深水结构导管喷射钻井技术
深水喷射法下表层导管技术
研究成果
试验方案、场地及试验器材
适用不同套管尺寸对比图
试验套管接箍
试验套管
试验套管护丝
钻机压力表
试验钻机
大吨位拔桩机
研究成果
试验方案、场地及试验器材
试验方案—实施方案图： 试验脚手架的搭建：
此次试验搭建的脚手架尺寸约为：40m（长）×15m（宽）×10m（高）
试验方案、场地及试验器材
试验方案—实施方案图：
第三阶段
国外工具/国内技术/ 国内技术人员
第二阶段
国外工具/国外技术/ 国外技术人员
第一阶段
本课题攻关 主要内容
一、国内外技术现状
1.3 目标
通过本课题研究： 探索出高效的表层套管下入技术及工艺，建立一套适合深水钻井喷 射表层套管下入深度计算理论和方法； 形成我国深水钻井喷射表层套管下入工艺技术的独立知识产权； 研究成果的应用能够提高南海深水荔湾3-1气田钻井表层套管下入
N f dx f d L f S
0
L
f 为平均粘结强度，d为套管直径，L为套管长度
所以摩擦力为：
N S
砂性及粘性海底土性质与深水喷射钻井表层套管下入方式适应性研究 对于砂性土来说：侧向摩擦力比较大，同样下入深度条件下，表
层套管承载力比粘性土要大一些。
流花4—1油田喷射导管探析
流花4—1油田喷射导管探析喷射导管钻井技术采用喷射方式将表层导管下入到位，利用水射流和管串的重力，边喷射开孔边下导管，同时在喷射管柱中下入动力钻具组合以提高安全性和作业效率。
钻至预定井深后，静止管串，利用海底浅层土的粘附力和摩擦力稳固住导管，然后脱手送入工具并起出管内钻具，從而完成表层导管的安装。
流花4-1油田水深达到了300m左右，在这种水深海域采用常规打桩法已不合适，如果采用钻入法下入导管，有可能会发生难以找到井口等问题。
喷射法下入导管则可较好解决这两个问题，喷射导管入泥深度是导管施工作业的一个关键参数，如果入泥深度过浅，导管会因不能获得足够的地层承载力而发生下沉；如果入泥深度过大，导管可能喷射下入不到位，造成井眼报废。
1. 喷射导管极限承载力分析对于钻井导管来说，可以作为一个不带桩靴的钻井船桩腿对待。
在API规范中可用单桩轴向极限承载力经验公式，来进行极限承载力计算。
2. 喷射导管实时承载力分析对于钻井导管与周围海底土之间的摩擦力来说，与喷射后的静止时间有很大关系。
2.1.粘性土2.2.砂性土3. 流花4-1油田喷射导管入泥深度确定根据流花4-1油田井场调查报告，流花4-1油田海域海底土质参数如表1所示。
根据喷射导管实时承载力计算模型和流花4-1油田海底土质参数，求得30和36英寸外径喷射导管实时承载力如图1和图2所示。
利用钻井导管入泥深度计算模型，结合流花4-1油田海底土质实时承载力，求得喷射导管入泥深度如表所示。
4. 结论喷射导管入泥深度是海上表层钻井作业一个关键影响因素，根据海底浅层土质参数情况，建立了流花4-1油田海底土质实时承载力曲线，并根据钻完井作业载荷，确定了喷射导管最小入泥深度。
南海深水钻井表层导管喷射作业实践-论文
石 油 天 然 气 工 程
２ ｏ ｌ ４年 ９月
式所 需特 殊导 管鞋 、钻 井及 扩 眼 、 固井及 候 凝 、钻 水 泥 塞 等 大 型作 业 风 险 ，同 时也 回避 了海 底 表层 低
温 、软 地层对 下 导管作 业 的影 响 ，极 大地 节省 了作 业时效 引。 在不 占用 钻机 的情 况下对 喷 射钻井 作业 进行 充分 的准 备 ，４口井从 组 合 钻具 作 业 开始 到进 行 下 部井
和预 处理 。
配长 接头 ：准 备用 于钻 具配 长 的各种 长度 的接 头 、钻铤 等工 具共 计 ４ ０多件 。 泥浆 类 型 、泥 浆材 料 ：准备 足够 的稠 浆 泥浆 以清洗 井 眼和应 急压 井 ，准备 大量 加重 泥浆 材料 以应 对 意外 钻遇 浅层 气 、浅层 水流 时采 取动 态压 井钻 进 。
钻 进 ；准备 足够 的稠 浆 ，定 期采 用稠 浆清 扫井 眼 ，防止沉 砂 卡钻 ；接立 柱前 先用 稠浆 清洗 导管 与钻 具环 空 ，充 分活 动井 下管 串后 ，再快 速接 立柱 ，减 少接 立柱 时 间 。 ２ ． ３ 导 管外 窜流 风 险分 析 ：井 口报 废 ；导管 倾角 大 ；导管下 沉 。
Ｅ ２ ］ 徐 荣 强 ，陈 建兵 ，刘 正礼 ，等 喷 射 导 管 技 术 在 深水 钻 井作 业 中 的应 用 ［ Ｊ ］ ．石 油 钻 探 技 术 ，２ ０ ０ ７ ，３ ５（ ３ ） ：１ ９ ～２ ２ ．
［ 编辑 ］ 帅群
（ 上接第 １ Ｏ ８页 ）
・
２ ）韧 性 水泥 浆体 系具有 良好 的稠 化 、失水 、强 度 、稳 定性 ，能够 满足 小井 眼 固井 需 要 。 ３ ）韧性 水泥浆 具 有更好 的抗 冲击 强度 和抗 拉伸 、剪 切 强度 ，水 泥 石 经 过 ２次 射 孔评 价 依 然 保持 着 完整 性 ，充分 说 明该水 泥浆 体系 具有优 异 的柔韧 性 。 ４ ）韧 性水 泥浆 体 系具有 良好 的稠 化性 能和 柔韧 性能 ，能 够保证 泵送 安全 以及 增产 措施 的顺 利 进行 ， 有效 延长 油气 井 的寿命 ，具 有很 好 的发 展前 景 。
