套管钻井技术.doc

套管钻井
1基本概念
什么叫套管钻井？用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压，实现钻头旋转与钻进。整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等，钻头是利用钢丝绳投捞，在套管内实现钻头升降，即实现不提钻更换钻头钻具。减少了起下钻和井喷、卡钻等意外事故，提高了钻井安全性，降低了钻井成本。
早在20世纪50年代就有人设想用套管代替钻杆来完成钻井作业。但受当时的技术和装备条件的限制，很难实现这一设想。在20世纪90年代，由于新技术、新材料以及电子技术的大发展，促进了石油开采技术不断发展，一大批钻井新工艺、新工具、新装备涌现出来，套管钻井技术再一次被人们提出来。加拿大Texco公司1996年进行了第一口套管钻井的试验井，该井为试验场地井，用95/8″套管钻进了150米。到2000年底Texco公司采用套管钻井技术一共完成了20多口开发井，取得了良好的经济效益。。
2特点
套管钻井与常规钻杆钻井相比具有明显的优势，它是钻井工程的一次技术性革命，它能为HYPERLINK"http://baike.so.com/doc/5567876.html"\t"_blank"油田经营者带来巨大的经济效益。套管钻井有如下特点：
1、套管钻井使用标准的油井套管，并使钻井和下套管作业同时进行；
2、井底钻具组合装在套管柱的下端，可用钢丝绳通过套管内部迅速取出。在取出过程中可保持泥浆连续循环；
3、整个钻进过程中，一直保持套管直通到井底，改善井控状况；
4、套管只是单方向钻入地层，不再起出。除非打完井后确认是干井，可能要起出最后一段套管柱；
5、套管钻井可沿用许多已有的钻井技术，如定向钻井、注水泥、测井、取芯和试井等作业；
6、应用这些技术和原来相比主要区别是不再依靠钻杆，而是靠钢丝绳进行更换钻头作业；
7、套管钻井使用标准的油田套管进行，唯一不同的是，套管接箍或螺纹需要改进，以便提供钻井所需要的扭矩；Tesco公司打第一口试验井时选用的螺纹是(Hydrill511PremiumThread)，接箍则选用改进型加强接箍(ModifiedButtressCoupling)。
3优点
1、减少起下钻的时间。常规钻杆钻井更换钻头或改变井下钻具组合时，需将钻杆提出井眼，花费大量的起下钻时间。套管钻井是采用钢丝绳起下钻，要比常规钻杆起下钻快5~10倍，因此，因起下钻套管钻井要比常规钻杆钻井提高有效生产时间25~30%。
2、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
3、改善井控状况。钻具起钻时产生抽汲作用，将诱发井喷，由于套管钻井时井筒内始终有套管，也不再有起下钻杆时对井筒的抽汲作用。因此，由起钻诱发井喷状况大为改善。
4、消除了因起下钻杆带来的抽汲作用和压力脉动；
5、保持起下钻时泥浆的连续循环。由于套管钻井在动力水龙头上安装了液压式缆绳防喷器和钢丝绳密封装置。可以保证起下钻时泥浆的连续循环，防止了钻屑沉积、井壁掉块、井涌等井下事故的发生。
6、改善水力参数、环空上返速度和清洗井筒状况。由于套管的内径比钻杆大，沿程水力损失大为减小。从而减小了钻机泥浆泵的配备功率。环行空间的减小提高了泥浆上返速度，改善了携屑状况。
7、可以减小钻机尺寸，简化钻机结构、降低钻机费用。
(1)水力参数的改善，钻机泥浆功率有所下降，因此，钻机的运行成本有所下降
(2)不再使用钻杆，套管钻井可以取消二层平台和钻杆排放区域
(3)套管钻井是基于单根套管进行的，不再需要采用类似双根或三根钻杆构成的立根钻井方式，因此井架高度可以减小，底座的重量可以减轻；对于深井钻机而言，建造一台基于单根钻井的钻机，其井架和底座要的结构和重量比基于立根钻井的钻机简单的多；
8、钻机更加轻便，易于搬迁和操作。人工劳动量及费用都将减少；
9、根据Tesco公司的测算，打一口10000英尺的井，可节省钻井时间约30%。
10、减少井下事故。因井眼内地层膨胀和井壁坍塌等原因，造成卡钻事故。由于套管钻井的井筒自始至终有套管伴随到底，大大减少了常见的地层膨胀、井壁坍塌、冲刷井壁、井筒键槽和台阶。因此，套管钻井可大幅度地降低钻井卡钻事故率。
4基本点
套管钻井工艺、工具、装备套管钻井工艺的基本点是取消常规钻杆、以套管代替
钻杆。其泥浆循环方式、送钻方式、取芯方式、防喷器组以及各种钻井参数与常规钻井没有大的区别。在套管钻井过程中，套管是由顶部驱动装置带动旋转，由套管传递扭矩，带动安装在套管端部工具组上的钻头旋转并钻进。由于套管钻井没有起下立柱的问题的问题，因此，钻机高度可以降低到20米左右，并且结构也可以简化（见图1所示）。由于钻头内径小于套管内径，不能钻出直径大于套管外径的井眼，故在钻头上方工具上另外装有可以张或缩进的的扩眼器。钻进工况下扩眼器打开，即可将井眼扩大。泥浆自套管当中进入，由套管与井眼之间