井下套管损坏机理及围压分析-英文翻译.

套管钻井和阶段性工具的结合：一种独特的

缓和井底条件的方法

Combination of Drilling With Casing and Stage Tool Cementing:

A Unique Approach to Mitigating Downhole Conditions

作者：R. R o b i n s o n, S a n d R i d g e E n e r g y, a n d S. R o s e n b e r g, S P E, B.L i r e t t e,S P E,a n d A.C.O d e l l,S P E,W e a t h e r f o r d I n t l.L t d.

起止页码：1-12

出版日期（期刊号）：2007年2月20日

出版单位：SPE/IADC Drilling Conference

摘要

目前科罗拉多州重大挑战是在派深斯盆地西北部的天然气田钻井和套管方案的设计。这一地区地质情况较为复杂，其与浸渍形成岩床，导致“克鲁克德钻洞“的产生。因此造成的问题，包括钻井时失去流通，并未能使水泥下到水泥工作台的9 5/8寸套管，可能造成套管达不到总钻探的深度。

通过对问题的勘察，管理人员在该地区得出结论认为，一种不同的方法得到授权是和选定的套管钻井（DWC）作为以前勘察的替代。钻井与套管，加上固井的表面外壳，预计将产生显著有效的表面和套管钻孔作业，从而减少了非生产性时间（NPT）和相关的成本。

本文回顾了在派深斯盆地中遇到的问题即传统的表面钻井和套管作业。同时也审查了钻井监督关于套管和钻井的实施方案。

背景

自2003年以来投资方已在派深斯盆地开采天然气。图1显示普通区域的地图。在遇到比较困难的钻井和套管表面制造空穴，钻井监督人员有丰富的经验来判断以及解除困难。这通常是针对约3100英尺的钻采深度。钻井所造成的问题浸渍形成岩

床，失去了循环间隔，而且岩石的强度不够。常规钻井泥浆马达使用的做法和低重位（钻压）钻探了十二寸又四分之一深。表面空穴因为高钻压与常规钻井测试结果往往有严重的增加倾向，有时超过7。。表l列出了一个典型的常规钻具组合，

图1 派申斯盆地区域地图

图2 典型的泥浆法测地表井段

在这一领域以前用于钻表面孔。表2显示了钻孔所采用的常规钻具组合以及钻井套管在地表井得到的最大的孔倾斜测量值。

表面地质孔主要包括砂岩，粉砂岩和灰岩与互特约页岩。图2显示了一个典型不同成分的分布形成的表面间隔图。自然的断裂往往导致失去循环问题的产生。如果长期没有足够量的钻井液在循环其结果就导致了塌页岩。

经过钻探，钻孔必须要有9 5/8寸才能和相应的套管配合。这样的话表层套管的计划尺寸显然是有问题的，甚至在套管被冲洗的时候也是如此。许多时候，我们看到的常规钻孔，施工者未能做到9 5/8寸套管的计划尺寸。在两个常规钻井下，套管是在300英尺和427英尺之间而且是小于总深度的（TD）.非作业性时间甚至会达到15天。

无计划的钻洞往往导致非生产性时间的增加，而且在最坏的情况下，联接作业已被要求，因为开放孔的暴露时间的增加将导致管柱被卡住。还有在最坏的情况下，钻孔的这种情况也往往导致低质量水泥的工作而且必须满足当地的土地管理局(BLM)的环保要求。未能分发的水泥表面造成的水泥胶结测井来评价水泥工作的完整性，在反过来，往往导致要采取补救固井和有线行动的需要，以达成一项可接受的质量胶结。这个补救工作往往造成3至4天非作业性性时间。表3显示由于钻井问题、套管运行的问题、固井之前的问题和执行期间的钻井套管问题造成的非作业性时间。

钻井与套管的评价

随着钻井作业技术的成熟，经营者开始探讨其他的解决方案以满足以下目标：

1 确保表面套管可达计划的深度。

2 提供一个有效的方法，减轻表面钻孔，流通和孔稳定的损失问题。

3 避免最小偏差所造成的洞导致浸床。

4 提供一个有效的固井系统，可以使水泥保持在地表，避免了不必要的补救工作，并满足国土管理局规定。

5 尽量减少或消除非作业性事件的产生。

彻底审查钻井数据已经开始执行，包括钻井资料，水泥记录，地质和位置的记录，分析了非作业性时间。记载的非作业性时间大约是32天，在12 1/4寸处进行观察。从表面间隔的五个井在实施前审查同阶段的套管钻井工具固井技术。其中当遇到钻探和9 5/8寸的套管时的大部分非作业性时间和孔的稳定性有关系。管理者决定利用套管钻井，加上在现有的固井系统基础上，提供了最好的条件实现这些目标，以下是对此的评价：

1 获取套管的底部。使用套管钻井技术启用套管钻井达到计划的深度（TD），从而尽量减少开放孔的曝光时间。

2 钻井时关于流体损失最小的问题。套管钻井技术使环型空间几乎全部保持在钻井作业期间，尽量减少有关塌页岩的问题。

3 最小井斜。消除泥浆马达低钻压，并取代了泥电机与套管钻井，钻具组合的角度将尽量减少建设角度的的倾斜。

4 提高旧井工作质量。使用多阶段固井工具和套管钻井钻具组合，启用水泥发给表面，关键是固井必须满足土地管理局的要求。

设备选型

设备的选择对这项工作的成功至关重要。该项目设备选择如下：

（一）套管接头。经营者原先选定95/8寸，36英尺/磅的J-55支撑套管作为表层套管在钻探计划中。他关切的是疲劳电阻的标准，这依据于成千上万的电阻在套管钻井作业中。此外，因为这个扭矩依赖于它的最终位置，人们知道支持连接的扭矩值不变。

为了提高他的一致性和抗疲劳能力，应改良支撑设计，与内部扭矩肩上的中心耦合。印第安纳州这方面，针对扭矩的值，提供了一个积极的制止措施和加强扭矩阻力。此外，同样的修改支撑设计提供了三重锥度的耦合，以减少局部径向轴承强调的交配线程要素，从而增强抗疲劳能力。第二个好处改良支撑设计大大减少破坏并增加了它在该领域的抗疲劳能力。

对于套管钻井，操作员和平常的工作人员使用套管来实施。用套管接头积分肩三锥方块。沉重的跨科中心加强了耦合机构，产生了更清晰的环向应力分布，较高的螺纹接口接触压力，并加强泄漏电阻。

（二）钻擦鞋。该DS31被选为切削结构中最适合应用预测DWC信息技术的工具。它基本上拥有五年的PDC钻头刀刃寿命，使它能转换为钻孔钻擦鞋。该DS3拥有16毫米的PDC刀具和硬质合金衡量保护插入。该指数节旨在让回扩孔能力。

该DS3可以允许转换为随后钻与常规钻头。在达到TD之前，以DS3作为PDC钻头，在这时候一个球下降到钻孔，允许下降到球漏斗内的DS3 ，并封锁了钻井喷嘴流动。该套管柱的压力然后上升大约2000psi，以及DS3引脚剪切，来迫使工具内活塞下降。这项行动取代钢叶片和PDC切削结构纳入套管，裸眼环。与此同时，固井口暴露。流体循环重新确立通过这些固井港口工具的内在套管,并下降了闭锁装置以进行充分通风。该工具被设计为完全取代整个切割结构纳入环，最终是凝成的地点。该中心是完全暴露在活塞与钻孔常规磨齿和PDC钻头（一种特殊位或轧机运行不要求）之间。图3显示了DS3正在上升时的钻井平台。