套管钻井技术综述
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。
套管钻井技术介绍
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。
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。
导向套管钻井技术
牛洪波 : 导向套管钻井技术 在于 : 为了能够通过尺寸较小的套管, 动力钻具的 弯度受到了限制。动力钻具与套管之间的间隙要比 其与井眼之间的间隙小。尽管如此 , 一般来说, 为 了钻较大曲率的井眼 , 具有足够弯曲角的马达是可 以安全下入套管进行套管钻井作业的。
21
一口试验井用第 二代锁定装置和 L 80 型线重 23 lb/ f t 的 7in 套管模拟钻进了浅地层水平井的造 斜段。这口试验井的目的是证明套管能够钻从直井 到水平井的各种井型, 并能够有效控制方位和造斜 率。试验中使 用的 是外径 为 5in 、 7/ 8 瓣轮、 3 8 级的 1 15 弯壳体马达。该井段使 用一只 13mm 切削齿的 P DC 钻 头和多种 型号的 P DC 扩眼 器完 成。在 1 ~ 90 井斜 中 的 平 均 造 斜 率 为 5 / 100ft 。 该井从 造斜 到 井 斜 34 的 滑动 与 旋 转比 为 34% 。在钻至该井斜后 , 开始用旋转钻进方式钻成 一稳斜井段。该井段还包括一段动力钻具降斜的较 短滑动井段。重新开始增斜后造斜率很快恢复 , 并 将井斜增至 54 。但在这一过程中 , 两个准确测 量点的数据显示该井段的造斜率超过了 8 / 100f t。 这一造斜率是出现在前后各滑动钻进 25f t 的 13f t 旋转井段 , 这种井眼曲率已经接近了套管的屈服强 度, 所以作出开始稳斜钻进的决定而不是要冒套管 屈服失效的风险。 该井 回 填 后 仍 然 使 用 7in 套 管 作 为 钻 柱, 1 5 弯壳体马达配合导向套管钻井系统进行侧钻。 之后使用 1 15 弯壳体马达继续增斜至 89 , 并 稳斜钻进而没有出现任何问题。表 2 示出这一试验 过程中观察到的定向数据。
表 1 导 向套管钻进工具的测试数据
套管钻井
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。
套管钻井设备及技术参数套管钻井设备及技术参数大纲概述概述研究背景研究背景套管钻井特点套管钻井特点1122334455套管钻井应用及发展前景套管钻井应用及发展前景一概述?基本概念套管钻井技术是指在钻井过程中直接利用套管代替钻柱来完成钻井作业即用套管代替钻杆和钻铤来对钻头施加扭矩和钻压做到边钻进边下套管钻完后套管留在井内作完井用的一种钻井技术
Tesco 套管钻井系统
通过钻具组合上部的钻井 锁对钻具和套管井陉机械 连接和液压密封，同时在 套管柱处安装了一个嵌入 和取出的装置（如管下扩 眼器、泥浆马达、取芯工 具或导向系统等
可导向尾管 钻井技术
二、研究背景
• 国内发展现状 ：
◆吉林油田开展了不更换钻头套管钻井技术的研究，建立了适应 转盘钻井驱动方式的浅井开发井套管钻井工具配套系统，解决 了国内陆上油田在现有钻井设备条件下实施套管钻井的难题。 ◆胜利石油管理局研制了满足套管钻井现场应用要求的偏梯形特 殊螺纹套管、可钻式钻鞋、井口套管快速连接器等一系列配套 工具。 ◆大庆油田开展了尾管钻井技术研究和试验。 ◆中国石油勘探开发研究院开发了适合套管钻井方式的套管驱动 器和钻头丢手。
第一部分：钻鞋内胎
第二部分：刀翼和切削齿
Drillable Copper Nozzle （可钻式铜质喷嘴）
第五部分：水眼、喷嘴
第三部分：保径块
Tungsten Carbide Gauge Pad （镶有碳化钨小块的斜列式条 形保径垫）
浅析套管钻井技术
和套 管钻 井参 数 ， 并指 出 了应该 注意 的 问题 。套 管钻 井技 术使 钻 井液水 力参 数得 到 明显改善 ， 有利 于 井眼净化和 当量钻 井 液密度控 制 。套管钻 井可 以 简化 钻 井程 序和 井 身结构 、 少钻 井事故 、 高 减 提
