套管钻井技术介绍
TESCO套管钻井技术
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。
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
2 TESCO公司的套管钻井方案
2 TESCO公司的套管钻井方案
2 TESCO公司的套管钻井方案
2 TESCO公司的套管钻井方案
2 TESCO公司的套管钻井方案
2 TESCO公司的套管钻井方案
2 TESCO公司的套管钻井方案
2 TESCO公司的套管钻井方案
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
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。
套管侧钻井技术0811-60页精选文档
适合套损井和枯竭井的恢复生产和剩余 油挖潜，以及挖掘断块小屋脊、小夹角、小 高点、井间滞留区等小规模剩余油富集区。
套管开窗侧钻方式
•斜向器磨铣开窗侧钻
前言
•地层较硬 •固井质量较好 •开窗点上下无水层
前言
套管开窗侧钻方式
•段铣器段铣开窗侧钻
汇报内容
一、前言 二、国内外侧钻井技术现状 三、胜利油田侧钻井技术 四、侧钻井新技术 五、建议
前言
当前东部大多数油田正处在开发中后期，为了进一 步稳定现有油田产量、降低综合成本，在直井“钻空” 或因地面障碍开采屋脊式油藏和断层油层有困难，或在 油田生产过程中，由于各种原因造成油井不能正常生产 或停产的报废油井，采用套管开窗侧钻技术，使老井恢 复和增加产能，成为各油田的最佳选择。
汇报内容
一、前言 二、国内外侧钻井技术现状 三、胜利油田侧钻井技术 四、侧钻井新技术 五、建议
国国内内外外侧侧钻钻井井技技术术现现状状
（一）国外侧钻井技术发展现状
• 国外开窗侧钻井早在三十年代就开始研究，由于工具不配套、 工艺不成熟、成本高而告失败。
• 50年代以后，又进行了侧钻水平井的研究，但由于原油价 格低、工艺不成熟、成本高等原因，到60年代仅钻了75口 井，且水平段长度一般不超过15米。
俄罗斯撒哈林群岛的Z-12井是目前位移最长的侧钻大位移 井，测量井深11680m，2019年3月完钻。
国国内内外外侧侧钻钻井井技技术术现现状状
（一）国外侧钻井技术发展现状
连续管技术在国外侧钻水平井中应用比较广泛，在普鲁德霍 湾油田150余口连续管侧钻井实践表明，其平均成本只有常 规侧钻井的50%左右。
威德福套管钻井技术
CNOOC – World Record Run
套管锚组合 Casing Spear Running Tool
Casing Drilling Spear Assembly usiing tools from inventory Spacer Sub H-E Spear Grapple with Extended Stop Ring Left Hand Release and Bi-Directional Slips
下入参数Running Parameters WOB 2-10 klbs RPM 50 - 120 Torque 2 kftlb Flow 800 gpm
(up to 8 kftlb if stringers present)
注释Comments 用PDC钻头钻穿，用时15分，钻头五损伤 Drilled-out with PDC Bit in 15 mins - No Damage to Bit.
世界记录的套管钻井 World Record Casing Drilling Run
.
• 中海油天津分公司CNOOC China (Tianjin Branch). • 2002年1月January 2002. DS2 13 3/8” x 17”. • 井号Well LD9-3-1. • 钻机 Rig Bohai 4. • 在15-1/2“小时内钻进507米Drilled in 507 mts casing in 15 ½” hours.