深水表层导管喷射下入工艺
DOI：10.16660/ki.1674-098X.2018.21.104深水表层导管喷射下入工艺陈亚亚(中国石油大学(华东)石油工程学院 山东青岛 266000)摘 要：深水钻井导管喷射作业对导管稳定性、导管下入、导管垂直度都有较高的要求,如果喷射作业不成功只能废弃原井位,海洋钻井尤其是深水钻井综合钻井日费动辄上百万美元,将造成经济上的巨大损失。
针对深水喷射下表层导管的作业难度大、施工时间不易控制特点,本文针对浮式钻井装置阐述了深水钻井导管喷射施工作业的前期准备、风险控制和参数优化,对深水钻井表层导管的喷射作业具有一定的指导作用。
关键词：深水钻井 喷射下入 表层导管 作业程序 参数优化中图分类号：TE248 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)07(c)-0104-02表层导管（又称隔水导管、结构套管），是安装在泥线位置的第一层套管，表层导管承受海上钻井设备、隔水管系统以及将来完井、生产和修井作业时强加其上的多重作业载荷及复杂多变的海洋环境载荷。
表层导管安装，倾斜度一般不大于2.0°，以避免钻井作业过程中钻柱、套管柱与水下井口发生磨损。
深水表层导管施工具有作业风险高、控制难度大等特点，如果安装方式选择不正确、控制措施采取不当，容易导致导管下入不到位、井口偏角过大、井口下沉甚至井报废等严重后果，造成重大经济损失。
工程实践表明，表层导管喷射下入表层套管技术能有效提高深水浅层钻井得作业时效，节省钻井时间，因而在很大程度上节约了钻井作业成本，该技术已经在国内外深水钻井中广泛使用。
1 深水表层钻井技术挑战深水钻井表层导管安装作业与常规井相比，主要面临如下：（1）浅层土质疏松，地层承载能力低，增大了导管下沉及井口失稳风险。
（2）地层破裂压力梯度低。
随着水深增加，地层的破裂压力梯度降低，容易发生井漏和井塌等复杂情况。
2 导管喷射安装质量要求及风险应对措施2.1 导管安装质量要求导管喷射下入至设计入泥深度，深度误差应小于1.0m。
深水喷射钻井导管力学分析与强度校核
南 海深水 喷射 钻井 导管强 度校 核提供 有用 参考 。
１ 导 管 受 力 分析 与强 度 校 核 方 法
导 管横 向受力最 大 的情况 出现 在防 喷器 与井 口相连之 后 。深水 钻井 系统受 力示 意 图如 图 １ 所示 。 此 时隔水 管底端 与 防喷器 组相连 ，顶 端与钻 井船 相连 ，风 、浪 、流等 环境 载荷 及其 他外 部 因素 作用 引起 的钻 井船偏 移会 使 隔水管 对底部 防 喷器组产 生水 平分 力 ，并 最终 通过 井 口传递 到导 管之 上 。图 １中 泥线 以下 管 串最表层 的管 柱为 导管 ，里 面的管柱 为表 层套 管 ，导管 与表层 套管 的环 空为 固井水 泥环 。忽 略 土层对 导管底 端 的反力 。导 管承受 的作 用力 主要来 自隔 水管底 部挠 性接 头处 的竖 向和横 向反力 、防 喷 器组 与井 口重 量 、作 用 于 防 喷 器 组 及 井 口 的横 向波 流 力 、海 底 土 层 对 导 管 的 侧 向摩 擦 力 和 横 向土 反 力等 。 在建立 有 限元 模 型时 ，将 图 １中的钻井 系统 在底部 挠性 接头 处分 开 ，提取 隔水管 底部挠 性 接头横 向
管 和 导 管 系 统 的 力 学 分 析 模 型 ，尤 其针 对 下 入 有 倾 斜 及 固井 有 缺 陷 的 导 管 进 行 了 强度 校 核 ， 求 得 钻 井 船 最 大 许 用 偏 移 。 算例 表 明 ，钻 井 船 偏 移 对 导 管 强 度 的 影 响 主 要 集 中在 泥 线 下 较 短 一 段 管 柱 ， 导 管 ２ 内倾 。
［ 要 ］ 深 水 喷射 钻 井 作 业 中导 管 强 度 是 确 保 井 口稳 定 以及 后 续 钻 井 作 业 顺 利 进 行 的有 力保 障 。 对 最 危 险 摘 工 况 下 的导 管 柱 横 向受 力 进 行 了分 析 ， 并 基 于 有 限元 技 术 提 出一 种 导 管 强 度 校 核 的 方 法 。 分 别 建 立 隔 水
深水结构导管喷射钻井技术研究
Ｑ： ！
Ｓｃ ｉ ｅｎｃ ｅ ｅｎ ｄ Ｔｅｃ ｈｎｒ ａｌ ｄ
工 业 技 术
深 水结 构 导 管 喷射 钻 井技 术研 究
（ １ ． 中海油能源发展股份有 限公 司监督监理深圳分公司
摘 黄小龙’ 陈建兵’ 刘正礼 广东深圳 ５ １ ８ ０ ６ ７ ；２ ． 中海石油 （ 中国）有 限公司深圳分公司
