套管钻井技术(课件)
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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。
《套管开窗侧钻井》课件
进行开窗作业
按照操作规程进行开窗作业，确保开窗成功。
侧钻井作业
1 2
确定侧钻位置
根据设计要求，确定侧钻位置，并进行标记。
安装侧钻工具
根据侧钻位置，选择合适的侧钻工具，并进行安 装。
3
进行侧钻井作业
按照操作规程进行侧钻井作业，确保侧钻成功。
完井作业
清理井筒
01
对井筒进行清理，确保井筒内无杂物。
安装井口装置
套管开窗侧钻井的历史与发展
01
起源
套管开窗侧钻井技术起源于20世纪80年代，最初是为了解决老油田开
发后期的问题。
02
发展历程
随着技术的不断进步和应用的不断深入，套管开窗侧钻井技术得到了不
断发展和完善。
03
未来展望
随着油田开发难度的不断增加和环保要求的提高，套管开窗侧钻井技术
将继续发挥重要作用，并向着更加高效、环保、智能化的方向发展。
智能化技术的应用
利用人工智能、大数据和物联网等技术，实现钻井过程的自动化和 智能化。
环保技术的引入
研发和应用环保型的钻井技术和材料，降低钻井过程对环境的影响 。
市场前景与需求预测
市场需求增长
随着全球能源需求的增加，对石 油和天然气的需求也将持续增长 ，从而带动套管开窗侧钻井市场 的需求增长。
市场竞争格局
02
套管开窗侧钻井技 术原理
开窗技术
套管开窗技术是指通过在 预定的套管位置切割一定 长度的窗口，以便进行钻 井作业。
开窗过程中需要使用钻井 液来冷却和润滑切割工具 ，同时携带岩屑返出地面 。
ABCD
开窗技术需要精确控制钻 头位置和切割深度，以确 保窗口的完整性和准确性 。
开窗完成后，需要对窗口 进行清洗和检测，确保其 满足钻井作业的要求。
按照操作规程进行开窗作业，确保开窗成功。
侧钻井作业
1 2
确定侧钻位置
根据设计要求，确定侧钻位置，并进行标记。
安装侧钻工具
根据侧钻位置，选择合适的侧钻工具，并进行安 装。
3
进行侧钻井作业
按照操作规程进行侧钻井作业，确保侧钻成功。
完井作业
清理井筒
01
对井筒进行清理，确保井筒内无杂物。
安装井口装置
套管开窗侧钻井的历史与发展
01
起源
套管开窗侧钻井技术起源于20世纪80年代，最初是为了解决老油田开
发后期的问题。
02
发展历程
随着技术的不断进步和应用的不断深入，套管开窗侧钻井技术得到了不
断发展和完善。
03
未来展望
随着油田开发难度的不断增加和环保要求的提高，套管开窗侧钻井技术
将继续发挥重要作用，并向着更加高效、环保、智能化的方向发展。
智能化技术的应用
利用人工智能、大数据和物联网等技术，实现钻井过程的自动化和 智能化。
环保技术的引入
研发和应用环保型的钻井技术和材料，降低钻井过程对环境的影响 。
市场前景与需求预测
市场需求增长
随着全球能源需求的增加，对石 油和天然气的需求也将持续增长 ，从而带动套管开窗侧钻井市场 的需求增长。
市场竞争格局
02
套管开窗侧钻井技 术原理
开窗技术
套管开窗技术是指通过在 预定的套管位置切割一定 长度的窗口，以便进行钻 井作业。
开窗过程中需要使用钻井 液来冷却和润滑切割工具 ，同时携带岩屑返出地面 。
ABCD
开窗技术需要精确控制钻 头位置和切割深度，以确 保窗口的完整性和准确性 。
开窗完成后，需要对窗口 进行清洗和检测，确保其 满足钻井作业的要求。
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
套管开窗侧钻技术-钻井院讲座
注 水 泥 通 道 式 斜 向 器
地 锚
卡 瓦 封 隔 器 式 斜 向 器
钻 铰 式 铣 锥
斜向器开窗的窗口
段铣套管侧钻
方法
段铣套管侧钻就是把原井眼的套管段铣掉15-20米 左右，然后用带井下动力钻具的造斜钻具组合进 行裸眼侧钻。其施工步骤为：在原井眼中的已射 开层段打水泥基，封死下部井筒，研究固井资料， 选择最佳侧钻位臵；在选择的侧钻位臵处，将套 管铣一定长度；打水泥塞，封固套管段铣段；钻 水泥塞到预定井深，下带动力钻具的造斜钻具侧 钻，根据设计要求，裸眼钻达目的层。
1.避开套管接箍和扶正器; 开窗位 2.避开复杂地层开窗 . 置的确 定 开窗或锻铣长度 一
开窗 技术