２ Ｔｏ ｇｎ ｎ Ｏｐ ｒ ｔｏ ｅ Ｃ ｕ ｎ ｈ ｎ ｌａ ｄ Ｇａ ｉ ｅ ， ｈ ｎ ｑ ｎ ０ ６ ０， ｈｉ ａ ． ｎ ａ ｅ ａ ｉｎ Ａｒ ａ， ｈ ａ ｚ ｏ ｇ Ｏｉ ｎ ｓＭ ｎ ｓ Ｃ ｏ ｇ ｉｌｉ ｅ ｈ ｌ ｇｙ ｉ ｈ ｉｌｎ ｐｅ ａ ｉ ｎ ｗ ｉｈ ｐ ｎｅ ｒ ｔｎｇ ａ ｄ ｃ ｓ ｎ ｏ ｒ ｍ ｔａ ｔ Ｃａ ｉ ｇ ｄ ｉ ｎｇ ｔ ｃ ｎｏ ｏ ｓ ｔ ｅ ｄｒｌｉ ｇ ｏ ｒ ｔｏ ｔ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ａ ｉ ｇ ｐｒ ｇ ａ ｌ ｓｍ ｕｌａ ｏ ｌ ｎ ｏ ｒｐ ａ ａ ｉ ｇ ａ ｒｌ ｓ ｒｎｇ ｉ ｔ ｎｅ ｕｓｙ ｉ ｎｅ ｔ ｉ ｎｄ ｃ ｓｎ ｓ ｄ ｉｌ ｔ ｉ ．Ｃａ ｉ ｇ ｄ ｉｌｎ ｅ ｈｏ ｓ ｄ ｖ ｄ ｄ ｉ ｔ ｈｒ ｅ ｓ ｎ ｒｌｉ ｇ ｍ ｔ ｄ ｉ ｉ ｉ ｅ ｎ ｏ ｔ ｅ
钻井效 益 、 约钻 井成本 。 节
关 键词 ： 套管钻 井； 具组合 ； 井工 艺 钻 钻
中图分类 号 ： ２ ２ ＴＥ ４ 文 献标识 码 ： Ａ
Ｓ ｍ ｐ ｅＡｎａ ｙ ｉ ｓｎ ｉｌｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ｉ ｌ ｌ ｓｓ Ｃａ ｉ ｇ Ｄｒ ｌｉ ｇ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ
Ｗ ＡＮＧ ｌ ｕ ｎ ， Ｈａ－ ａ ＺＨＡＮＧ ａ — ｏ ｇ ， ＨＡＮＧ Ｙｉ Ｓ ｊ Ｘｉｏ ｄ ｎ Ｚ ， ＯＮＧ — ｏ ｇ Ｌｉ ｎ ｄ
套管定向钻井技术及其应用
2 套管钻井的应用
2.1 套管钻井适用于油层埋藏深度比较稳定的油区 由于套管钻井完井后直接固井完井， 随后射孔
采油，没有测井工艺对储层深度的测量、储层发育情 况的评价， 因此要求油层发育情况及埋藏深度必须 稳定，这样套管钻井的深度设计才有保证。 2.2 套管钻井适用于发育稳定且地层倾角小的区域
垂向轨迹剖面图 0
水平轨迹剖面图
1.0
400
2.0 300
3.0
直垂深 TVOL/ft
4.0 200
5.0
6.0
100
7.0
8.0 0
-300 -200 -100 0
1 000 2 000
东- 西 向 位 移 /ft
水 平 位 移 /ft
图2 Lobo83井井眼轨迹剖面图
注:1ft=0.305m
2.4 马达停转 2.2
使用旋转导向技术替代螺杆泵完成套管钻井的 定向作业，用弯接头+螺杆泵进行定向钻井时,使用 Φ177.8mm或 更 小 的 套 管 时 , 井 底 定 向 马 达 的 型 号 比 实际需要的小,造成机械钻速慢、效率低、成本高。 对 于水垂比大的大位移井和水平井,使用弯接头+螺杆 泵定向难度非常大。
旋转导向系统能用于套管钻井可回收式井底钻 具组合中进行定向控制。 它可减少甚至消除与滑动 钻 井 有 关 的 许 多 问 题 、PDM 的 局 限 性 和 定 向 困 难 问 题，同时使井眼更加光滑，降低了扭矩。 并且已有用 于套管钻井、机械结构不复杂的小型RSS。
2.0
1.8
1.6
1.4
御马达压力
1.2
0
1
2
3
4
5
6
时 间/h
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
此后该公司不断改进有关工具并进行现场应用。
截至1999年年底，TESCO 公司已钻成了数口定向井和水平井并进行了取心作业。
2000年以来，为了提高套管钻井效率，国外专门为套管钻井设计了混合型钻机，既可用于套管钻井，也可用于常规钻井。
截至2004年4月，TESCO 公司已经利用套管钻井技术完成各类井125口，最大井深3969m 。
2000年上半年，TESCO 公司与斯伦贝谢油田专业服务公司（Schlumberger Oilfield Services ）成立了一个提供全方位套管钻井专业服务的联合体。