素 ，该 文 对 喷 射 钻 入 法 的 关 键 影 响 因 素进 导 管头 连接 工具 ，喷 射 到 位 后 与导 管 脱 开 出 现 下沉 的井 ，可 以 考 虑 安 装 泥 垫 ，增 加 行 了研 究 ，并 结 合 深 水 现 场 作 业 实 践 经验 继 续 钻 进 。 钻具 组 合 中一 般 都 安 装随 钻 测 支 持 力 ，也 可 以 增 加设 计 浸 泡 时 间 。 进 行 了分 析 ，对 深 水 导 管 喷 射 钻 入 作 业具 量 工 具 ，一 边随 时 监 测 井 斜 变 化 ，根 据 工 ２ ． ２ 喷 射结 束 后 发 生 导管 下 沉 的 技 术 措 施 有一 定 的 指 导 作 用 。
在 深 水 油 气 田勘 探 开 发 过 程 中 ，结 构 导管主要作用是为水下井 Ｉ ＝ ｌ 和 水 下 防喷 器
１ ． ２ 钻 具 及 钻 头设 计 与 选 择
喷 射 钻具 组 合 主 要 考 虑 喷射 钻 井 作 业
下 沉 区块 ，增 加 导 管 尺 寸 比 增加 喷射 深 度
要 更好 。如 果 已钻 井 导 管 尺 寸 较 大 ，可 以
等 设 备 提 供 支 撑 作 用 。 导 管 的 人 泥深 度和 结 束后 继 续 钻 进 的 需 求 ，与 下一 开 钻 具 组 适 当增 加 导 管 人 泥 深 度 ，每 增 加 一根 导 管 钻 具 组 合 的 设 计 是 深 水 喷 射 成 功 的 关键 因 合 设计 一样 ，只 是 在 钻 具 组 合 上端 安 装 与 则 增加 １ ５ ％的 支撑 力 ， 另外 对 于 导 管 容 易
深水表层导管喷射钻进机理研究
层导管 。该 方法 通 过钻头 水 眼喷射 冲刷 土体 形成 钻孔 ，在 喷射 钻进 的同 时下入 导管 ，导 管下入 到位 后利 用管体 与 土体 之 间的吸 附力稳 固表 层导 管 ，为后 续安 装水 下井 口防 喷器 等作业 提供 支撑 力Ｌ 。 ３ ］ 为使 导管 和水 下井 口获得 足够 的地 层承 载力 ，保 证深水 钻井 作业 安全 ，需 要对 喷射钻 进 时导管 与土
作 业 时效 。通 过 理 论 分 析 和 数 值 模 拟 计 算 ，研 究 了水 力 喷 射 成 孔 和 喷 射 钻 进 机 理 ，对 海 底 软 黏 土 层 受 喷 射） 刷 作 用 下 的应 力 和 位 移 场 进 行 了 分 析 。计 算 结 果 表 明 ，处 于钻 头 附 近 的 土 体 出现 应 力 和 位 移 集 中现 中 象 ，土 体 受到 的剪 切 力 远 大 于 土 体 抗 剪 强度 ，土 体 被 冲 刷 破 坏 发 生 大 变 形 。 通 过 在 原 状 土 海 域 的 现 场 模 拟试 验 ，对 比分 析 了喷射 排 量对 导 管 下入 钻 速 和土 体 承 载 力 恢 复 的影 响 ； 研 究 结 果 表 明 随 着 排 量 的 增 大 ，
导管 和水下 井 口的安 装作 业 ，提高 作业 时效 。
１ 水 Байду номын сангаас喷 射 钻 进 机 理
深 水浅 层喷 射钻 进下 入导 管时 钻头 未直 接切 削地 层 ，而是 由水射 流 冲刷海 底软 土 ，软土层受 到 大排 量 水射 流 冲击作 用 ，在土 体 内部产 生剪 应力 并发 生剪 切破坏 ，破 坏后 松散 破碎 的岩 屑通过 导管 内部运 移 至 海底 泥面 。为 掌握 喷射 钻进过 程 中导 管周 围土体 的应 力场 和位 移场 变化情 况 ，采用 有 限元 软件 进行 了 数值 模 拟计算 。 由于 土体在 喷射 钻 进过程 中 ，不仅 产 生 弹性 变形 ，而且 还 会 产生 不 可恢 复 的塑 性 变形 。 ‘ 因此将 土体 视为 弹塑 性体 ，采 用 Ｄ ｕ ｋ Ｐ ａ ｅ 屈 服准则 ： ｒ ｃ — ｒｇ ｒ
南海超深水喷射钻井导管入泥深度设计方法
省 对 深 层 土壤 进 行 实 际 钻 孔 取 心 的作 业 成 本 。 研 究 表 明 ， 导 管 入 泥 深 度 主 要 由土 壤 性 质 、 固 井 井 口载 荷 以及 导 管 静 置 时 间 决 定 。 算 例 验 证 了方 法 的准 确 性 。所 研 究 的 方 法 与结 论 可 为 南 海 深 水 喷 射 钻 井 导 管 入
一
了桩 设 计 的 相 关 指 导 规 范 ，对 喷 射 安 装 的 导 管 人 泥 深 度 设 计 具 有 一 定 指 导 意 义 。 Ａｋ ｒ＿ 借 鉴 ＡＰ ｅｓ４ Ｉ中桩 的设 计 理 论 ，对 导 管 承 载 力 进 行 了计 算 并 给 出 导 管 设 计 方 法 ，但 假 定 扰 动 后 的 土 壤 抗 剪 强 度 随 时 间 的 没 有 增 量 。 苏 勘 华 等 ＿ 基 于 土 力 学 与 桩 基 理 论 ，利 用 迭 代 法 提 出一 种 导 管 下 深 设 计 方 法 ， 能 否 应 用 于 工程 Ｅ 实 践 有 待 进 一 步 验 证 。 Ｐ ｉｐ ｅ 出 的 方 法 考 虑 了 承 载 力 的 时 间 效 应 ，是 目前 最 通 用 的 导 管 人 泥 深 度 ｈｌ ｐ ｌ 提 ｉ ６
［ 收稿 日 期 ］ ２ １ —１ Ｏ ０ ２—２ ２