1. 起始段轻压低转速。 1.起始割断套管时,刹住刹把开泵锻铣1 2.骑套段轻中压较高转速, 防止提 小时左右,确保套管切断和刀片全部 前出套。 张开,防止段铣中“薄皮套管”现象 3.出套段吊压高转速，防止铣锥下滑 2.段铣中钻压均匀，防止刀刃或刀片 到井壁。 扭坏 4.修窗至上提下放无明显碰挂为至。 3.调整泥浆性能，确保铁屑净化良好 5.开窗要求钻压均匀,保证窗口光 滑。4.保证段铣段水泥的强度 1.斜向器固定牢固可靠，防止开窗、 钻进中斜向器 转动； 2.钻头、工具等在起下钻通过窗口 时防止碰挂、损坏窗口 1.轨迹控制允许,转盘钻进20-30 m 2.用磁性测斜仪器对侧钻方向定位钻 进. 1.钻井液密度合理，确保开窗段井壁稳定，不塌、不漏 2.调整钻井液性能，提高环空返速，保证铁屑的良好携带 起下钻在窗口时操作要缓慢平稳，防止 破坏水泥塞强度
二、套管开窗侧钻方法、工具及工艺
老井侧钻方法 开窗侧钻 拔 套 侧 钻
段铣 套管 侧钻
斜向 器开 窗侧 钻
TESCO的套管钻井技术
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
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
第六章__下套管作业ppt课件
精品课件
(3)完成井场通径工序。应由接箍端放入内径规， 注意保护好螺纹，绝不要反方向通径而造成母螺纹的 损坏。用压缩空气送吹或小管子推送内径规较适宜。 在钻台斜面投放内径规通试的方法不可取，容易发生 内径规落井事故。某些特殊螺纹，例如VAM扣，在通 试内径时，不能卸掉母护丝，否则内径规将对金属锥 面造成损坏。
精品课件
§ 6.4、对扣和上扣
1. 套管上钻台及对扣 套管上钻台应在大门方向加挡绳，避免碰撞，公扣应
戴上快速松开型护丝。对扣前可在场地上先给母螺纹均匀 涂上套管密封脂和戴上套管帽，涂丝扣油刷手必须保持清 洁。对扣时应小心地下放套管，从井口及操作台上协同配 合扶正，对扣后开始的阶段应慢慢转动套管，避免错扣， 整个对扣过程要防止灰尘脏物落进螺纹内。有条件时可使 用对扣导向器，对扣和上扣均不要摇晃套管，否则，会对 丝扣造成擦伤。对于特殊改良型螺纹有必要先用链钳引扣。 原则上应是单相套管对扣和上扣，采用双根或立柱的方式 下入套管是错误的。原因是，在对扣时过大重量的压力造 成丝扣面擦伤，其次是地面装配或预先装配联接螺纹质量 不可靠，易发生滑脱事故。
精品课件
2．上扣
(1)采用旋绳及普通套管钳上扣时，建议 采用API 5C1中的推荐方法。
1)在上至手紧位置后(4 ½ ″~7″套管)，用大钳再紧三圈， 7 ⅝ ″以上尺寸套管要紧三圈半。如用旋绳则将要超 过手紧位置，这时看具体情况和扭矩确定大钳再应紧扣 圈数。作为一般经验，上至手紧位置后至少用大钳再旋 转套管三圈。
精品课件
(6)测量套管长度。这是一项细致工作，测量有效长 度应以接箍端面至公接头末扣为准。特殊螺纹应以规定标 记符号间的距离为准。无接箍套管，则为两个台肩间的长 度为准，测量套管基本上每根应重复两次以上，并互为核 对。单根长度数据确定后进行入井次序编号，计算累计长 度和下入深度数据。为了避免下入深度出现严重失误，井 场技术人员必须清楚地掌握送至井场的套管总根数、入井 根数、场地剩余根数。入井套管编好的次序后，不同壁厚、 钢级应有明显标记。对不入井的套管也应作出明确记号。 测量套管单根长度要用钢卷尺，精确到3％米。
(3)完成井场通径工序。应由接箍端放入内径规， 注意保护好螺纹，绝不要反方向通径而造成母螺纹的 损坏。用压缩空气送吹或小管子推送内径规较适宜。 在钻台斜面投放内径规通试的方法不可取，容易发生 内径规落井事故。某些特殊螺纹，例如VAM扣，在通 试内径时，不能卸掉母护丝，否则内径规将对金属锥 面造成损坏。
精品课件
§ 6.4、对扣和上扣
1. 套管上钻台及对扣 套管上钻台应在大门方向加挡绳，避免碰撞，公扣应
戴上快速松开型护丝。对扣前可在场地上先给母螺纹均匀 涂上套管密封脂和戴上套管帽，涂丝扣油刷手必须保持清 洁。对扣时应小心地下放套管，从井口及操作台上协同配 合扶正，对扣后开始的阶段应慢慢转动套管，避免错扣， 整个对扣过程要防止灰尘脏物落进螺纹内。有条件时可使 用对扣导向器，对扣和上扣均不要摇晃套管，否则，会对 丝扣造成擦伤。对于特殊改良型螺纹有必要先用链钳引扣。 原则上应是单相套管对扣和上扣，采用双根或立柱的方式 下入套管是错误的。原因是，在对扣时过大重量的压力造 成丝扣面擦伤，其次是地面装配或预先装配联接螺纹质量 不可靠，易发生滑脱事故。
精品课件
2．上扣
(1)采用旋绳及普通套管钳上扣时，建议 采用API 5C1中的推荐方法。
1)在上至手紧位置后(4 ½ ″~7″套管)，用大钳再紧三圈， 7 ⅝ ″以上尺寸套管要紧三圈半。如用旋绳则将要超 过手紧位置，这时看具体情况和扭矩确定大钳再应紧扣 圈数。作为一般经验，上至手紧位置后至少用大钳再旋 转套管三圈。
精品课件