钻井鞋作业记录DRILLSHOE CASE HISTORY
- Gulf of Thailand • 套管Casing String 9-5/8” Surface Casing • 钻进长度Distance Drilled 780 ft • 总/井下时间Total / On-Bottom 5.0 / 1.5 hrs • 平均钻速Average ROP 520 ft/hr
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
四、套管钻井特点
套 管 钻 井 缺 点
（1）套管螺纹强度差,套管承受的扭矩大，易出问题。 （2）深度受到一定得限制，主要用于浅井。 （3）环空间隙小，可能堵塞和卡钻事故。 （4）井底钻具组合密封失效问题突出。 （5）钻井时加大钻压（一般>30KN）套管易发生屈曲变形 （6）强度较差，交变应力下较套管更易疲劳。 （7）因套管屈曲变形而易产生井斜、套管磨损及横向振动 （8）套管易磨蚀。因旋转使外壁受到磨损，其外防腐层容 易脱落。
成 果 效 益
我国套管钻井技术现状：
• 2002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2）。 • 2003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。
三、套管钻井设备及技术参数
1、套管钻井设备：
套管钻井 动力传递系统 套管扶正器 （Stab Master） 可钻式钻鞋 (DrillShoe)
*
三、套管钻井设备及技术参数
1.1、可钻式钻鞋：
套管钻鞋特点：
（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。 （4）PDC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 10-5/8”； 13-3/8” casing x 17”； 20”casing x 24”
◆第二代钻鞋的地层适应性：
第二代钻鞋可用于在软到中等硬度的地层中钻进 （无侧限抗压强度在8000psi以下的岩石中钻进）。
◆第三代钻鞋的地层适应性：
第三代钻鞋具有广泛的适应性，可以在中硬及硬地层 （无侧限抗压强度在15000psi以下的岩石）中使用。在 这一方面其性能可以与PDC钻头相媲美。
浅谈如何加强套管钻井技术
套管钻井技术的未来趋势
高压高温
随着油田的不断深入开发和勘探 ，套管钻井技术将面临更加复杂 的地质环境和更高的压力和温度 ，需要加强相关技术和设备的研
究和应用。
深海和极地
随着全球能源需求的不断增加， 深海和极地等极端环境下的油气 资源开发将成为未来发展的重要 方向，套管钻井技术将在这些领
域发挥重要作用。
素之一。
03
密封不良
套管连接处是密封的关键部位，如果密封性能不好，会导致油气泄漏，
严重影响油田的正常生产和开发。同时，密封不良还可能引发安全事故
。
套管钻井技术发展趋势
发展高效耐用的套管材料
针对套管磨损和破裂等问题，未来将更加注重发展高效耐用的套管材料，如高强度合金钢 、陶瓷复合材料等，以提高套管的使用寿命和可靠性。
套管钻井技术面临的问题
01
套管磨损
在钻井过程中，由于地层岩石的研磨性和地层压力等因素，套管会受到
不同程度的磨损。特别是在高转速、高压力等极端条件下，套管的磨损
速度会加快，导致其使用寿命缩短。
02
套管破裂
由于地层应力、高温高压等因素，套管可能会出现破裂现象，导致井喷
等事故发生。此外，套管连接处的密封性能也是影响套管质量的重要因
通过技术创新，该地区油田的采油效 率和安全性得到了显著提升，并且降 低了钻井成本。同时，该技术的推广 应用也为其他油田提供了借鉴和参考 。
THANKS.