［ 金 项 目］ 国 家 科 技 重大 专项 （ Ｏ ８ Ｘ ５ ２ ０ ） 基 ２ Ｏ Ｚ ０ ０ ６０ １ 。 ［ 者 简 介 ］ 唐 海雄 （ ９ ２一 ，男 ，１８ 年 大 学 毕 业 高 级 工 程 师 ，现 主要 从 事 海 洋 石 油 钻 完 井 技 术 方 面 的研 究 工作 。 作 １６ ） ９３
泥深度设计提供有用参考。 ［ 键 词 ］ 超 深 水 ；喷 射钻 井 ；导 管 ； 泥 深度 关 入 ［ 中图 分 类 号 ］ Ｔ ２ ８ Ｅ ４ ［ 献标识码］Ａ 文 ［ 章 编 号 ］ １０ ９ ５ （Ｏ １ ３ ０ ４ —０ 文 ０ ０ ７ ２ ２ １ ）０ — １ ７ ５
探讨表层导管喷射下入技术
探讨表层导管喷射下入技术1 引言深水油田的开发中，第一步钻井工作就是下表层导管，并且表层导管将为后续套管、海底采油树以及防喷器组提供结构支撑和钻井液循环通道，所以表层导管对于整个深水油田的开发十分重要。
深水表层导管的下入一般有两种方法：钻入法和喷射法。
由于钻入法下表层导管会面临找井口难及固井质量得不到保障等缺点，近年来喷射法下表层导管已经成为深水油田开发中最常用的方式。
2 表层导管喷射下入技术喷射底部钻具组合由钻头、泥浆马达、以及其它组件组成，喷射钻具组合在表层导管内部运动并悬挂到井口运行工具上。
钻具组合逐步靠近泥浆线。
当表层导管利用自身重量钻入柔软的泥线沉积岩时，循环液提供水力冲洗、泥浆马达驱动钻头转动。
此工艺过程由于沿着导管路径通过水力冲洗沉积岩因此命名为喷射。
因为已钻/冲洗的孔径小于导管外径，导管必须通过施加于地基上的重量才能压入小尺寸孔。
液压冲洗掉的松弛岩屑通过导管和喷射钻具组合的环形空间上返。
最后通过井口和井口运行工具的返出口从环形空间排放到海里。
喷射结构导管不需要灌浆，因为地基和导管之间不存在环形空间。
喷射导管通过土壤和导管之间的剪力摩擦固定在适当位置。
表层导管喷射工艺如图1所示。
3 表层导管喷射下入技术适用性分析喷射法钻井导管下入方式不是适应所有海域，也存在一定局限性。
当海底浅层的地层强度比较高时，甚至出现岩层露头时，喷射下入导管施工方式可能存在下入困难，严重时导管入泥深度很难下到位，有时需要起出再更换井场位置。
当作业海域海底存在有陆坡垮塌区域和崎岖海底区域、海底沟槽和较大的凹坑时，这会引起导管在下入过程中容易发生倾斜，从而造成井口倾斜，这种情况下就不太适合使用喷射法下导管施工。
所以在导管施工前，应利用ROV对水下井口附近区域进行探视，如果发现这种情况应把井口位置移动到相对平缓的地方。
通过对国内外文献资料调研分析，统计得出当海底土抗剪强度小于300kPa 时，采用喷射法施工方式比较适合。
深水喷射导管实用设计方法
安全 系数进行 了评 估。并通过对设 计井导管校 核 计算 的实例 以及在 实 际作业 中的成功应 用证 明 了该 方法
的有 效 性 和 实用 性 。
［ 关键词］ 深水钻井 ；钻井工 艺；喷射导管 ；优化设 计 ［ 中图分类号］ＴＥ ２ ． １ ５ ５ ６ ［ 文献标识码］Ａ ［ 章编号］ １７ —１ ０ ２ １ ）Ｏ 一Ｎ１ ９ ０ 文 ６ ３ ４ ９（０ ０ １ ８—３
多）又 存 在喷射 到设计 深 度将 异 常缓 慢 ，如果 出现 喷射 不 到位将 导 致井 口头 过 高 ，在座 上 防喷器 后 出现
井 口失 去稳 定性 的风 险 。
ＳＩ （ ｅｇ１ － Ａｋｎ －）井 是 由 中海 石 油 （ 国 ）有 限公 司 担 任 作 业 者 在 海 外 进 行 勘 探 的 第 一 口深 水 井 ， 中 水 深 ５２ ０ｍ。该 井 位 于赤道 几 内亚 南 部海 上 Ｒｉ Ｍｕ ｉ ｏ ｎ 盆地 Ｓ区 块 的 Ａｋ ｎ ｅ ｇ构 造 上 ，钻 探 主要 目的是 发
・１９ ・ ８
深 水 喷 射 导 管 实 用 设 计 方 法
刘正礼 ，唐海雄 ，王跃 曾 ，姜清兆 （ 海 中 石油 （ 国 有 公 深 分公 广 中 ） 限 司 圳 司， 东深 １ ６ 圳５ ０ ） ７ ８
［ 要］深水喷射导 管优 化设计主要包括入 泥深度设 计、导管尺 寸选择 、 出泥 面高度设计 、导管 强度 校核 摘
１２ 对 比结果 ．
１ ）有 ４Ｉ井 （ ｅ ａ６井 ，Ｇ－ 井 ，Ｇ １ １ ： Ｃｉ － ｂ ２ －３井 ，Ｇ－３２井 ）在 导 管 喷 射 作 业 完 成及 以后 的作 业 中没 １— 有 出现 井 口下沉 和井 口失稳 。 ２ ＿ ）Ｆ４井在 第一 次 浸泡 ４ ｈ期 间 ，导 管下 沉 ３４ ． ｍ，附加 ８ ｈ的浸 泡时 间后 ，由于 导管 下 沉 无法 找 到
国产动力钻具在深水喷射中的应用及探讨
1 引言从上世纪90年代至今，深水油气勘探技术日益成熟。
特别是进入本世纪以来，国内深水钻井技术取得了长足的进步。
喷射导管技术作为深水钻井技术的重要技术之一，也在经历长期的发展后走向成熟。
在前期引进、消化国外作业模式及喷射管柱井下工具的基础上，进一步提高喷射管柱中的关键工具的国产化水平，是进一步提高喷射技术自主性及降低综合作业成本的有效手段。
其中，实现喷射技术井下动力钻具的国产化研制与使用有着重要的标志性意义。