(6)测量套管长度。这是一项细致工作，测量有效长 度应以接箍端面至公接头末扣为准。特殊螺纹应以规定标 记符号间的距离为准。无接箍套管，则为两个台肩间的长 度为准，测量套管基本上每根应重复两次以上，并互为核 对。单根长度数据确定后进行入井次序编号，计算累计长 度和下入深度数据。为了避免下入深度出现严重失误，井 场技术人员必须清楚地掌握送至井场的套管总根数、入井 根数、场地剩余根数。入井套管编好的次序后，不同壁厚、 钢级应有明显标记。对不入井的套管也应作出明确记号。 测量套管单根长度要用钢卷尺，精确到3％米。
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国内套管钻井技术简介 序号 1 2 3 特色技术 单行程套管钻井技术 多行程套管钻井技术 尾管钻井技术 备注 拥有成熟的配套设备，具备了全面推广应用的能力 系统安全可靠，相关配套设备需改进 行业性能检测表明尾管悬挂器设计合理，性能优越
37
（一）单行程套管钻井技术
单行程套管钻井技术，就是指采用一只钻头钻完设计进 尺，中途不进行起下钻和更换钻头作业的套管钻井技术，该技
年， Tesco 公司利用套管
钻 井 技 术 共 钻 井 300 多 口，其中定向井12口。
20
（一）可更换钻头套管钻井系统
3、现场试验及应用效果 套管钻井试验说明，在无事故井中用套管钻井可节约钻井
成本10～15％，而对钻速较快的陆地井可降低钻井成本30％。
3000米井套管钻井与常规钻井用时对比
21
钻复杂井段
钻定向井
取心
4
一、概述
墩钻
破岩慢 携屑差 起下快 破岩快
旋转钻井
携屑好 起下慢
套管钻井
破岩快 携屑好 起下快
1850～1930
1901～现在
1998～将来
5
一、概述
早 在 50 年 代 就
有很多陆上钻井公 司用油管钻生产 井，钻达油气层后 对油管进行固井作
业，而钻头则留在
井下。
6
一、概述
肇东油田套管钻井机械钻速统计
28
（三）尾管钻井系统
Baker Hughes 公司的尾管钻井是将钻杆柱 与尾管钻井系统连接，并通过该系统进行钻
进，尾管钻井过程中尾管是钻柱的一部分，钻
进和下尾管在同一个作业过程中完成。
29
（三）尾管钻井系统
1、主要设备—尾管悬挂器 尾管悬挂器主要由锥套、本体、液缸等组成。
卸扣。
23
（二）不可更换钻头套管钻井系统
1、主要设备—钻鞋 钻鞋本体由一种特殊的铝合金材料制造，保径齿和切削齿
为聚晶金刚石复合片。
Aluminium
铝合金
Tungsten Carbide Gauge
碳化钨保径防磨材料
Blade
邦子
PDC Drillable Nozzle
聚晶金钢石钻头
钻头喷嘴
Steel Body
1、配套装备—套管防磨装备 实施套管钻井时，套管入井后将不再被起出，因此，必须
充分考虑各种因数对套管的伤害。
54
（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管防磨装备
套管扶正器
55
（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—钻头系列（表层） 适用于浅井的一体式可钻心式钻头及适用于相对较深井的
扩张式钢齿钻头。
天车、游车分体配置
配备钢丝绳防喷装置 配备专用套管扶正器
15
（一）可更换钻头套管钻井系统
1、主要设备—井下钻具组合
16
（一）可更换钻头套管钻井系统
1、主要设备—下钻和回收工具 为安装和拆卸井下钻具组合，使用了一种专门设计的钢丝
绳下入和回收设备，在钢丝绳作业期间可以转动套管。
17
（一）可更换钻头套管钻井系统
1994 年，加拿大海洋 钻井公司设计、制造了一 种可在海床上钻出井眼直 径达 6.1m 的钻井装置，该
装置可边钻进边下沉管。
完钻后将钻具从沉管内回 收。
8
一、概述
套管钻井的专利最早出现在 60年代。1989 年到1995年期间
是现代套管钻井技术酝酿和形成的阶段，陆续出现了一些与套 管钻井有关的钻井工具、钻井装备和钻井工艺专利。
SSX-A型悬挂器总成示意图
30
（三）尾管钻井系统
2、钻井工艺 贝克-休斯尾管钻井采用旋转钻进， 带有一次性易从内部 钻铣掉的钻头 (也可加膨胀式管外封割器)，无管下扩眼器。
结构上有两种形式
使用内管柱
不使用内管柱
贝克-休斯尾管钻井系统
31
（三）尾管钻井系统
3、现场试验及应用效果
1995年Baker Hughes公司研制开发了贝克-休斯尾管钻
（二）不可更换钻头套管钻井系统
Weatherford公司的不可更换钻头套管钻井系统是将可钻的
钻鞋与最下面一根套管联结，最上面一根套管则与顶驱相联，
以套管传递扭矩，钻井方式与常规旋转钻进类似。
22
（二）不可更换钻头套管钻井系统
1、主要设备—套管钻井矛
套管钻井矛是
一种类似于处理井 下事故的打捞矛， 一端与顶驱连接， 另一端可以插入套 管里，通过下压和 左右旋转即可上、
更换钻头技术
尾管悬挂技术
