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。
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
基本 概念
套管钻井工艺过程
监 督 重 点
钻进
起钻
下钻
固井
工艺 工具 装备
钻 机
由于套管钻井没有 起下立柱的问题的问题， 因此，钻机高度可以降 低到20米左右，并且结 构也可以简化。
●导管 — 95/8″64.74kg/m P-110 WT-IPC — 12 1/4″裸眼 至39.6米井深
● 表层套管
— 7 5/8″39.29kg/m N-80 WT-IPC — 10″裸眼至172.2米井深 ● 生产套管 — 51/2″25.30kg/m PZ-50 — WT-IPC /Buttress CNV-SC-BTC — 7″裸眼至926.6米井深
工艺 工具 装备
套管钻井专用钻机
安装了一个钢丝绳技术， 能够下入和起升井下工具 串。 安装了一个分离的游动滑 车、天车、以及顶驱，以 有助于通过套管下入钢丝 绳。 在顶驱上面安装了一个钢 丝绳防喷器和钢丝绳密封 装置。 增加了套管加紧驱动头。




工艺 工具 装备
套管钻井专用钻机
工艺 工具 装备
用41/2”套管钻61/8”井眼
应用
前四口井机械钻速的统计
803 feet
钻 进 时 间 （ 小 时 ）
786 feet
814 feet 846 feet
7”套管
应用
套管钻井与最佳临井的比较
从 开 钻 到 下 水 泥 塞 时 间 （ 小 时 ）
用95/8”套管钻121/4”井眼
应用
现场应用结果的总结
轴向锁定器
止销 扭矩锁定器
泥浆马达 扩眼器
钻头
工艺 工具 装备
井下锁定装置
井下锁定装置是套管钻井技术 中最具特色的技术，它具有的功能 是：当钻进时，井下工具串要锁定 在套管上，不得有转动和轴向窜动。 当起钻头时，锁定器都要解锁，井 下工具串从套管内打捞到地面。
工艺 工具 装备
钻头、扩眼器、钻鞋
在套管钻井中，要求钻头既能通过套管内径，又要钻出比 套管接箍外径大的井眼。因此，钻头必须具有变径功能。即在 提升、下放时钻头尺寸小于套管内径，在钻进时钻头尺寸大于 套管接箍外径。 采用领眼钻头加扩眼器的方式来实现钻头的变径功能。领 眼钻头和扩眼器有牙轮和PDC两种形式。目前，PDC领眼钻头 和PDC扩眼器配合使用可获得更高的机械钻速，使用寿命也高 于牙轮钻头和牙轮扩眼器。 钻鞋是指在扩眼器本体上镶嵌的PDC牙齿，它使领眼钻头 切削尺寸合理地过渡到扩眼器切削尺寸，使扩眼器使用寿命与 领眼钻头使用寿命更加接近。 俄罗斯已研制出可变径钻头，它可以直接用于套管钻井技 术中。
工艺 工具 装备
膨胀钻头
膨胀钻头主切削采用三翼的PDC刀翼式，刀翼上敷焊小粒 的硬质合金；修边刀翼镶嵌金刚石复合片，硬质合金保径；底 端本体为可钻性较好的硬质合金铝，管体部分为普通的套管材 质；底部镶有6个铜套水眼，水眼直径为18mm。
应用
套管钻井的应用
随钻测井
钻定向井
应用
套管钻井的应用
欠平衡钻水平井

套管钻井系统与常规钻井系统的钻井时间大致相同 在20多口井的作业中，工具串起下的成功率为70%
在早期的试验中，套管出现磨损；采用了前文所述 的扶正器后，克服了这一问题
套管钻井与常规钻井系统相比，钻柱工作得更加稳 定

应用
套管钻井作业时主要需考虑的问题

钻机与设备选择 弯曲 疲劳破坏 固井
套管与套管扶正器
工艺 工具 装备
密封器
密封器用来实现井下 工具串与套管柱之间的密 封。图6为密封胶套，它随 井下工具串一起下入到井 底，并与套管柱贴紧，从 而实现对泥浆的密封。
工艺 工具 装备
套管鞋
在套管柱最下端应安装套管 鞋。该套管鞋主要用来处理井下 工具串卡钻事故。当井下工具串 卡在井下时，通过钢丝绳打捞矛 使套管与井下工具串脱开，旋转 套管柱进行套铣作业。直使井下 工具串卡点被套铣掉，整个工具 串才能提出井口。
套 管
钻 杆
从表上可以看出，对于尺寸相当的套管和钻杆，其最大 屈服扭矩基本相同，因此，用套管代替钻杆连接丝扣强度可 能达到工程要求。
工艺 工具 装备
套管扶正器
套管扶正器主要用来防止 套管及套管接箍磨损，同时还 可以起到便于注水泥和辅助清 除岩屑，减少套管与井壁的接 触力和套管的弯曲的作用。
工艺 工具 装备
井下工具串
套管钻井钻具的主要构成有套管、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、钻头等，这 些工具与常规钻杆钻井工具不同或者技术参数要求不同，它们构成了套管钻 井独特的技术特征。 套管 扶正器 套管锁定短节 套管扭矩短节 套管鞋
下井和回 收工具 密封器
— 回堵，钻S井眼，注水泥
固井670.6米（垂直） ● 生产套管
—41/2″17.26kg/m
Buttress CNV-SC PS-80 — 6 1/4″裸眼至 914.4米井深
— 回堵和定向钻井至86°井斜
回堵和裸眼侧钻至60°
应用
前四口井当量深度钻井时间统计
从 开 钻 到 停 钻 （ 小 时 ）
工艺 工具 装备
钻头与扩眼器
牙轮钻头 配扩眼器
工艺 工具 装备
PDC钻头
工艺 工具 装备
扩眼器及刀片
工艺 工具 装备
套 管
在套管钻井中，希望套管有足够的抗扭能力，因为整个钻 井的旋转机械能量都是由它来传递。普通的套管连接丝扣无法 承受这样大的扭矩。对套管钻井中的丝扣要进行必要的改进。 一方面要使套管丝扣有较大的承扭能力，另一方面要保证不能 因为丝扣的改进，使套管的成本有较大的提高。
套管钻井技术
孟庆昆
内容提要
一、基本概念 二、套管钻井工艺、工具与装备 三、套管钻井的应用及发钻井作业，即用套管代替钻 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。