2 喷射技术发展现状2.1 喷射下导管技术海上浅水区的表层套管作业通常采用钻孔、下套管然后固井的作业方式。
在深水区，由于海底浅部地层比较松软，常规的钻孔、下套管、固井方式常常比较困难，作业时间较长，对于日费高昂的深水钻井作业显然不合适。
目前国内外深水导管钻井作业通常采用“Jetting in”的方式。
常规做法是在导管柱（Ø914.4mm或Ø762mm）内下入钻具，利用动力钻具提供动力，导管柱和钻具的提供重量，边开泵冲洗边下入导管。
[1]2.2 喷射钻具组合根据导管实际长度和钻头伸出导管鞋外的距离0.1-0.2m要求设计钻具组合。
当前，南海西部海域Ø914.4mm导管喷射的典型的钻具组合结构为Ø660.4mm牙轮钻头+泥浆马达动力钻具（0.75°）+浮阀接头（无孔阀芯）+随钻测斜工具（MWD）+配合接头+Ø657.23mm扶正器+3根Ø241.3mm刚性钻铤+转换接头+Ø203.2mm刚性钻铤（根据长度调节）+Ø203.2mm液压震击器+Ø203.2mm刚性钻铤+导管头送入工具（上、下两部分）+2根Ø203.2mm 刚性钻铤+转换接头+10根Ø173.6mm加重钻杆+Ø173.6mm钻杆至地面。
2.3 喷射参数设计经过长期理论研究及现场实践证实，喷射下入导管过程中，钻压及排量的控制对喷射时效有着直接的影响。
深水钻井喷射法安装表层导管极限下入深度确定
深水钻井喷射法安装表层导管极限下入深度确定许云锦;杨进;周波;孟炜【摘要】Accurate calculating the limit depth of surface conductor has an important significance for the safe and efficient deep-water drilling. According to the stress analysis of the conductor jetting system, the soil parameters and construction parameters affecting the conductor setting depth ware studied. The soil parameter influence factors including soil strength and soil friction resistance, and the construction parameter influence factors including jetting pressure, displacement and verticality. Base on the study of the conduc-tor jetting system in total force balance conditions, a prediction model of conductor limit jetting depth in deepwater were established. An example calculated using the prediction model for the South China Sea actual deep well. The results show that the minimum and maximum depths were practical in actual condition. The actual field application shows that this research has significance help in safety jetting construction design.%准确了解深水钻井导管喷射极限下入深度对安全、高效深水钻井具有重要的意义。
深水钻井导管喷射下入施工技术
二 、 深水 表层导 管下入技 术现状
１ ． 国 内外技 术现状
在 国 内 ， 目前 由于深 水钻井 数量很 少 ，２ ０ ０ ７ 年 只有 ｈ ｕ ｓ ｋ ｙ 公 司在 我 国 南海 地 区钻 出我 国第 一 口水 深 超 千 米 的深 水 探 井 Ｌ Ｗ３ — １ — １ 井， 该 海域 水 深 为 １ ４ ８ ２米 ， 该井 完 钻井 深 ３ ８ ４ ３米 。该 井 在钻 井 作 业过 程 中，采 用了 喷射导 管 下入技 术 ，由于该井 的作 业 者是 一家 外 国石 油公 司 ，所 以该 技术 的关键技术 和核 心资料对 中方人 员保 密。
８ ００ ｇ ｐｍ ， ９０ ０ ｇｐ ｍ ；
８ ． 在贯入 深度为 １ ５ ｍ （ 泥 线以下）位 置时将 导管上提 ３ ｍ 以破 碎阻 碍物 ；
９ ． 在贯入 深度为 ２ ６ ｍ （ 泥 线以下）位 置时将 导管上提 ３ ｍ 以破碎 阻
碍物 ； ｌ Ｏ ． 在 贯入 深度为 ２ ７ ｍ 时 ，将泵速增 加到 ｌ １ ０ ０ ｇ ｐ ｍ；
射 导 管 下入 深 度 的计 算 模 型 。