钻井质量的保证 地质资料的录取 安全钻井及油井寿命
36
三、国内套管钻井技术现状
经过多年的攻关与实践，解决了国内现有装备条件下实施
单/多行程套管钻井的技术难题。同时研制了适合于尾管钻井的
尾管悬挂器以及开发了套管钻井管柱力学分析综合集成平台。 现已形成了多项具有自主知识产权的特色技术，部分技术具备 了全面推广应用的能力。
在单行程套管钻井技术方面，主要开展了配套装备、配套 工艺技术、套后测井方法以及套管柱优化技术的研究。
43
（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管钻井驱动装置 套管柱驱动装置是连接顶驱或转盘与套管柱的关键部件，
套管钻进过程中，它将顶驱或转盘扭矩传递到给套管，通过旋
转套管驱动钻头进行钻井作业。
44
（一）单行程套管钻井技术
46
（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管钻井驱动装置
套管夹持头（转盘）
外卡式套管夹持头（适用Φ139.7mm套管） 外卡式套管夹持头主要由本体、卡块、螺
母、皮碗密封等组成。
47
（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管钻井驱动装置
套管驱动器（顶驱） 套管驱动器主要由引子、胶碗、椎体、卡
9
一、概述
1996年到1998年是套管钻井技术快速发展阶段，这一期间 也正值油价持续下滑。在这种背景下，降低钻井成本成为钻井 行业的迫切任务，也成为套管钻井技术发展的直接驱动力，许 多公司对其进行了研究和开发。
10
目 录
一、概述
二、套管钻井的特点 三、国内套管钻井技术现状
四、应用及试验情况
五、结束语
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—钻头系列（表层）
可钻心式钻头 可钻式钻头主要由冠
和接头组成。
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—钻头系列（表层）
扩张式钢齿钻头 扩张式钢齿钻头主要由
井系统。1997～1998年，使用Φl77.8mm尾管钻井系统及膨 胀式套管外封隔器在Arun气田进行了6次钻井作业，几小时 就完成了困难井段的钻进。 在Valhall和Arun油田，尾管钻井技术目前已成为钻加 密井和老井侧钻井的标准方法。
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目 录
一、概述
二、套管钻井的特点 三、国内套管钻井技术现状
开展的主要研究内容 单行程套管钻井技术 表层（技术套管）套管钻井系统 油层套管钻井系统 多行程套管钻井技术 尾管钻井技术 套管柱优化设计与寿命评估 井口配套工具与装备研制
35
三、国内套管钻井技术现状
开展套管钻井需要解决的技术难点 装备问题 套管柱的驱动
表层快速安全钻进
动，保持套管居中，防止套管错扣。
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（二）不可更换钻头套管钻井系统
2、钻井工艺
注水泥作业所需设
备都下到井中 钻鞋切削结构通过 球而得以释放 为使钢球通过内置 了活瓣式浮阀 切削结构释放后注
水泥孔便打开
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（二）不可更换钻头套管钻井系统
3、现场试验及应用效果 截止到2006年，据不完全统计，Weatherford公司在全球实 施完成的套钻井共有600多口井，完成的总进尺为8.2万余米。
瓦、中心管等组成。
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管螺纹承扭
套管螺纹承扭方面的研究情况 序号 1 2 3 4 承扭环 改制接箍套管 偏梯扣加止扭台肩套管 特殊扣型加止扭台肩套管 套管螺纹的改进 承扭措施 备注 承扭工具的研制
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管螺纹承扭
承扭环（工具研制）
术适用于表层（技术套管）钻井及过油层的浅开发井钻井。
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（一）单行程套管钻井技术
可捞式表层套管钻井系统
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（一）单行程套管钻井技术
可钻式表层套管钻井系统
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（一）单行程套管钻井技术
