速 30% , 代表了钻井技术发展 的主要 趋势。 在得克萨斯州南部的 Lobo 油田, Tesco 公司和 Conoco 公司结合 Tesco 公司的套管钻井技术装备了 3 台先进的套管钻机 , 并和 Conoco 公司签订了 2 年 的套管钻机操作合同。 首台钻机于 2002 年 9 月 1 日操作使用, 其余 2 台年底以前使用。
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国外油田工程第 19 卷第 5 期 ( 2003 5)
了先期试验以评价套管钻井在钻遇特殊情况时的处 理能力。一般来说 , 最初所选的井况比较简单 , 然 后逐渐复杂。在上述 5 口井的先期试验中, 克服了 以下几项挑战: 人员经验 : 在首批试验井上 作业的人 员没有 Lobo 油田的施工经验。 井斜控制: 前 3 口井的井斜比预期的要高 , 其 中两口井采用井下马达纠斜 , 从而良好地控制了井 斜问题。 套管磨损: 前几口井出现了套管接头磨损过大的 情况。但通过安装表面硬质耐磨片的方法得到解决。 设备可靠性: 在最初几口井的施工中 , 套管驱 动装置中的锁定机构由于设计缺陷影响了井下钻具 的顺利回收 , 最后通过改进设计加以克服。 套管驱动装置的密封问题: 在最初几口井中, 套 管驱动装置的密封出现了问题, 最后在钻第 12 口井 时对密封结构进行了改进, 从而解决了密封问题。 当在 5 口井上的先导试验完成后, 套管钻井性 能大大增加 , 能与常规钻井相比对。由于取得了很 大进展, 先导试验的协议延长至 2002 年, 套管钻 井的钻机数量也增加了 3 台。 通过对 Lobo 油田最初的套管钻井资料的分析 以及和常规钻井性能的比较 , 套管钻井已超过了其 潜在的价值 , 令人鼓舞的是套管钻井还能进一步减 少钻井时间。但常规钻井方法很难做到这一点 , 总 体上说, 仅井下故障的 减少就将钻井 时间减少了 8% ~ 9% , 这也说明基本钻井系统应加以改进 , 以 进一步提高钻井特性。对套管钻井性能的评价还表 明 , 正常钻进时, 套管钻井比常规钻井节约更多的 时间。例 如, 5 号 井 的 事 故 发 生 时 间 尽 管 占 了 19% , 只用了 16 天就进尺 11200ft, 比常规钻井的 速度还要快。根据目前 Lobo 油田的情况保守地估 计 , 在不出现故障的正常钻进条件下 , 套管钻井比 常规钻 井平 均每 口井 节 约 1 5 天 ( 8% 的钻 井时 间) 。在出现井下故障的情况下 , 套管钻井比常规 钻井节约的时间要更多。由于目前套管钻井的发展 还处于初级阶段, 节约的时间还没有量化 , 但有足 够的资料可以说明 , 套管钻井和常规钻井相比 , 可 以将事故减少 50% 。
一、Lobo 油田试验
Conoco 采用 Tesco 公司的套管钻井系统在得克 萨斯南部的 Lobo 油田钻了 11 口开发井。采用常规 的钻井方法钻这些井常出现许多问题: 处理枯竭地 带和坍塌地层的泥浆漏失 ; 在技术套管和整个采油 区的气体侵入; 钻柱黏卡以及下套管都要花费大量 的时间。而采用套管钻井系统大大节省了时间, 同 时还减少了下套管时出现的各类井下问题。套管钻
赵力国: 套管钻井是一种有效的钻井方法
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套管钻井是一种有效的钻井方法
Kyle Fontenot et al . 摘要 套管钻井系统是由地面和井下两 部分装置组成 , 用常规套管代替钻杆 , 钻进 和下套管作业同时完成 。通过套管将液压能 和机械能传递到套管下端短节内的可回收式 钻具组合 。套管和钻杆一样旋转 , 泥浆从套 管内径进入井底, 从环空返回地面。 先导试 验表明, 套管钻井技术利用常规套管钻井代 替钻杆钻井, 大大地减少了钻井成本 , 提高 了完井速度, 且套管钻井更加安全, 节省了 更换钻头的起下钻时间 。套管钻井较常规钻 井可以提高钻速 30% , 代 表了钻井技术 发 展的主要趋势 。 主题词 套管钻井 间 先导试验 钻井成本 钻井时 翻译 : 赵力国 校对 : 赵 杨宁宁 ( 胜 利油田钻井工艺研究院) 梅 ( 胜利油田钻井公司)