威德福套管钻井技术
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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。
常规完井技术应用—威德福(中英对照)
– WDG, WDH
• 各种附件及配套工具accessories and matching equipment
COMPLETION SYSTEMS
© 2000 威德福. All rights reserved.
单层完井single zone completion
水力座封封隔器hydrostatic set packer
封隔器隔开套管和产层pay formation • 提供井控手段offer well-control means
• 防止套管腐蚀Guard against the casing from etching
• 锚定油管柱anchor tubing string
封隔器选择:packer selection
• 根据油管活动要求,生产管柱可以锚定也可以自由
悬挂 production tubing can be anchorage or
滑套sliding sleeve
free hanging according to working tuning requirements
密封筒封隔器seal bore packer
常规完井技术应用conventional completion technique application
COMPLETION SYSTEMS
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单层完井single zone completion
机械式封隔器mechanical packer
座入短节seat nipple 油管鞋tubing shoe
– Hydro-Pak
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单层完井single zone completion
水力座封封隔器hydrostatic set packer
封隔器隔开套管和产层pay formation • 提供井控手段offer well-control means
• 防止套管腐蚀Guard against the casing from etching
• 锚定油管柱anchor tubing string
封隔器选择:packer selection
• 根据油管活动要求,生产管柱可以锚定也可以自由
悬挂 production tubing can be anchorage or
滑套sliding sleeve
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密封筒封隔器seal bore packer
常规完井技术应用conventional completion technique application
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座入短节seat nipple 油管鞋tubing shoe
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地质勘探套管钻进技术
钻具由套管、扶正器、轴向承 载壳体、承扭壳体、套管鞋、密 封器、轴向锁定器、止位环等组 成。
套管钻进状况
可 更 换 井 底 钻 具
井底马达驱动机构
旋转驱动机构
套管
图2 Texco套管钻井井下钻具
井底钻具
套管钻进状况 钻具钻进时，领眼钻头执行导向钻进，扩 眼钻头承担扩孔任务。
◇钻头和管下扩眼钻头
扩眼器
地质勘探套管钻进技术
李政昭 2013年10月.成都
提
一、套管钻进概况 （一）套管钻进的概况、实质
（二）套管钻进技术现状
二、地质勘探套管钻进关技术
（一）概况
纲
（二）Φ114地质勘探套管钻进
（三）试验应用情况
三、套管钻进效果及应用前景
联系方式：探矿工艺研究所
李政昭
电 话：028---66529391 13551382136
撑，通过泵压或打捞，控制
张敛轴相对钻头架向下或向
上移动，利用楔形要素使副
收敛
张开
钻头敛。
报信机构
利用报信阀与悬挂接头的不 同配合位置，开启或关闭水 路，造成泵压变化，反映孔 内钻具状态。
收敛状态下，水路关闭，开 泵泵压上升至报信压力，推 动报信阀（张敛轴）下行， 使副钻头张开。副钻头张开 后，水路开启，泵压随即回 0。 报信压力可调节。
领眼钻头
◇钻具张敛原理
扩眼器（扩孔翼）采用 齿轮齿条控制张敛。
具体采用水力（泥浆） 驱动齿条下移，使扩眼 器张开至钻进工作状态 ；卸压后靠弹簧张力复 位收敛。
TESCO系统地面设备
游动滑车
分离天车 卷扬
顶驱装置
Tesco油气井套管钻井主要规格
序号 套管直径
威德福定向钻井技术
1 2 3 4 5 6 7 9
11
13 22 30
1200
Source : Wall Street Journal
WFT portfolio key differentiators: Quality and quantity of patents Fundamental science strength Potential industry impact
•华丽的功能:
•MP4 •Blue tooth •Spotlight •Keyless entry •6 CD’s changer •Reverse Sonar •Leather seats •Wood grain panel
2
© 2006 Weatherford. All rights reserved.
