1、套管鉆井技術(shù),是一種十分新穎并富有創(chuàng)造性的新技術(shù)，具有鉆井與完井一體化的技術(shù)特征，具有良好的發(fā)展和應(yīng)用前景。,2020/7/29,2,定義： 以套管柱取代鉆桿柱實施鉆井作業(yè)，使鉆進中的井眼始終有套管伴隨到井底。 基本概念： 在鉆進時用套管柱替代傳統(tǒng)的鉆柱向井下傳遞機械能量和水力能量，邊鉆進邊下套管，鉆達設(shè)計井深后留在井內(nèi)作完井（或某層）管柱，隨即注水泥固井、完井。將鉆柱與套管柱合一，將鉆進與下套管作業(yè)合并。它簡化了井身結(jié)構(gòu)（monotube)、減少了起下鉆、下套管作業(yè)，可及時調(diào)正不確定性問題并封隔復(fù)雜層段（漏、塌等）有效降低了不確定性地層和復(fù)雜地層井下復(fù)雜情況和事故風(fēng)險發(fā)生率，縮短建井周期，降

2、低成本。,概 述,應(yīng)用范圍： 表層套管 海上隔水導(dǎo)管 隔水導(dǎo)管與表套“二合一” 技術(shù)套管 油層套管暫限常規(guī)油藏，應(yīng)考慮完井及采油作業(yè)可行 性而慎用 直井（定向井）（水平井） 軟中硬地層,2020/7/29,3,概 述,套管鉆井技術(shù)分類,普通套管鉆井技術(shù) 對鉆機和鉆具做少許改造的基礎(chǔ)上，用套管作為鉆柱，接上方鉆桿和鉆頭進行鉆井。 全程套管鉆井技術(shù) 使用特制的套管鉆機，特制的鉆具和特制的鉆頭，利用套管作為水力通道，采用繩式鉆井馬達進行鉆井作業(yè)的一種鉆井工藝。 階段套管鉆井技術(shù) 在鉆井過程中，在鉆柱的端部連接一段套管和一種特制的鉆具，打完這一段后把鉆頭起出，而把套管留在井下并對這一段套管進行固井，用

3、以封隔破碎帶和水層。,2020/7/29,4,TESCO套管鉆井實踐,已施工數(shù)百口井 總進尺二百多萬英尺（60多萬米） 最深井深超過13000英尺（約4000米） 套管直徑范圍為4 1/213 3/8 最大井斜90 成功獲取井下工具串的最大深度9400英尺（2800米） 所鉆地層為：軟中硬地層,2020/7/29,5,ConocoPhillips公司套管鉆井,2020/7/29,6,ConocoPhillips公司有幾口井用螺桿鉆具及導(dǎo)向馬達進行套管鉆井，最近2口井又發(fā)展到用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具結(jié)合套管鉆井（Combining an Rss with CasingwhileDrilling）鉆垂直

4、井和定向斜井（2139m），并實現(xiàn)閉環(huán)自動導(dǎo)向鉆井。 （JPT，Nov，2005）,我國套管鉆井技術(shù)現(xiàn)狀,2002年1月，中國海洋石油與威德福合作在渤海和南海東部成功應(yīng)用了套管鉆井技術(shù)(見實例）。 2003年11月中石油吉林石油責(zé)任有限公司開展了陸上表層套管鉆井先導(dǎo)性試驗工作，并取得了成功，所用套管為76.91mm的J55套管，施工井深300mm。 2004年6月大慶油田開展了表層套管鉆井試驗工作，所用套管為13 3/89.65mm的J55套管，施工井深300mm。 2004年1011月，中石油吉林石油責(zé)任有限公司開展了兩口油層套管鉆井試驗，并取得了成功。所有的套管為5 127.72 mm的P

5、110套管,完井井深分別為497米、500米。 勝利灘海油田已制定方案準(zhǔn)備應(yīng)用 更多的油田準(zhǔn)備用,2020/7/29,7,實例中海油渤4平臺無隔水導(dǎo)管法下表層套管,管柱結(jié)構(gòu)： 431.8mm鉆鞋+ 339.7mm回壓凡爾+ 339.7mm套管+ 339.7mm回壓凡爾+ 339.7mm套管500mm+ 298.5mm套管錨 鉆進井段 59.43567.3m 指標(biāo)效益： 鉆進時間15.5h（縮短0.5d） 平均機械鉆速32.77m/h 最大扭矩4.5KNm 平臺作業(yè)時間減少2d，平臺相關(guān)費用少10萬元 （平臺日費20萬元） 單井平臺作業(yè)費節(jié)約50+萬元 省去隔水導(dǎo)管節(jié)約10萬元 鉆井液用量少，維