关键 词：深水 表层 导管
一
喷射下入
入泥深 度
、
引 言
一
自上世 纪 ９ Ｏ 年代 以来 ，深水 石 油勘探 日益成 为热 点 ，世 界范 围 内 的石油 大发 现越 来越 多地来 自深水 区域。 深水 海域 浮式 钻井 装置 采 用常 规的 下入表 层导 管方 法 常常 会 出现 些十 分棘 手的 困难 ：其 一 ，钻井 眼 时 由于 地层 松软 ，容 易 出现井 壁
２０ １
…
盏 ３ 年 盏 １ ０ 月 － 鼍 疆
Ｃ ｈ 中 ｉ ｎ ａ 国 Ｃ ｈ 化 ｅ ｍ 工 ｉ ｃ ａ 贸 ｌ Ｔ 易 ｒ ａ ｄ ｅ
深水钻井导管喷射下入施工技术
深水钻井导管喷射下入施工技术摘要：喷射导管下入技术是深水钻井施工中的一项关键技术，本文通过理论研究分析和现场模拟试验，研究了喷射导管侧向摩擦力与海底土性质关系，建立了海底土强度与导管喷射后静止时间的关系模型；结合深水喷射导管施工过程，对钻井导管喷射过程中受力情况进行了分析，建立了喷射导管下入深度的计算模型。
关键词：深水表层导管喷射下入入泥深度一、引言自上世纪90年代以来，深水石油勘探日益成为热点，世界范围内的石油大发现越来越多地来自深水区域。
深水海域浮式钻井装置采用常规的下入表层导管方法常常会出现一些十分棘手的困难：其一，钻井眼时由于地层松软，容易出现井壁冲刷，甚至垮塌现象；其二，由于海流和涌浪的影响，导管鞋还是难以对准井口有时甚至找不到井口而报废；其三，固井作业中易造成水泥返高达不到设计要求，造成固井作业失败；其四，常规下表层导管方法的现场作业时效低和作业费用高。
二、深水表层导管下入技术现状1.国内外技术现状在国内，目前由于深水钻井数量很少，2007年只有husky公司在我国南海地区钻出我国第一口水深超千米的深水探井LW3-1-1井，该海域水深为1482米，该井完钻井深3843米。
该井在钻井作业过程中，采用了喷射导管下入技术，由于该井的作业者是一家外国石油公司，所以该技术的关键技术和核心资料对中方人员保密。
2.喷射法下钻井导管技术喷射导管钻井技术采用喷射方式将表层导管下入到位，利用水射流和管串的重力，边喷射开孔边下导管，同时在喷射管柱中下入动力钻具组合以提高安全性和作业效率。
钻至预定井深后，静止管串，利用海底浅层土的粘附力和摩擦力稳固住导管，然后脱手送入工具并起出管内钻具，从而完成表层导管的安装。
喷射导管技术的优势：（1）喷射导管技术可在钻进的同时下导管，解决了深水表层钻孔后下导管不容易找到井口的难题；（2）喷射导管技术可至少节约12小时以上的钻井时间，对于日花费上百万美元的深水钻井来说，经济效益可观；（3）喷射导管作业结束后无需固井；（4）喷射导管技术现场操作方便，具有良好的应用前景。
深水钻井喷射下导管关键参数确定方法研究
深水钻井喷射下导管关键参数确定方法研究一、研究背景深水钻井是现代海洋勘探开发的重要手段，其对带动油气产业的发展有着重要的作用。
而喷射下导管作为深水钻井领域中的一项新技术，可以有效降低钻井成本，节约时间，提高钻井效率。
因此，对喷射下导管的关键参数进行研究，对深水钻井技术的发展和应用有着重要的意义。
二、喷射下导管原理喷射下导管是在钻柱中插入一段导管，通过喷射泥浆或水流，使导管下沉到海底，减少了传统钻井中的一些环节，如运输导管的时间，避免了受制于海洋环境因素的限制等优点。
三、关键参数的确定方法1、导管尺寸的确定导管尺寸的确定需要考虑到海底的环境和工作条件，如海洋底部的水深和风浪等因素。
通常，在水深较浅的深度使用直径较小的导管，而水深较深的地区则应采用较大直径的导管，以增加负载能力。
2、喷射流速的确定喷射下导管的喷射流速是影响钻杆下沉速度的主要参数。
其选择需要考虑到水深，流速，钻井液类型以及钻柱的质量和长度等因素。
一般而言，采用泥浆进行喷射时，流速应在3至5m/s范围内，而使用清水时则至少需要6m/s的流速。
3、排泥侧壁状况的确定排泥侧壁状况的好坏直接影响到导管的下沉稳定性和钻井液的清洁程度。
导管周围的泥浆往往容易形成高浓度的泥浆漩涡，导致钻井液的清洁效果变差。
因此，需要在导管周围设置点型或线型的排泥口，以避免泥浆漩涡的产生。
4、喷嘴的选择喷嘴的选择需要考虑到钻井液的性质和钻井的需求等因素。
对于较深的水深，需要使用耐磨材料制造的喷嘴以抵抗海底摩擦力，以增加喷嘴的使用寿命。
四、结论通过以上方法，可以选择合适的导管尺寸、喷射流速、排泥侧壁状况和喷嘴等关键参数，从而使得喷射下导管技术的使用更加稳定可靠。
此外，还需要加强对钻井液的研究，不断改进钻井液的性质，提高喷射下导管的效率和安全性，推动深水钻井技术的发展。
深水钻井一开导管喷射入泥提速技术
81一开导管喷射入泥技术在深水钻井作业中得到了广泛和成熟实践，并有效解决了导管喷射下沉失稳、倾斜和下入不到位的风险，但仍然存在喷射入泥速度较慢的问题。
前期深水井单井导管喷射入泥时间平均需要6h，增加了作业费用和风险。
1 影响因素影响喷射入泥速度的因素包括表层土体强度、排量、钻压、钻头伸出量、管径、钻头大小、上下活动范围。
表层土体强度是客观影响因素。