美国TRI-M AX Industries 公司于1996年开展了套管钻井技术的研究开发[4]。
该公司的研究目的就是如何在表层套管尺寸一定的情况下，最大限度地增加生产套管尺寸，降低深水钻井成本。
该公司设计使用了可伸缩随钻扩眼器进行钻井作业，并于1997年首次对这种工具进行了现场试验，现在已经设计、制造出了第二代产品，并陆续在墨西哥湾和地中海海域进行了一系列工业应用。
Hunting 能源公司研制出一种优质接箍（在加拿大和美国的钻井中已经使用过）———Hunting 偏梯形KC 可转换接箍，接箍的J 形区内镶有钢质密封环。
这种钢制密封环可大幅度增加接箍的抗扭能力，并能稳定接箍的抗屈曲和抗疲劳能力。
随着技术合作的国际化，几家公司采取联合资助、共同开发、成果共享的方式来加速套管钻井技术的发展。
1996年，美孚技术公司（M obilTechnology Co.）、BP Amoco 公司（BP Amo-co ）、雪佛龙公司（Cheveron ）、德士古公司（Texaco ）和休斯·克里斯坦森公司合作成立了一个名为M OBPTECH 的研究小组，该小组将套管钻井中的水力学条件列为首要的研究内容。
2.国内套管钻井技术发展概况。
中国石油天然气总公司将石油套管钻井技术列为“十五”规划中的科研项目，已经开始实施该项技术的研究工作[6]。
套管钻井技术在国内的发展仍然着眼于一次性的套管钻井技术，尚未针对回收式套管钻井技术开展深入的研究工收稿日期：2011-03-14作者简介：杨光（1981-），男，安徽五河人，助理工程师，从事石油工程研究。
套管钻井技术综述杨光，王明睿，韩先柱（新疆石油工程建设监理有限责任公司，新疆克拉玛依834000）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，对国外套管钻井技术的起源、发展和现状作了全面的论述，并对套管钻井系统的工作原理、配套工具及相关技术进行了阐述。
关键词：套管钻井；配套工具；工程设计；现场试验中图分类号：N0文献标志码：A文章编号：1673-291X （2011）15-0302-03302——作，总体上还处于非常初步的雏形阶段。
即便是一次性的套管钻井技术，包括钻井工艺流程在内的各项工艺、技术尚未成形，所作的试验工作也只是小范围的，针对表层井眼的初步尝试，技术含量相对较低，确切地讲，此类技术只能属于套管钻井的边缘技术，其相应的应用范围和推广价值相对较窄。
而适应大井段钻井和深部钻井的钻头管内回收技术这一真正意义上的套管钻井技术在国内基本处于空白状态。
3.套管钻井技术发展方向。
以上述技术为基础，套管钻井技术今后的发展方向则主要在以下几个方面[7]：（1）能够尽量多地使用现有钻井技术的套管钻井系统；（2）领眼钻头与随钻扩眼器的水力优化配置；（3）随钻扩眼器切削机构的优化设计，提高其寿命及破岩效率，实现与领眼钻头寿命及钻速的合理匹配；（4）设计开发更加合理，成功率更高的钢丝绳起、下工具；（5）大斜度定向井、水平井套管钻井技术研究；（6）一次性钻头应用于套管钻井技术。
三、套管钻井技术（一）套管钻井系统目前国外套管钻井系统主要有TESCO及Weatherford公司两种系统。
1.TESCO套管钻井系统。
TESCO套管钻井系统以常用的油田生产套管作为钻杆同时进行钻井和下套管作业。
套管把水力能和机械能传递给悬挂在套管底部接箍上的利用钢丝绳可回收的下部钻具。
组合钻具上部的钻井锁（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。
在钻井锁下部钻具组合的最下部是导向钻头，有时也可能包括其他常规钻柱组件，如管下扩眼器、泥浆马达、取心工具或导向系统等。
在大多数套管钻井实践中，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。
因为导向钻头要能通过套管，而扩眼器要把直径扩大到套管可以通过的尺寸。
钻到套管下入点时用钢丝绳将其收回。