6、護費小，可節(jié)約5+萬元 間接經(jīng)濟效益很明顯,8,套管鉆井優(yōu)勢,整個鉆井過程不再使用鉆桿和鉆鋌，從而可節(jié)省與鉆桿和鉆鋌采購、檢驗、存放、運輸、修復(fù)等過程有關(guān)的大量人力物力與費用。 減少了起下鉆時間。在鉆井過程中不再有傳統(tǒng)的起下鉆過程，大大節(jié)約了鉆井時間和費用。 套管鉆進完成后即等同于下套管作業(yè)完成，節(jié)省完井時間和費用； 減少了鉆井事故和復(fù)雜情況的發(fā)生。由于套管鉆井的井眼自始至終由套管完成，因而大大減少了常見的井壁坍塌、沖刷井壁、井眼內(nèi)形成鍵槽或臺階以及卡鉆等問題。,2020/7/29,9,套管鉆井優(yōu)勢,因為井筒內(nèi)始終有套管，起下鉆時不會造成井筒內(nèi)抽吸作用，使井控狀況得到改善。 起下鉆時能保持鉆井

7、液連續(xù)循環(huán)，可防止鉆屑聚集，減少了卡鉆事故的發(fā)生。 套管內(nèi)徑大，與井壁形成的環(huán)空小，改善了水力參數(shù)，環(huán)空上返速度和清洗井筒的狀況。 可以減小鉆機尺寸，筒化鉆機結(jié)構(gòu)，降低鉆機費用。 鉆機更加輕便，易于搬遷和操作。人工勞動量及費用都將減少。 據(jù)加拿大Tesco公司估計，打1口井深為3048m的井，和傳統(tǒng)鉆進方式相比，預(yù)計可節(jié)約工程費用達30以上。,2020/7/29,10,2020/7/29,11,一趟鉆使用不回收可鉆式的一次鉆頭及工具。 多趟鉆用于井段較長，趟鉆不能鉆達所要求井深者。使用分體式、繩掌式，可回收內(nèi)核的可伸縮變徑的鉆頭及工具。,鉆進方式根據(jù)地質(zhì)條件、井身結(jié)構(gòu)等選用,鉆進方式,2020

8、/7/29,12,（1）鉆頭 用鋼絲繩通過套管取出或下入，井下就位后與套管相對固定； 為擴孔器式鉆頭，擴孔器通過套管后驅(qū)動伸出； 應(yīng)能通過管內(nèi)繩纜操作機構(gòu)配合機械或液動式工具將擴孔器回位； 回位失靈時可通過套銑鞋銑掉，銑鞋可預(yù)先連接在套管底部； 鉆頭壽命與可靠性是套管鉆井技術(shù)的關(guān)鍵。,技術(shù)問題及特征,2020/7/29,13,（2）鉆機 須配備電動的或液、氣動的絞車系統(tǒng)，并配置能滿足強度要求的足夠長的鋼絲繩和電纜線、信號線； 天車和絞車系統(tǒng)都應(yīng)是分體式配置，以保證鋼絲繩處在套管的中心位置； 在頂驅(qū)裝置的上部配有鋼絲繩防噴器和密封裝置，以實現(xiàn)對鋼絲繩的密封； 地面工具需齊全配套，以滿足套管鉆井各

9、項作業(yè)的需要。,技術(shù)問題及特征,2020/7/29,14,（3）鉆井方式 a.地面驅(qū)動套管旋轉(zhuǎn)鉆進 要求套管有足夠抗扭強度，螺紋與接箍都應(yīng)是增強型，使其在承受軸向載荷、彎矩和周向應(yīng)力下具有足夠的傳遞鈕矩能力和密封性能。 通過套管施加鉆壓，超過抗彎強度時，套管彎曲，導(dǎo)致井下復(fù)雜情況；可采用套管內(nèi)穿接鉆鋌的方法，鉆鋌與鉆頭形成井下鉆具組合，掛于套管串的底部，鉆進時套管承受井下鉆具的拉應(yīng)力作用；套管內(nèi)壁與管內(nèi)鉆具組合之間可裝浮動套，通過調(diào)節(jié)浮動套的偏心距或與鉆頭的間距可調(diào)控井斜。 b.井下動力鉆具鉆進 鉆進反鈕矩可以由井下鉆具組合及其與套管內(nèi)壁的貼附作用共同承擔(dān)，使套管受力狀況有所改善。 井底動力鉆

10、具配高效鉆頭(PDC)以提高機械鉆速也適合于套管鉆井。,技術(shù)問題及特征,2020/7/29,15,（4）取心 采用繩索取心方式，以提高取心時效。 （5）泥漿循環(huán) 包括泥漿泵、管匯、套管及與井口套管相連的過鋼絲繩密封總成。 管內(nèi)壓耗大幅度降低，環(huán)空壓耗有所增加。 相同排量下，套管鉆井的無用功耗遠遠低于常規(guī)鉆井的，可以適當(dāng)降低鉆井泵的配備功率。 套管鉆井環(huán)空上返速度要比常規(guī)鉆井高1倍多，可改善攜巖效果。,技術(shù)問題及特征,地面驅(qū)動法 轉(zhuǎn)盤、頂驅(qū)、雙驅(qū) 井下驅(qū)動法 井下動力鉆具（螺桿） 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向工具（RSS） 多驅(qū)（轉(zhuǎn)盤+頂驅(qū)+RSS，試用螺桿）,2020/7/29,16,驅(qū)動方法,表層套管作業(yè)介紹,