常规油层套管钻井系统
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（一）单行程套管钻井技术
可裸眼测井油层套管钻井系统
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（一）单行程套管钻井技术
套管钻井技术
目 录
一、概述
二、套管钻井的特点 三、国内套管钻井技术现状
四、应用及试验情况
五、结束语
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一、概述
套管钻井是指在钻进过程中，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。
3
一、概述
套管钻井可以应用于各种直井、定向井、水平井、开窗侧 钻井以及复杂井段中，同时钻井过程中还可以进行取心作业。
四、应用及试验情况
五、结束语
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三、国内套管钻井技术现状
中国石油天然气集团公司早在 2000 年起就开展了套管钻井 技术的研究，组织中国石油集团钻井工程技术研究院、中国石 油天然气集团公司管材研究所、吉林石油集团有限责任公司、 大庆石油管理局、大港油田集团公司等单位联合攻关。
34
三、国内套管钻井技术现状
1、配套装备—套管钻井驱动装置
承扭保护器（转盘）
承扭保护器主要由大小头、 限位环、双公接头等组成。
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（一）单行程套管钻井技术
单行程套管钻井技术，就是指采用一只钻头钻完设计进 尺，中途不进行起下钻和更换钻头作业的套管钻井技术，该技
年， Tesco 公司利用套管
钻 井 技 术 共 钻 井 300 多 口，其中定向井12口。
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（一）可更换钻头套管钻井系统
3、现场试验及应用效果 套管钻井试验说明，在无事故井中用套管钻井可节约钻井
成本10～15％，而对钻速较快的陆地井可降低钻井成本30％。
3000米井套管钻井与常规钻井用时对比
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钻复杂井段
钻定向井
取心
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一、概述
墩钻
破岩慢 携屑差 起下快 破岩快
旋转钻井
携屑好 起下慢
套管钻井
破岩快 携屑好 起下快
1850～1930
1901～现在
1998～将来
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一、概述
早 在 50 年 代 就
有很多陆上钻井公 司用油管钻生产 井，钻达油气层后 对油管进行固井作
业，而钻头则留在
井下。
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一、概述
肇东油田套管钻井机械钻速统计
28
（三）尾管钻井系统
Baker Hughes 公司的尾管钻井是将钻杆柱 与尾管钻井系统连接，并通过该系统进行钻
进，尾管钻井过程中尾管是钻柱的一部分，钻
进和下尾管在同一个作业过程中完成。
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（三）尾管钻井系统
1、主要设备—尾管悬挂器 尾管悬挂器主要由锥套、本体、液缸等组成。
卸扣。
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（二）不可更换钻头套管钻井系统
1、主要设备—钻鞋 钻鞋本体由一种特殊的铝合金材料制造，保径齿和切削齿
为聚晶金刚石复合片。
Aluminium
铝合金
Tungsten Carbide Gauge
碳化钨保径防磨材料
Blade
邦子
PDC Drillable Nozzle
聚晶金钢石钻头
钻头喷嘴
Steel Body
1、配套装备—套管防磨装备 实施套管钻井时，套管入井后将不再被起出，因此，必须
充分考虑各种因数对套管的伤害。
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管防磨装备
套管扶正器
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—钻头系列（表层） 适用于浅井的一体式可钻心式钻头及适用于相对较深井的
扩张式钢齿钻头。
天车、游车分体配置