优化设计
合理选择套管类型
根据地质情况和工程需求，选 择适合的套管类型，如钢质套 管、铝合金套管等，以适应不
同的地层和压力条件。
优化套管结构设计
根据实际需要，对套管结构进行优 化设计，如增加扶正器、改变连接 方式等，以提高套管的稳定性和使 用寿命。
石化工程施工新技术
随着我国石油化工行业的不断发展，对于工程技术的需求也在不断提高。
为了满足市场需求，推动行业进步，石化工程施工领域不断涌现出一系列新技术。
以下是一些近年来在石化工程施工中应用较为广泛的新技术：一、多级射孔工艺多级射孔工艺是针对油气田开发过程中，为提高单井产量而研发的一项新技术。
该技术通过在油层中射出多个孔眼，实现油气资源的充分释放。
中石化江汉工程测录井公司近期发展了这一特色新技术，通过组建专业施工队伍，实现了多级射孔工艺的规模化发展。
目前，该技术已实现完全国产化，并获得多项国家专利和软件著作权，达到国际领先水平。
二、全过程套管钻井技术全过程套管钻井技术是一种将钻进与下套管作业二合一的钻井技术，可有效降低复杂事故发生概率，提高钻井施工安全系数。
中国石化胜利石油工程公司渤海钻井40619队成功采用该技术施工斜井，刷新了该技术施工的纪录。
该技术由高级专家吴仲华带领团队研发，成功研制了可钻式钻头和超级钻头，为我国老油田焕发新活力提供了有力支持。
三、水平井大规模缝网压裂技术针对川渝天然气基地深层致密砂岩气藏，中国石化勘探分公司创新形成了水平井大规模缝网压裂施工思路。
该技术实行“一段一策”技术管理，攻关形成了新的压裂技术，大幅提升了测试产能。
元坝气田作为全球首个超深高含硫生物礁大气田，累产气超300亿立方米，累计减排二氧化碳当量4000万吨。
该技术的成功应用，为保障我国能源安全提供了有力保障。
四、超深高温高效定向技术和超深大位移技术中国石化深地一号跃进3-3XC井在塔里木盆地获得油气突破，刷新了亚洲陆上最深井纪录。
该井采用超深高温高效定向技术和超深大位移技术，使钻头能在7200米深的地下准确找到油气，并实现水平井由短距离到长距离、由长周期到短周期的跨越。
这一技术的成功应用，为我国深层、超深层油气资源勘探开发提供了重要技术和装备储备。
五、工程设计与施工新技术郑州国际会展中心工程在设计、施工和管理等多方面采用了新工艺、新材料、新技术，攻克了许多难题。
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
ＯＩ Ｆ ＥＬＤ Ｅ Ｌ Ｉ ＱＵＩ Ｍ ＥＮＴ Ｐ ２ ０ ３ （ ）： ｌ ８ ０ ６， ５ ２ ８ ～ ３
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 、
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。
钻井套管知识点总结
钻井套管知识点总结钻井套管是一种用于石油和天然气勘探开采的重要工具，它通常由钢管和套管组成，用于在地下井里支撑井壁、保护钻头、防止油层塌陷和污染等作用。
本文将对钻井套管的结构、功能、材料、安装、检测和维护等方面进行总结。
一、结构钻井套管通常由多个套管段组成，每个套管段长度一般为9~13.5m（30~45ft），直径从2 7/8英寸到13 3/8英寸不等。
套管管壁厚度一般为6~11mm（0.24~0.43in），直径和壁厚取决于井深、井斜、地层特性和井内流体等因素。
二、功能1. 支撑井壁。
在井钻进程中，井壁会受到地层岩石的自重和地层压力的作用，容易发生塌陷和崩落，钻井套管的主要作用就是支撑井壁，防止井壁塌陷。
2. 保护钻头。
钻井套管可以保护钻头免受地层岩石和井内流体的侵蚀，延长钻头的使用寿命。
3. 隔离地层。
通过设置环空套管，可以隔离地下不同地层，防止油层压力过大、地层流体渗透和油层污染。
4. 完井。
在钻井完毕后，通过设置固井套管，可以进行油层压裂和水泥固井，保证油层渗透性和完整性。
三、材料钻井套管通常由碳钢、合金钢、耐腐蚀合金或钛合金等材料制成，选用材料必须具备良好的机械性能、耐腐蚀性能和耐磨损性能。
碳钢套管适用于一般钻井环境，合金钢套管适用于高压、大直径和高温的钻井环境，耐腐蚀合金和钛合金适用于腐蚀性地层和特殊工艺要求的钻井环境。
四、安装1. 套带接头。
套带接头是连接钻井套管和套管管柱的关键部件，用于传递扭矩和牵引力，使得套管能够顺利地下入井。
2. 下入井。
通过顶钩、悬吊器、下入管和冲击器等辅助工具，将套管管柱逐节下入井，直至达到设计深度。
3. 固定套管。
通过旋接、下压、扭矩检测和压力试验等操作，确保套管与钻井井壁、井口和井底的密封和牢固，从而达到预期的支撑和隔离效果。
五、检测1. 磁粉探伤。