11、表層與隔水管合二為一，采用套管鉆進技術(shù),2020/7/29,17,鉆具組合為：套管鉆鞋( BTC扣) +套管+浮箍+套管+浮箍+套管,表層套管作業(yè)介紹,2020/7/29,18,2、套管鉆鞋特點：,（1）薄的碳化鎢切削齒。 （2）優(yōu)化的噴嘴布置。 （3）鑲嵌碳化鎢塊保徑。 （4）PDC鉆頭或牙輪鉆頭可鉆式。 （5）規(guī)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”,3、地面連接裝置,2020/7/29,19,基本操作程序：,(1) 按常規(guī)組合套管鉆鞋、將套管柱下至泥面

12、附近，并坐在轉(zhuǎn)盤面上。 (2) 組合左圖工具，并用一短鉆桿與頂驅(qū)按正常扭矩連接，上提至二層臺以上。 (3) 用單根吊卡提起下一根套管，對扣，按正常扭矩上扣。 (4) 下放頂驅(qū)，架工將撈矛組合下入套管內(nèi)（撈矛上有止動環(huán)），確認(rèn)止動環(huán)坐在套管接箍上。 (5) 正轉(zhuǎn)撈矛約1/4圈，上緊撈矛。 (6) 提起套管，提出套管卡瓦。,表層套管作業(yè)介紹,2020/7/29,20,基本操作程序：,（7）等平潮。 （8）打通循環(huán)，逐漸提高排量和轉(zhuǎn)速，開始鉆進，前幾根需特別注意。 對于13-3/8“ 套管，最高排量約3300 l/min，轉(zhuǎn)速50-80RPM，鉆壓1-5 T。如有必要，進行倒劃眼。 （9）一單根打完

13、，坐卡瓦，下放頂驅(qū)，確認(rèn)止動環(huán)坐在套管接箍上，倒轉(zhuǎn)(左轉(zhuǎn))約1/4圈，釋放撈矛。 （10）提出撈矛，重復(fù)以下步驟：接套管單根，接撈矛，鉆進。 （11）鉆至表層完鉆井深，循環(huán)清潔井眼。 （12）卸開撈矛，接旋轉(zhuǎn)水泥頭，固井，固井期間旋轉(zhuǎn)套管。 （13）套管坐底，在井口平臺固定套管，割套管，裝井口。,表層套管作業(yè)介紹,2020/7/29,21,4、表層作業(yè)關(guān)鍵點：,（1）表層套管鉆進至預(yù)定深度 否則：起套管，下鉆頭鉆進，再下套管。,（2）套管柱不能多加扶正器，固井質(zhì)量的保證措施 解決方案：固井時旋轉(zhuǎn)套管，使用適量加剛性扶正器。,（3）表層套管穩(wěn)性 解決方案：改造井口裝置，采用BOP懸吊系統(tǒng)，避免表

14、層套管承壓而失穩(wěn)。,2020/7/29,22,5、表層套管鉆進優(yōu)勢：,（1）節(jié)省隔水導(dǎo)管作業(yè)時間。 （2）如果采用鉆頭鉆進，需兩次等平潮時間： a）、開孔前等待； b）、下套管前等待。 （3）節(jié)省棄井時間。 （4）節(jié)省上下料的時間,2020/7/29,23,6、表層套管鉆進的特點：,（1）套管與井壁間隙小，可能造成扭矩大，或卡鉆。 （2）套管內(nèi)容積(78 l/m) 大于環(huán)空容積(56 l/m) ，打泥漿塞時需特別注意計算。 （3）套管鉆鞋抗磨損能力較鉆頭差，存在鉆進中途鉆鞋先期失效的可能。 （4）機械鉆速較低，泥巖段可能低于10m/hr。 （5）鉆進時排量可適當(dāng)降低，如果鉆速較慢，有泥包顯示，則排量適當(dāng)提高。,2020/7/29,24,7、應(yīng)急措施：,（1）表層套管鉆鞋先期失效 解決方案：起套管，下鉆頭鉆進，再下套管。,（2）表層套管固井時單流閥失效 解決方案：蹩壓候凝。,（3）技術(shù)套管下到預(yù)定位置，無法坐井口密封 解決方案：提起 BOP組，按套管頭應(yīng)急操作程序進行。,（1）套管鉆井套管柱屈曲和彎曲行為研究 （2）套管鉆井套管柱摩阻和扭矩計算 （3）套管鉆井用