在钻达套管下入点之前通知固井服务公司，在收回下部钻具前进行固井准备和设备就位工作然后进行固井作业。
2.Weatherford套管钻井系统。
Weatherford套管钻井系统与TESCO套管钻井系统原理及设备基本相同[8]，但威得福套管钻井系统更侧重表层（或技套）的施工，立足于一只钻头打完全部进尺，不在套管内起下工具串。
PDC钻头为特制，胎体由易钻材料制成，通过一个特殊装置（丢手）与套管相接。
套管内可预先放置易钻固井浮箍（简易承托环），钻至预定井深后，利用特殊装置将下部钻头胀裂落入井底，然后进行固井作业。
下次开钻时可将钻头体方便的钻碎，由钻井液携带到地面排除。
而进行生产层钻井时钻头可直接与套管下部接箍连接，钻至设计井深后和生产套管一起进行固井，不必与套管分离。
威得福公司的套管钻井技术应用比较广泛，国内外已经应用了300多口井，均取得较好效果。
（二）套管钻井设备及配套工具1.套管钻井钻机。
为了提高套管钻井效率，国外专门为套管钻井设计了混合型钻机，既可用于套管钻井，也可用于常规钻井。
新一代混合型钻机的额定钻深能力为3000m，包括一台带整体式顶驱装置和绞车的双腿式伸缩井架，一台588.4kW的三缸泥浆泵，一台井架返出管线清洁器，一个钻台高度为48．8m的模块化设计的吊装底座。
钻机设备由液压装置驱动，并受数字式可编程逻辑控制器（PLC）的控制。
混合型钻机运输和安装方便，提高了操作和钻井效率，从而提高了套管钻井的经济性。
钻机设备采用模块化设计，可减少井场占地。
2.套管钻井配套工具。
随着套管钻井的发展，不断有新的配套工具被研发出来，目前大量使用的有下列几种。
（1）锁紧总成（DLA）。
通过一个特殊工具与套管底部相连的钻井装置叫紧锁总成（DLA），其结构包括：旋转台肩接头、扭转锁、轴向定位、轴向锁等，其作用是通过旋转台肩接头将传统钻井工具与套管相连，便于工具出入套管。
（2）可移动套管下入系统。
该系统可以连接在普通钻机顶驱上，不用上扣就使套管柱与顶驱相连。
该系统包括一个卡瓦（可卡在大尺寸套管的内径或小尺寸套管的外径上）和一个液压密封装置保证钻井液的密封循环。
因为减少了一次上、卸扣程序，提高套管连接的速度，并防止套管丝扣损伤。
（3）可回收式井下工具。
早期的可回收式井下工具只能在直井上使用，随着工具使用经验的不断积累，以及对定向井认识的加深，新一代工具已可以在斜井上甚至水平井上使用，在倾角大于90°时，在下电缆前将井底钻具组合泵送释放入井。
（三）套管钻井工程设计套管钻井关键技术是套管钻井的工程设计[10]，套管钻井的钻井工程设计与常规钻井设计主要区别是：套管钻井过程中，套管要承受比常规钻井更多的应力，因此套管钻井工程设计中，要进行弯曲分析和疲劳破坏分析。
1.套管弯曲。
在套管钻井中，下部套管将承受一定的压缩载荷。
当压缩载荷或者套管和井眼的几何形状变化，产生一个足以使套管失稳的力矩时，弯曲就会发生。
套管弯曲后，因无横向支撑，无法承受压缩载荷，并会引起磨损、扭矩升高或钻压升高等情况。
利用有限元进行弯曲分析，判断套管在压力作用下的弯曲状态。
由于套管相对于井眼尺寸，具有较大的外径，间隙很小且钻压较低，弯曲影响并不大。
一般在套管外径小于177.8mm，井眼弯角小于5°时，就应考虑进行整体弯曲分析。
2.疲劳破坏。
在交变载荷低于材料的弹性强度时，疲劳破坏就会发生。
在交变载荷作用下，一个小裂缝就会在一点上产生很高的应力，并通过本体传播，直至整个横截面不足以承受足够的静载。
钻柱的疲劳破坏通常由震动弯曲载荷引起，而非扭矩载荷引起，并且主要集中在钻柱较低部位，而非扭应力最大的顶部。
尽管套管及其接头很少有疲劳破坏发生，但进行疲劳极限试验还是必要的。
3.钻具组合的下入和起出。
在多数井中，钻具可用绳索起下，但也可泵送。
钻具的起出易出问题，总成功率约70％。
在某些情况下，由于套管的限制，起出工具不能到达钻具锁紧器顶部，导致起出失败当套管下扩眼器支架失效或者钻屑堆积在支架下凹槽内时，也会造成钻具起出失败。
改进后的套303——管下扩眼器，基本解决了钻具回收问题。