喷射排量是影响导管喷射入泥速度的关键因素。
一般在导管入泥20~30m时达到最大值。
一开导管喷射入泥时，由于施加的钻压受到了管串中和点位置的限制，一般控制在泥线下管串浮重的80%左右，可调节范围小。
在喷射入泥过程中，钻头底端面超出导管鞋边缘的距离称为钻头伸出量，在钻台组合完成喷射钻具后，钻头伸出量无法改变。
喷射入泥过程中，钻头起到了牙齿切削破碎和喷嘴水力冲刷表层泥土的作用，是影响表层成孔的直接因素。
深水钻井一开导管常用外径为914.4mm（36＂）和726mm（30＂），经统计分析作业实践数据，这2种管径的导管喷射入泥速度和耗时无明显差距，因此管径不是影响喷射速度的关键因素。
一开导管喷射钻头大小根据井身结构设计来确定，通常用660.4mm（26＂）和444.5mm（17.5＂）两种，660.4mm（26＂）钻头常配合914.4mm（36＂）导管喷射，适用于二开钻660.4mm（26＂）井眼、下508mm（20＂）套管的井身结构作业；444.5mm （17.5＂）钻头常配合726mm（30＂）导管喷射，适用于二开钻444.5mm（17.5＂）井眼、下339.7mm （13.375＂）套管的井身结构作业。
根据现场作业数据分析可知，采用660.4mm（26＂）和444.5mm （17.5＂）两种尺寸钻头平均喷射入泥时间无明显差异，因此，钻头大小不是影响导管喷射入泥效率的关键因素。
一开导管喷射钻进时，为防止导管被周围土体吸附粘卡，需要反复的上下活动导管串，尤其是在导管喷射入泥困难、钻速慢的时候。
海洋石油深水钻井技术措施 满宗通
海洋石油深水钻井技术措施满宗通摘要：我国海洋石油资源丰富，深水钻完井技术是海洋石油开采的重要技术方式。
本文将围绕海洋深井钻井技术的相关内容进行分析，希望能够对读者提供一些借鉴和参考。
关键词：海洋石油；钻井；特点；技术1.前言中国南海油气资源量占中国油气资源总量的三分之一以上，其中深水区域储量占比为70％，是中国油气资源重要的潜力区。
在中国油气对外依存度快速攀升的形势下，开发中国南海深水油气资源，是保障国家能源安全的重要工程，也是维护海洋权益、践行海洋强国重大战略的重要手段。
2.海洋石油深水钻井的特点海洋的深水区域的海浪非常大，海水的波动很大，给石油钻井施工带来巨大的难度，而且海洋深水区域的环境条件差，安全风险的等级高，必须采取最佳的设计和施工管理措施，才能达到预期的钻井和完井施工的质量。
深水区域低温的条件，影响到海底的数百米的油层，导致油层的温度低。
导致隔水管中的钻井液的性质变差，影响到钻井液的正常循环，给深水钻探施工带来危害。
同时影响到固井施工的质量，固井的水泥浆很难快速凝固，延长了固井施工的时限，同时增加了固井施工的成本。
在深水钻井施工过程中，极易遇到浅层气或者浅层流体，如果控制不当，就会发生井喷事故，影响到钻井平台的安全，极易导致海洋的污染。
浅层流的压力高，是引起井喷事故的元凶。
浅层气的存在，会导致井口出现天然气的状况，如果不能及时得到控制，极易发生火灾、爆炸事故，给深水钻井施工带来巨大的危害。
3.中国海油深水钻完井技术进展3.1深水隔水管系列关键技术隔水管系统是深水钻井的特有装备，连接水下井口与钻井装备，是地面与井底的重要循环通道。
为保障深水隔水管的作业安全，中国海油通过十余年攻关，形成了系列关键技术。
（1）深水隔水管力学分析技术中国海油在国内率先突破深水钻井隔水管系列关键技术，结合深水特殊工况，建立了可实现最大化作业窗口的隔水管顶张力优化方法、隔水管－井口系统一体化设计技术、南海特殊环境的隔水管作业安全方法（避台方案设计、隔水管悬挂井间移位、漂移弱点分析等），形成了深水钻井隔水管分析和作业技术。
深水结构导管喷射钻井技术
研究高效、稳定的信号传输技术，确保钻井过程 中实时监测数据能够准确、快速地传输到地面控 制中心。
完善喷射钻井安全控制系统
通过开发智能监控系统，实时监测井下工况，及 时预警并处理异常情况，确保钻井过程的安全性 。
开发新型结构导管材料与设计方法
研究新型高强度材料
优化结构导管设计
通过数值模拟和实验研究，优化结构导管的设计方 法，提高其结构稳定性和抗风浪能力。
存在问题
该技术还存在一些问题，如设备复杂度高、成本高、操作难度大等 ，需要进一步改进和完善。
应用领域
深水结构导管喷射钻井技术可用于海洋石油、天然气等资源的开发， 具有广泛的应用前景。
展望
01
技术发展
随着科技的不断进步，深水结构导管 喷射钻井技术将不断得到优化和改进 ，提高设备的可靠性和效率，降低成 本和操作难度。
成熟阶段，出现了许多先进的设备和工艺 ，如深水隔水管、喷射钻井等。
创新阶段，出现了许多更加先进的设备和 工艺，如自动化钻井、智能钻井等。
深水钻井技术的挑战与解决方案
挑战1
海底复杂的地质环境，如海床不稳 定、地层岩性变化大等。
解决方ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
采用喷射钻井技术，通过高压水流 将海底泥沙冲开，形成井眼，同时 使用水泥浆等材料加固井壁。
