套管钻井

四、套管钻井特点
套 管 钻 井 缺 点
（1）套管螺纹强度差,套管承受的扭矩大，易出问题。 （2）深度受到一定得限制，主要用于浅井。 （3）环空间隙小，可能堵塞和卡钻事故。 （4）井底钻具组合密封失效问题突出。 （5）钻井时加大钻压（一般>30KN）套管易发生屈曲变形 （6）强度较差，交变应力下较套管更易疲劳。 （7）因套管屈曲变形而易产生井斜、套管磨损及横向振动 （8）套管易磨蚀。因旋转使外壁受到磨损，其外防腐层容 易脱落。
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。
三、套管钻井设备及技术参数
1、套管钻井设备：
套管钻井 动力传递系统 套管扶正器 （Stab Master） 可钻式钻鞋 (DrillShoe)
*
三、套管钻井设备及技术参数
1.1、可钻式钻鞋：
套管钻鞋特点：
（1）薄的碳化钨切削齿。 （2）优化的喷嘴布置。 （3）镶嵌碳化钨块保径。 （4）PDC钻头或牙轮钻头可钻式。 （5）规格： 7” casing x 8-1/2” ； 9-5/8” casing x 12” 或 10-5/8”； 13-3/8” casing x 17”； 20”casing x 24”
◆第二代钻鞋的地层适应性：
第二代钻鞋可用于在软到中等硬度的地层中钻进 （无侧限抗压强度在8000psi以下的岩石中钻进）。
◆第三代钻鞋的地层适应性：
第三代钻鞋具有广泛的适应性，可以在中硬及硬地层 （无侧限抗压强度在15000psi以下的岩石）中使用。在 这一方面其性能可以与PDC钻头相媲美。
5英寸钻杆短节 转换接头 短节 锁止环
一、概述
•套管钻井技术分类： 普通套管 钻井技术 全程套管 钻井技术 阶段套管 钻井技术
套管钻井技术
二、研究背景
• 套管钻井的发展历史
★50年代，陆上钻井公司出现套管钻井，钻达油气层后对油管进行固井
作业，钻头留在井下。
★70年代，史密斯公司曾在墨西哥湾应用套管钻井技术，但是钻进的距
离都非常的短。
实例1：墨西哥Veracruz 地区某 井裂隙漏失层套管钻井项目：
工 程 概 况
•作业时间：2006年3月10 日 •钻机类型：半潜式钻井平台 •套管尺寸：9 5/8”, 钢级L80, 重量53.5lb/ft •海水深度：57米 •钻井深度：2881米~2962米 •钻具组合：威德福9 5/8” × 12 1/4” 型第三代钻鞋、 NodecoTM PHS 尾管悬挂器和9 5/8” large-bore型浮箍 •钻井进尺：钻进81米 •作业成果：将尾管下到设计深度，成功封隔该渗漏层 •井漏控制：没有发生钻井液漏失情况 •经济效益：缩短作业时间39.5天，节省钻井日费450万美元
五、套管钻井应用及发展前景
TESCO套管钻井：
• 已施工数百口井 • 总进尺二百多万英尺（60多万米） • 最深井深超过13000英尺（约4000米） • 套管直径范围为4 1/2″—13 3/8″ • 最大井斜90°
• 成功获取井下工具串的最大深度9400英尺（2800米）
• 所钻地层为：软—中硬地层
5.7米
卡瓦
转换接头及钻杆短 节
套 管 钻 井 矛 结 构卡瓦Fra bibliotek钻井矛本体
钻井矛本体
密封装置 扶正器
密封装置 扶正器
三、套管钻井设备及技术参数
套 管 扶 正 器
四、套管钻井特点
套 管 钻 井 优 点
（1）钻井和下套管同时进行,在钻穿压力变 化带时能大幅度提高钻井效率； （2）不用钻杆和钻铤。 （3）减小起下钻时间 （4）减少意外事故 （5）降低钻机成本 （6）大大地降低了钻井成本 （7）钻机轻便，易于搬迁和操作(车载钻机)； （8）改善了环空上返速度和清洗井筒的状况。
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。
套管钻井技术
Drilling with Casing Technology
主讲人：石登科 制作人：陈晓威 邓亚 刘萍 曹勋臣 邱志满…….