通过在套管管壁表面喷洒磁粉，用磁粉探伤仪检测裂纹、毛刺和凹凸等表面缺陷，确保管壁质量。
2. 超声波检测。
套管钻井技术
谢谢大家！
考题（套管钻井技术）
什么是套管钻井？
（考核目的：正确理解套管钻进的概念）
举出两种常见的套管钻井工具或装备，并简述 它们的用途
（考核目的：对套管钻井工具的了解深度）
简述套管钻井的工艺过程
（考核目的：了解工艺过程，确定监督任务的重点）
基本 概念
钻井技术发展过程
墩钻 旋转钻井
起下快 破岩快 携屑好 起下慢
套管钻井
破岩快 携屑好 起下快
破岩慢
携屑差
1850~1930
1901~现在
1998~将来
基本 概念
与常规钻杆钻井相比 套管钻井具有的优点
1. 节省起下钻时间，提高功效
2. 减少井下事故 3. 改善井控状况
4. 保持起下钻时泥浆的连续循环
尺寸 连接扣型 （in） 9 5 /8 WT— IPC 5 7 /8 WT— IPC 1 5 /2 WT— IPC 5 6 /8 5 NC50 1 3 /2 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 110000 49000 16300
取芯
应用
Texco公司的两口试验井图解
２ ＃试验井
● 表层套管 —9 5/8″53.58kg/m Buttress CNV K-55 —12 1/4″裸眼 至210米井深 ● 技术套管 — 7″34.23kg/m Buttress CNV-SC-K-55 — 8 1/2″井眼至水平883.9米
１＃试验井
发展 前景
前景展望
套管钻井技术从1990年6月钻第一口试验井起，到目前已经完成了 20多口井，井深已达到了2000多米。从技术和经济两方面看，该项技 术具有广阔的发展前景。 将要进行的深入研究开发工作： 1）改进钻头的切削结构 2）对套管螺纹连接方式还需深入研究 3）应大力研究将现有钻井技术中的定向钻井、测井等用于套管传输 的方法 4）研究发生套管卡钻时的对策 5）研究利用套管钻井系统进行空气钻井 套管钻井技术是一革命性的钻井新概念，其对钻井工艺和钻井装 备都提出了富有创造性的改造。它将大幅度地降低钻井成本，提高钻 井速度。我国应尽快组织各方面的力量，协同工作，使该项技术应用 到我国钻井工程中。
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。
套管钻井技术介绍
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ConocoPhillips公司套管钻井
ConocoPhillips公司有几口井用螺杆钻具及导 向马达进行套管钻井，最近2口井又发展到用旋转导 向钻井工具结合套管钻井（Combining an Rss with Casing—while—Drilling）钻垂直井和定向斜井 （2139m），并实现闭环自动导向钻井。 （JPT，Nov，2005）
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
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6、表层套管钻进的特点：
（1）套管与井壁间隙小，可能造成扭矩大，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 特别注意计算。
（3）套管钻鞋抗磨损能力较钻头差，存在钻进中途钻鞋先期失 效的可能。
• 可以减小钻机尺寸，筒化钻机结构，降低钻机费用。 • 钻机更加轻便，易于搬迁和操作。人工劳动量及费用都将减少。
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。
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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
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技术问题及特征
（3）钻井方式 a.地面驱动套管旋转钻进 要求套管有足够抗扭强度，螺纹与接箍都应是增强型，使其在承受轴 向载荷、弯矩和周向应力下具有足够的传递钮矩能力和密封性能。 通过套管施加钻压，超过抗弯强度时，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，钻铤与钻头形成井下钻具组合，挂于套管串 的底部，钻进时套管承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，通过调节浮动套的偏心距或与钻头的间距可调控井斜。 b.井下动力钻具钻进 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 担，使套管受力状况有所改善。 井底动力钻具配高效钻头(PDC)以提高机械钻速也适合于套管钻井。