喷射钻井技术的原理与优点
喷射钻井技术的原理 ：通过将高压泥浆通 过钻头喷嘴以高速射 流形式喷入地层，利 用射流冲击力破碎地 层岩石，同时携带岩 屑返出地面。
喷射钻井技术的优点
提高钻井速度：喷射 钻井技术能够提高钻 井速度，缩短钻井周 期。
降低钻头磨损：喷射 钻井技术能够减少钻 头与地层的接触时间 ，降低钻头的磨损程 度。
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深水结构导管喷射钻井技术研究摘要：结构导管喷射下入技术是深水表层钻井的常用方法，针对导管喷射下入技术要求和深水海床地质环境特点，对结构导管入泥深度理论计算方法和新区探井经验确定方法进行了分析，对喷射钻具组合和钻头伸出导管鞋长度进行了分析。
针对深水表层喷射可能会出现的导管下沉事故的情况，分别在前期设计阶段和作业阶段进行了预防措施和现场技术处理方法研究。
关键字：深水喷射导管入泥深度钻具组合
中图分类号：te52 文献标识码：a 文章编号：1674-098x （2013）01（a）-00-01
在深水油气田勘探开发过程中，结构导管主要作用是为水下井口和水下防喷器等设备提供支撑作用。
导管的入泥深度和钻具组合的设计是深水喷射成功的关键因素，该文对喷射钻入法的关键影响因素进行了研究，并结合深水现场作业实践经验进行了分析，对深水导管喷射钻入作业具有一定的指导作用。
1 喷射作业关键技术
1.1 入泥深度确定
一般要准确确定结构导管具体下深，需要对目标井位进行井场调查，经过土工试验分析确定海底浅层土体的抗剪强度，然后根据导管作业载荷，通过下式计算确定导管具体下深：
式中q：导管承载的重量；qf：导管表面摩阻力；td：导管设计下深；x：导管单位长度；ml：泥面；f：单位面积摩阻力；as：导
管侧面积；c：土壤剪切强度；fox：安全系数；a：喷射钻井后，受扰动土壤剪切强度的安全系数，一般取值10%～40%。
公式中单位采用国际单位制。
经过井场调查地质取芯计算得出的土壤剪切强度往往是地层非扰动抗剪切强度，而实际作业过程中，由于喷射钻井导致结构导管周围土壤遭到破坏，受扰动土壤抗剪切能力往往比原土壤低很多，虽然抗剪切强度恢复很快，但实际计算时，往往取一个安全系数a，一般为原地层抗剪切系数的10%～40%。
1.2 钻具及钻头设计与选择
喷射钻具组合主要考虑喷射钻井作业结束后继续钻进的需求，与下一开钻具组合设计一样，只是在钻具组合上端安装与导管头连接工具，喷射到位后与导管脱开继续钻进。
钻具组合中一般都安装随钻测量工具，一边随时监测井斜变化，根据工作需要有时也安装随钻测压工具，以便及时了解环空泥浆当量循环密度变化等。
喷射钻井钻头相对位置及尺寸的选择对喷射钻井的成功与否至关重要。
目前深水作业，部分作业者习惯将钻头控制在导管鞋以内30.48～45.72 cm，也有很多作业者习惯将钻头伸出导管鞋15.24～25.40 cm。
钻头在导管鞋以内还是伸出导管鞋，主要取决于地层的软硬，一般如果地层较松软，往往选择将钻头控制在导管鞋以内，如果地层相对较硬，则将钻头伸出导管鞋15.24～25.40 cm，目前世界上大多数作业者选择将钻头伸出导管鞋，但同时保持钻头水眼在管鞋以内。
2 导管下沉预防及处理办法
导管下沉是深水钻井的重要事故之一，主要原因是对该地区地层承载能力认知不足或由于操作不当引起，尤其在探井和评价井阶段更容易发生，主要是没有准确的井位土壤资料分析。
2.1 设计阶段导管下沉的预防措施
对于新区块第一口导管尺寸及喷射深度的设计要非常慎重，新区块一般要做重力取样，并要充分借鉴临近区块土壤数据或者喷射钻井实际情况，对于易出现导管下沉区块，增加导管尺寸比增加喷射深度要更好。
如果已钻井导管尺寸较大，可以适当增加导管入泥深度，每增加一根导管则增加15%的支撑力，另外对于导管容易出现下沉的井，可以考虑安装泥垫，增加支持力，也可以增加设计浸泡时间。
2.2 喷射结束后发生导管下沉的技术措施
如果作业结束后，发生导管下沉至无法满足作业要求时，可通过上提导管或者重新接回连接工具并上提导管至设计预留高度，增加浸泡时间6～8 h，如果继续出现下沉可以考虑再尝试上提一次并进一步浸泡时间。
该方法仍无法满足要求时，一般只能起出导管按照设计阶段预防措施执行或采用钻入+固井的方式下入导管。
3 结语
（1）导管入泥深度确定和钻具组合选择是影响深水表层喷射钻井成功与否的关键因素。
对于新区探井，需要在考虑表层重力取样结果基础上，充分参考邻井资料来确定导管入泥深度。
（2）为防止
深水表层作业发生结构导管下沉事故，可采取的措施包括增加导管外径，在保证导管能顺利下入的前提下增加入泥深度，并可在井口头位置安装防沉板，增加导管喷射到位后的浸泡时间。
参考文献
[1] 杨进，刘书杰，王平双.海上钻井隔水导管下入深度理论与控制技术[m].北京：石油工业出版社，2009.
[2] 徐荣强，陈建兵，刘正礼.喷射导管技术在深水钻井作业中的应用[j].石油钻探技术，2007，35（3）：19-22.。