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11
威德福的工具
• 目前已成熟的LWD探头种类有
– 伽马(HGAM) – 方位伽马(HAGR) 及成像 – 能谱方位伽马(SAGR) – 多频电阻率(MFR) – 超深电阻率(MFR+) – 热中子孔隙度(TNP) – 方位密度(NDT)
Mechanical Specifications
Maximum OD Length (HEL System) Weight Top connection Bottom connection Make-up torque Maximum torque Maximum tension Bending strength ratio Maximum dogleg severity, rotating Maximum dogleg severity, sliding Equivalent bending stiffness (OD x ID) Maximum operating temperature Maximum operating pressure Maximum flow rate Maximum sand content 5-1/4 in. 25.2 ft 1,400 lb 3-1/2 IF box 3-1/2 IF pin 9,900 to 10,900 ft-lb 16,700 ft-lb 528,000 lb 2:10 20°/100 ft 36°/100 ft 4.75 in. × 143.22 in. 356°F (180°C) 30,000 psi (207 MPa) 400 gal/min 2%
埕岛油田威德福永久封隔器打捞技术及探讨
埕岛油田威德福永久封隔器打捞技术及探讨摘要威德福永久封隔器插管投产工艺是埕岛油田自喷井常用的自喷完井投产工艺。
采用该工艺的井本身所具有的井深、地层压力较高、井况复杂的特点,再加上该类井停产时间较长,井况复杂,打捞施工难度大。
根据永久封隔器自身结构,采用特制套铣工具先期套铣,然后选用大水眼打捞工具打捞落鱼。
关键词永久封隔器;特制套铣工具;打捞工具0 引言威德福永久封插管完井工艺由于其适用范围广,卡封效果好,工作可靠性高,在埕岛油田油(气)产出大、裸眼完井、地层压力高的油气井中得到较为广泛的应用,其主要工艺是先期下入永久封隔器卡封目的层,然后下入插管完井管柱完井。
为了适应不同的井下条件,永久封的材质采用超级13铬,相当于P110钢级,硬度较强。
同时由于采用永久封完井工艺的油(气)井,井况复杂,喷、漏严重,增加了后期处理的难度,如何安全高效的处理永久封成为摆在我们面前的一个难题。
通过近几年在埕岛油田永久封处理工艺的不断总结、完善,我们逐步形成了一整套永久封打捞处理工艺。
1 永久封隔器打捞处理工艺永久封隔器其组成主要由输送座封工具、卡瓦锚定座封部分和插管完井3个部分组成,其中输送座封工具随丢手后起出,插管部分随完井管柱下入,再次作业时随原井管柱起出,留井为卡瓦锚定座封部分。
1.1 套铣工具的选择永久封根据其结构原理无解封行程,单一下打捞工具无法实现解封、捞获落鱼的目的,必须选用合适规格的套铣工具破坏其座封卡瓦及其机构,才能使其充分释放,方便下步打捞施工。
同时永久封材质较硬,如何合理选择套铣头所用合金,也是关系到下步施工是否顺利的一个关键因素。
1)根据永久封隔器卡瓦锚定座封部分的结构原理(图1)WEATHERFORD永久封隔器锚定卡瓦如图1所示,具体尺寸见表1。
为保证有效处理掉其座封机构,套铣筒加工成规格尺寸(图2):外径152mm、内径119mm套铣头(开洗井槽2~3个)和外径140mm、内径127mm、长3.5m套铣筒。
套管钻井技术
谈套管钻井技术在钻井现场的应用本文来自: 全球石油化工网详细出处参考/news/html/201203/68110.html随着钻井技术的发展,勘探、开发、采油过程中人们对地下油藏的逐步认识,套管钻井技术在大庆油田得到了研究与试验。
通过现场试验,油层钻遇情况、工期控制、成本控制等达到了预期效果,说明套管钻井技术工艺的设计符合现场试验要求。
套管钻井过程中,着重注意以下几个方面问题:1 套管钻井应用的范围1.1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,然后射孔采油,没有测井工艺对储层深度的测量、储层发育情况的评价,故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了保证。
1.2适用于发育稳定,地层倾角小的区域。
由于套管钻井过程中不可避免地存在井斜,井斜影响结果就是导致完钻井深和垂深存在差异,井斜越大,这种差异越大。
而地层倾角的大小、裂缝、断层等的发育情况,对井斜的影响起着重要作用。
因此设计套管钻井区域地层倾角要小,裂缝、断层为不发育或欠发育,才有利于套管钻井中井斜的控制。
2 套管钻井中的准备条件就位钻机基座必须水平,为设备平稳运转及钻井过程中的防斜打直创造良好的条件。
套管钻井中所选择套管必须是梯形扣套管,因其丝扣最小抗拉强度是同规格型号圆形扣套管的2倍左右,能有效增大套管钻井过程中的安全系数;其次梯形扣套管,便于操作过程中上卸扣钻头优选条件必须满足施工中扭矩尽可能小,水马力适中的原则。
根据扭矩的情况,可以考虑选择牙轮钻头和PDC钻头。
因牙轮钻头数滚动钻进,能有效减少转盘及套管扭矩,但其要求钻压较大,不利于套管柱的防斜。
PDC钻头需钻压小,一般(20-60KN),钻进速度较快,套管柱所受弯曲应力小,扭矩小,符合选择要求。
在选择钻头的同时,还要求选好水眼。
水眼过小,总泵压高,对套管内壁冲蚀严重,长时间高压容易损坏套管;水眼过大,钻头处冲击力低,将影响钻井速度。
威德福完井交流材料
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智能完井-封隔器和液控滑套
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ROSS #1 ROSS #2 ROSS #3
