地热钻井

套管钻井技术的概念

  套管钻井是指: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[16-26]。
 
  Tesco公司的可更换钻头套管钻井系统加拿大Tesco公司的套管钻井技术目前在世界上处于领先地位,已基本形成了一套颇具特色的套管钻井配套设备和工艺技术,并进入工业应用阶段,取得了良好的应用效果。
 
  地面装备为了适应钢丝绳起下钻作业,套管钻井专用钻机配置了中开分体式天车、游动滑车,以及钢丝绳防喷器和密封装置。在钻进中套管用来传递扭矩,但如果直接由套管传递有可能造成套管丝扣的损坏。
 
  因此,在顶驱输出轴与套管柱上端之间设置了套管驱动头。套管直接与驱动头连接,由内卡瓦夹紧,钻机的扭矩由顶驱主轴传到套管驱动头上,再由驱动头传到套管上,套管丝扣不参与扭矩的传递。套管驱动头起下钻、传递扭矩和密封循环钻井液的作用。
 
  井下钻具系统适用于套管钻井的井下钻具系统主要由下井/回收工具、底部钻具组合、连接在套管柱末端的坐底套管3部分组成。Tesco公司已开发出<33917,<22415,<19317,<17718,<13917和<11413 mm等6种尺寸的井下钻具系统。Tesco公司套管钻井用的下井/回收工具包括锁定捞矛、震击器、测量桶、加重杆、对中扶正器、上部张力缓冲器、旋转短节、紧急释放短节和电缆插头等。用钢丝绳起下的底部钻具组合一般由锁定和密封总成、分隔箍、钻井浮箍、扩眼器和领眼钻头等组成。坐底套管位于套管柱末端,由扶正器、轴向锁定短节(套管锁定短节)、扭矩锁定短节(套管扭矩短节)以及定位台肩、定位止动器、定位槽等组成。钻进时,底部钻具组合锁定在坐底套管的锁定短节上。
 
  威德福公司的套管钻井系统[26-27]
 
  美国威德福公司开发出一种与Tesco公司完全不同的套管钻井系统。该系统采用一种专门设计的钻头,直接连接在套管柱的底部,由连接在顶驱上的转换接头传递扭矩,通过旋转套管以常规方式进行钻井作业。专用钻头可以被常规钻头完全钻掉,且由于有一个浮箍作为套管柱的一部分一同下井,钻至设计井深后可以立即进行注水泥作业,可以实现一趟钻完成钻井、固井等作业,对节省钻井时间和降低作业成本有重要作用。
 
  在全球范围内200多次的现场应用中,该套管钻井系统的成功率达99%,钻进井段施工顺利,套管尺寸从最大的50810 mm到最小的11413 mm。
 
  国内套管钻井技术中国石油勘探开发研究院从1998年开始进行套管钻井技术的前期研究工作,完成了先期技术调研,开发了适合套管钻井方式的套管驱动器和钻头丢手,提出了简易测井方法,对套管承扭承压能力进行了试验研究,为国内开展套管钻井提供了技术储备。
 
  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装备条件下实施套管钻井的难题[19,21]。截至2007年累计完成9口井,其中吉林油田8口,河南油田1口,最大井深超过1 000 m。
 
  胜利石油管理局开展了/套管钻井技术先导性试验研究0,在消化吸收国内外先进经验的基础上,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[17]。
 
  通过总结该试验井的经验教训,对相关工具和施工工艺作了进一步改进。2004年8月胜利三号钻井平台在冀东油田老堡1井完成了8117~50010 m表层套管施工,井眼尺寸、钻进进尺和机械钻速等技术指标均有较大幅度提高,达到了国内领先水平。通过这两口井的试验,验证了所制定的套管钻井工艺的可行性以及相关工具的实用性,奠定了套管钻井技术发展的基础,初步形成了<33917 mm表层套管一次性套管钻井技术。