配备钢丝绳防喷装置 配备专用套管扶正器
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（一）可更换钻头套管钻井系统
1、主要设备—井下钻具组合
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（一）可更换钻头套管钻井系统
1、主要设备—下钻和回收工具 为安装和拆卸井下钻具组合，使用了一种专门设计的钢丝
绳下入和回收设备，在钢丝绳作业期间可以转动套管。
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（一）可更换钻头套管钻井系统
1994 年，加拿大海洋 钻井公司设计、制造了一 种可在海床上钻出井眼直 径达 6.1m 的钻井装置，该
装置可边钻进边下沉管。
完钻后将钻具从沉管内回 收。
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一、概述
套管钻井的专利最早出现在 60年代。1989 年到1995年期间
是现代套管钻井技术酝酿和形成的阶段，陆续出现了一些与套 管钻井有关的钻井工具、钻井装备和钻井工艺专利。
SSX-A型悬挂器总成示意图
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（三）尾管钻井系统
2、钻井工艺 贝克-休斯尾管钻井采用旋转钻进， 带有一次性易从内部 钻铣掉的钻头 (也可加膨胀式管外封割器)，无管下扩眼器。
结构上有两种形式
使用内管柱
不使用内管柱
贝克-休斯尾管钻井系统
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（三）尾管钻井系统
3、现场试验及应用效果
1995年Baker Hughes公司研制开发了贝克-休斯尾管钻
（二）不可更换钻头套管钻井系统
Weatherford公司的不可更换钻头套管钻井系统是将可钻的
钻鞋与最下面一根套管联结，最上面一根套管则与顶驱相联，
以套管传递扭矩，钻井方式与常规旋转钻进类似。
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（二）不可更换钻头套管钻井系统
1、主要设备—套管钻井矛
套管钻井矛是
一种类似于处理井 下事故的打捞矛， 一端与顶驱连接， 另一端可以插入套 管里，通过下压和 左右旋转即可上、
更换钻头技术
尾管悬挂技术
钻井质量的保证 地质资料的录取 安全钻井及油井寿命
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三、国内套管钻井技术现状
经过多年的攻关与实践，解决了国内现有装备条件下实施
单/多行程套管钻井的技术难题。同时研制了适合于尾管钻井的
尾管悬挂器以及开发了套管钻井管柱力学分析综合集成平台。 现已形成了多项具有自主知识产权的特色技术，部分技术具备 了全面推广应用的能力。
在单行程套管钻井技术方面，主要开展了配套装备、配套 工艺技术、套后测井方法以及套管柱优化技术的研究。
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管钻井驱动装置 套管柱驱动装置是连接顶驱或转盘与套管柱的关键部件，
套管钻进过程中，它将顶驱或转盘扭矩传递到给套管，通过旋
转套管驱动钻头进行钻井作业。
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（一）单行程套管钻井技术
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管钻井驱动装置
套管夹持头（转盘）
外卡式套管夹持头（适用Φ139.7mm套管） 外卡式套管夹持头主要由本体、卡块、螺
母、皮碗密封等组成。
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管钻井驱动装置
套管驱动器（顶驱） 套管驱动器主要由引子、胶碗、椎体、卡
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一、概述
1996年到1998年是套管钻井技术快速发展阶段，这一期间 也正值油价持续下滑。在这种背景下，降低钻井成本成为钻井 行业的迫切任务，也成为套管钻井技术发展的直接驱动力，许 多公司对其进行了研究和开发。
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目 录
一、概述
二、套管钻井的特点 三、国内套管钻井技术现状
四、应用及试验情况
五、结束语
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—钻头系列（表层）