成对的控制管线 外接口
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智能完井-筛管
• 筛管外保护套镶嵌式通道专利技术 • 槽道空间适合光纤电缆 • 类似常规的控制管线安装 • 实现光纤分布式测温，同时测温测压以及流量计都可
可应用于套管井和裸眼井。
最多10层作业，无需中心管 水平井和直井都可使用 大大缩短常规多层酸化压裂的时间 酸化或者压裂砾石充填 各层独立作业 滑套上带有复合式膜壳，防杂质，易清除
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1、水平井压裂-Opti-Frac 水平井压裂技术
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3、复合式桥塞及压裂塞
单井下入
数量33个
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威德福 FracGuard® 300 复合式桥塞
• 威德福 FracGuard 300 复合式桥塞可用于单套或多套地层中进 行封堵及顶部高温长时间压裂作业。可选择油管，连续油管或 电缆下入。采用包括连续油管马达在内的常规工具即可实现快 速、完全磨铣。广泛适用于直井、斜井、水平井及多分支井。
滑套上带有复合式膜壳，防杂质影响内套筒
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OptiFrac™ 趾端滑套
OptiFrac 趾端滑套位于整个工具串的最底端，受内部压差作用开启。
油管内打压开启 流动面积大，冲蚀小
整个内套筒行程低于流动孔，不会冲蚀
威德福套管开窗分支井系统
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• 下MWDRun in Stinger, Stabilizer, and MWD • 插入定位槽Engage Stinger into orientation slot in Packer • 测方位Determine slot orientation • 起出定向工具Pull out Stinger assembly
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威德福开窗系统的结构特点
• 主要组成结构图以 及磨铣轨迹
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开窗工具的类型
– 导引面的类型
– 3° Quickcut 导引面(HQC)
– 可提供尺寸: 4-1/2”,5”,5-1/2”, 5-3/4”, 6-5/8”,7” 7-5/8”, 9-5/8”, 13-3/8”, 16”, 18-5/8”-20”
3°
– 2° 小角度导引面 (SAQC)
– 可提供尺寸:7”,9-5/8”,10-3/4”,11-3/4”, 13-3/8” 2°
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开窗工具的类型
• 锚定的类型
– 密封型(封隔器)
– 非密封型(固定式/滑块式)
固定式
滑块式
UBHO Sub
ALLEN SCREWS
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开窗工具的应用
– 2/3度Quickcut斜向器固定式锚定 不能低边开，左高边45度右高边60度
2/3度Quickcut斜向器滑块式锚定 360度
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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
o
o
H-E Casing Spear
Double Pin Sub
Spear Pack-Off
Cut box connection in Bull Nose
Stabilizer
Bull Nose
顶驱转动工具 Top Drive Casing Running Tool
Rig-Up
顶驱Top Drive
钻井鞋作业记录DRILLSHOE CASE HISTORY
- UNOCAL INDONESIA • 井号Well No. Yakin YN-21 • 套管Casing String 13-3/8” Surface Casing • 钻进长度Distance Drilled 458 ft • 井下时间On-Bottom 1.7 hrs • 平均钻速Average ROP 322 ft/hr
– – – – – – Unocal Indonesia YPF Maxus Indonesia Chevron USA BP Norway Phillips Australia Gulf Indonesia
DrillShoe II
威德福第二代钻井鞋Weatherford Casing DrillShoe II
威德福套管钻井技术 2014年2月27日
套管钻井介绍 CASING DRILLING INTRODUCTION
套管钻井有两种方式 •驱动套管钻井 •马达带动下部套管钻井 1999年底以前，绝大多数都是采用马达带 动钻井的方法。The majority of Casing Drilling Jobs to end-1999 used the Latched Motor Method 威德福认为，如果可钻钻头研发成功，套 管钻井会大有市场。Weatherford believed that if a ‘Drillable Drill Bit’ could be developed, Drilling by Rotating the Casing might be attractive in many applications.