大纲
1 2
概述 研究背景 套管钻井设备及技术参数 套管钻井特点 套管钻井应用及发展前景
3
4
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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。
• 管柱结构：
实例2：中海油渤4台无水导管法 下表层套管
431.8mm钻鞋+ 339.7mm回压凡尔+ 339.7mm套管+ 339.7mm回 压凡尔+ 339.7mm套管×500mm+ 298.5mm套管锚
• 钻进井段： 59.43—567.3m • 指标效益：—— 钻进时间15.5h（缩短0.5d）
—— 平均机械钻速32.77m/h
—— 最大扭矩4.5KN·m —— 平台作业时间减少2d，平台相关费用减少至少10万元 —— 单井平台作业费节约至少50万元 —— 省去隔水导管节约至少10万元 —— 钻井液用量少，维护费小，可节约至少5万元
五、套管钻井应用及发展前景
国内外油田的应用实践表明：套管钻井技术 与传统钻井技术相比具有很强的技术创新空间和 发展潜力。同时，通过逐步完善，套管钻井技术 在降低中深井综合成本，提高浅层油气藏开发经 济效益方面具有较好的推广应用前景。但是套管 钻井技术要得到更广泛的应用，还需解决钻头泥 包、套管弯曲、套管疲劳等一系列问题。
第三代钻鞋:原貌 第三代钻鞋：刀翼胀开 钻达TD后，上提管串1.5米，投球憋压使钻鞋内的活塞下行，将带有 喷嘴的中心活塞顶出，同时将刀翼胀开推向井壁，这样留在井底的只有 具有可钻的内胎和喷嘴。完成转换的DS3将露出六个泥浆孔，而内置弹 簧卡可以阻止活塞滑回钻鞋主体。
三、套管钻井设备及技术参数
1.1.2、钻鞋的地层适应性
• 2004年6月大庆油田开展了表层套管钻井试验工作，所用套管为13 3/8″×9.65mm的J55套管，施工井深300mm。
• 2004年10－11月，中石油吉林石油责任有限公司开展了两口油层套 管钻井试验，并取得了成功。所有的套管为5 1／2″×7.72 mm的 P110套管,完井井深分别为497米、500米。
★80年代末期，在采矿业，小井眼绳索连续取心钻进技术曾引起了人们
极大地兴趣。
★1994年，加拿大海洋钻井公司为了在北冰洋地区，设计制造一种了一
种套管，将钻井作业的时间从20天减少到1.5天。
二、研究背景
•国外发展现状 ：
原理与Tesco基本相同， 更侧重表套和技套的施 工，立足于1只钻头打 完全部进尺，套管内预 先放置固井浮箍，钻至 预定井深后利用特殊装 置将下部钻头胀裂，然 后固井。 Weatherford 套管钻井系统
五、套管钻井应用及发展前景
ConocoPhillips公司套管钻井：
ConocoPhillips公司有几口井用螺杆钻具及导 向马达进行套管钻井，最近2口井又发展到用旋转导 向钻井工具结合套管钻井（Combining an Rss with Casing—while—Drilling）钻垂直井和定向斜井 （2139m），并实现闭环自动导向钻井。
TSP Cutting Structure with HVOF hardfacing (刀翼正面的表面覆有碳化钨硬膜的热稳定金刚石聚晶切削齿）
1.1.1、第二代钻鞋的结构：
PDC Gage Cutters （刀翼侧面的PDC保径齿）
Airfraft Grade Aluminium （可钻的航空级铝合金母体）
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）
第四部分：钻鞋本体
ANSI 4145 Steel Body （钻头的钢质本体)