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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。
组成:ACTUATOR、SLIPS AND CUP PACKER。 作用：起升、传递扭矩、 密封. 分类： 抓持小尺寸套管的外径 抓持大尺寸套管的内径。
二、套管钻井系统介绍
1、TESCO系统地面 设备
(3)、分离式的天车; 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 2、TESCO系统井下工具
（2）钻井锁（DLA） 把钻具与套管进行机 械连接（轴向和扭矩） 和液压密封。同时在套 管柱处安装了一个嵌入 和取出的机械装置。
• 套管钻井井下钻具下放安装演示
• 套管钻井井下钻具回收演示
二、套管钻井系统介绍
3、Weatherford系统
• • • 侧重表层（或技套） 的施工. 一只钻头打完全部 进尺. 不在套管内起下工 具串. PDC钻头特制，胎 体由易钻材料制成. • 威德福套管钻井演示
三、套管钻井钻机的介绍
Fully Automated Rig Floor Pipe Handler, simpler, faster Drill string drive assembly Stabbing arm & guide Integral Rotary slips Link tilt & single joint elevators
一、套管钻井技术概述
4、 套管钻井技术的优势
(1)、节省钻进时间。 (2)、减少井下事故。 (3)、改善井控状况。 (4)、保持钻井液的连续循环。 (5)、改善水力参数、环空上返速度和清 洗井筒状况。 (6)、可以减小钻机尺寸，简化钻机结构、 降低钻机费用。 (7)、节省钻杆和钻铤有关的费用。 (8)、有效地保护油气层。
能装在标准的集装箱内。
大钩负荷 : 230 mt 额定钻深 : 4,600 m 顶驱 : 460 Hp 绞车功率 : 670 Hp BHA 绞车 : 200 Hp 泥浆泵功率 : 2 x 800 Hp
三、套管钻井钻机的介绍
BHA built offline in mouse hole 8 stands (58ft) can be set back w/ crown mounted crane Old BHA is set back, and New BHA previously set back is run immediately
二、套管钻井系统介绍
1、TESCO系统地面设备
(1)、顶驱
唯一实用的驱动套管方式； 能安装钢丝绳防喷器和套管 驱动头（CASING DRIVE ASSEMBLY）； 通径要比常规的大些，以便 下入和回收装置钢丝绳的绳 卡通过。
二、套管钻井系统介绍
1、TESCO系统地面设备
(2)、套管驱动头（CDA） 加紧和驱动套管的装置。
Service crane (offline) Pipe Handler Extendable Topdrive
三、套管钻井钻机的介绍
Hookup of control/choke lines at test position BOPs tested offline on integrated stump under mouse hole Only wellhead connection is tested in critical path Handling equipment designed for 5k or 10k stacks (11” and 13 5/8”) Ample clearance for Rotating head
套管 扶正器 轴向承载壳体 承扭壳体 套管鞋 密封器 轴向锁定器 止位环 扭矩锁定器 扩眼器 钻头
二、套管钻井系统介绍
2、TESCO系统井下工具
（1）钻头和管下扩眼器 用套管和可回收式钢丝 绳钻具钻井时要求切削 结构要小到能穿过套管 同时又能钻出比套管外 经大的井眼。这要通过 小直径的领眼钻头和后 面的管下扩眼器来完成。
•
三、套管钻井钻机的介绍
1、常规钻机的改造；
增加顶驱， 钢丝绳绞车的安装， 钢丝绳防喷器， 分离式的天车 分离式的游车， 天车安装钢丝绳的滑轮。
三、套管钻井钻机的介绍
1、特制套管钻机 LOC250钻机介绍
自动钻台设备。 自动猫道。 4个人操作。 24小时完成搬迁。