Feb 00
第二代钻井鞋2nd GENERATION DRILL-SHOE
每小时200到400英尺200 – 400 ft/hr Formations
• 采用热稳定钻石割刀Thermally Stable Diamond Central Cutters • 金刚石台肩割刀PDC Shoulder Cutters • 可钻的膨胀可以提供更高的水压 Drillable Nozzles for higher HSI • 可用金刚石或牙轮钻头完全钻掉Fully Drillable with PDC or Roller Cone • 客户Customers
– – – – – – Unocal Thailand PTTEP Chevron Thailand Unocal Vietnam YPF Maxus Indonesia Chevron USA
DrillShoe I
第一代套管钻井鞋 1st Generation Casing DrillShoe - 薄碳化钨THIN TUNGSTEN CARBIDE -
套管钻井CASING DRILLING ? WITH CURRENT TECHNOLOGY ? •所以标准的钻头都是用不可钻材料做成的。All ‘Standard’ Drill Bits are made from ‘Un-Drillable’ Materials •某些特殊的套管钻头，设计可以钻穿，但需要额外 的一趟起下钻。Some ‘Special’ Casing Bits have been Designed to be easily Milled, but require an extra trip to break thru’ the Shoe
下入参数Running Parameters RPM Torque Flow 注释Comments 用牙轮钻出Drilled-out with Roller Cone Bit
Aug 2000
WOB 2 - 15 klbs 20 - 75 2.5 - 4.5 kftlb 870 gpm
Jul 2000
XL套管 XL Casing Systems – Grant Prideco
•
XL套管，尺寸为20，30英寸或更大。内外平扣XL Casing – 20”, 30” and up. Flush Joint Inside & Out. • 高强度的XLF和XLC丝扣 High Strength XLF & XLC Connections. • 快速上扣，不易错扣Quick makeup. Difficult to cross thread. • 适用于套管钻井Ideal for Drilling with Casing Applications (DwC).
水力旋转头Hydraulic Swivel
吊环Bails
扭矩头Torque Head
吊卡Main Elevator
泥浆阀 Mudsaver Valve
单根吊卡Single Joint Elevator
第三代钻井鞋
DrillShoe III – Hard Formation (第一次作业在印度尼西亚First run in Indonesia)
第一代钻井鞋1st Generation Casing DrillShoe - 适用于很软的地层 VERY SOFT FORMATIONS –
• 薄的碳化钨切割结构Thin Tungsten Carbide Cutting Structure • 水力优化Optimised Hydraulics • 可以用金刚石或者是牙轮钻头钻掉Fully Drillable with PDC or Roller Cone Bits • 客户
套管钻井规范 CASING DRILLSHOE - SPECIFICATION -
钻井鞋DRILL-SHOE
它是一个与井底完全接触的钻井工具，通过 丝扣与套管连接，可以用油田上的标准钻 头钻穿。 A Full-Face Drilling Tool Threaded to Casing which can be Drilled-Out using any Standard Oilfield Bit.
• 硬的，高，、密度的涂层抗磨能力很强。 Hard, Ultra-Dense Layer for Maximum Wear Resistance • 使用了HVOF技术 Applied using HVOF Technology • 不会损坏PDC割刀 Does NOT Damage PDC Cutters