可钻心式钻头 可钻式钻头主要由冠
和接头组成。
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—钻头系列（表层）
扩张式钢齿钻头 扩张式钢齿钻头主要由
井系统。1997～1998年，使用Φl77.8mm尾管钻井系统及膨 胀式套管外封隔器在Arun气田进行了6次钻井作业，几小时 就完成了困难井段的钻进。 在Valhall和Arun油田，尾管钻井技术目前已成为钻加 密井和老井侧钻井的标准方法。
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目 录
一、概述
二、套管钻井的特点 三、国内套管钻井技术现状
开展的主要研究内容 单行程套管钻井技术 表层（技术套管）套管钻井系统 油层套管钻井系统 多行程套管钻井技术 尾管钻井技术 套管柱优化设计与寿命评估 井口配套工具与装备研制
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三、国内套管钻井技术现状
开展套管钻井需要解决的技术难点 装备问题 套管柱的驱动
表层快速安全钻进
动，保持套管居中，防止套管错扣。
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（二）不可更换钻头套管钻井系统
2、钻井工艺
注水泥作业所需设
备都下到井中 钻鞋切削结构通过 球而得以释放 为使钢球通过内置 了活瓣式浮阀 切削结构释放后注
水泥孔便打开
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（二）不可更换钻头套管钻井系统
3、现场试验及应用效果 截止到2006年，据不完全统计，Weatherford公司在全球实 施完成的套钻井共有600多口井，完成的总进尺为8.2万余米。
瓦、中心管等组成。
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管螺纹承扭
套管螺纹承扭方面的研究情况 序号 1 2 3 4 承扭环 改制接箍套管 偏梯扣加止扭台肩套管 特殊扣型加止扭台肩套管 套管螺纹的改进 承扭措施 备注 承扭工具的研制
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（一）单行程套管钻井技术
1、配套装备—套管螺纹承扭
承扭环（工具研制）
术适用于表层（技术套管）钻井及过油层的浅开发井钻井。
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（一）单行程套管钻井技术
可捞式表层套管钻井系统
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（一）单行程套管钻井技术
可钻式表层套管钻井系统
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（一）单行程套管钻井技术
常规油层套管钻井系统
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（一）单行程套管钻井技术
可裸眼测井油层套管钻井系统
42
（一）单行程套管钻井技术
套管钻井技术
目 录
一、概述
二、套管钻井的特点 三、国内套管钻井技术现状
四、应用及试验情况
五、结束语
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一、概述
套管钻井是指在钻进过程中，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。
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一、概述
套管钻井可以应用于各种直井、定向井、水平井、开窗侧 钻井以及复杂井段中，同时钻井过程中还可以进行取心作业。
四、应用及试验情况
五、结束语
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三、国内套管钻井技术现状
中国石油天然气集团公司早在 2000 年起就开展了套管钻井 技术的研究，组织中国石油集团钻井工程技术研究院、中国石 油天然气集团公司管材研究所、吉林石油集团有限责任公司、 大庆石油管理局、大港油田集团公司等单位联合攻关。
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三、国内套管钻井技术现状
1、配套装备—套管钻井驱动装置
承扭保护器（转盘）
承扭保护器主要由大小头、 限位环、双公接头等组成。