套管钻井技术在定向井上的应用.pdfVIP

2014年5月 套管钻井技术在定向井上的应用 袁超杨波(中海油田服务股份有限公司深圳518067) 摘要： 套管钻井技术是一种节约钻井时间， 降低井下事故发 生的全新的钻井工艺技术， 被誉为是21世纪的前沿钻井技术之 一。套管钻井技术利用套管代替钻杆钻进， 保证了地层开孔后始 终有套管在井眼中对已形成的井壁进行机械强化， 使套管钻井技 术与传统钻井模式相比具有明显的技术优势。本文就套管钻井 技术在定向井上的应用进行了研究， 希望对套管钻井技术的进一 步应用提供参考。 关键词： 套管钻井技术； 定向井； 应用； 石油； 前言 套管钻井技术是指在钻进过程中， 直接采用套管 （取代传统 的钻杆） 向下传递机械能量和水力能量， 井下钻具组合接在套管 柱下面， 边钻进边下套管， 完钻后作钻柱用的套管留在井内作完 井用。该技术将钻进和下套管合并成一个作业过程， 不需要常规 的起下钻作业， 大大节省了钻井时间。据统计， 套管钻井技术的 钻井时间较常规井快百分之三十， 并且能够大大的降低钻井作业 中的事故隐患。本文就套管钻井技术在定向井上的应用进行了 研究， 希望对套管钻井技术的进一步应用提供参考。 一、 套管钻井技术工艺简介 套管钻井是将套管作为钻柱的一种钻井方式， 由于它能够提 高机械钻速、 缩短建井周期， 降低钻井成本， 有效的保护油气层， 因此具有良好的推广和应用前景。套管钻井技术利用一个能够 钻碎的钻头或者可回收的钻具组合钻进， 到达目的层之后， 将钻 头留在井眼里或者利用钢丝绳将井底钻具组合去除， 套管柱留在 井内， 就可以进行固井作业， 从而省略了传统钻井工艺中的气钻 和下套管的工序， 节省了昂贵的钻机费用， 并且大大缩短了停钻 时间， 降低建井成本。除此之外， 套管钻井技术由于井眼中始终 有套管支撑， 因此具有较高的环空流体流动速度， 能够有效的避 免下钻过程产生的抽吸现象， 因此对减少地层膨胀、 井控失灵、 井 壁坍塌等现象的发生。 二、 套管钻井技术应用时应考虑的问题 首先， 在应用套管钻井技术进行定向井钻井作业时， 要考虑 井斜控制问题。套管柱的下部应该加扶正器稳定套管下端。并 且还要稳定领眼中钻头和扩眼器之间的钻具组合， 从而控制井 斜。一般， 定向控制的总原则是在领眼钻具上安装扶正器， 从而 钻出平滑、 规则的井眼， 之后再通过扩眼将套管和井壁间留下足 够大的间隙， 从而保证套管能够顺利的下井。经验表明， 最理想 的组合方式就是在领眼中扩眼器下方下入旋转导向系统， 从而得 到更加稳定的造斜率， 降低滑动钻井中的不良现象。 其次， 需要考虑套管的疲劳破坏问题。当套管外径较大时会 导致钢级套管的疲劳损害。当弯曲应力长时间大于极限值时， 会 导致套管的破坏。另外， 接头的设计与横向振动也会影响套管的 耐受极限。其中横向振动引起的应力是造成套管疲劳损坏的常 见原因。许多的套管疲劳损害都在套管钻直井时发生， 一般都是 横向振动导致的。在定向井中应用套管钻井技术， 由于会使用导 向马达， 并且马达转速低， 加上井斜对横向振动的抑制作用， 从而 使疲劳破坏的影响程度降到最低。 再次， 利用套管钻井技术进行钻井时还要考虑套管的扭矩和 拉力问题。扭矩和拉力是考虑一口井是否适合利用套管钻井工 艺进行钻井的重要因素。一般， 决定套管所需要的扭矩的因素主 要有摩阻系数、 接触压力以及有效旋转直径。如果井眼出现弯 曲， 套管刚性也会成为影响扭矩的一个非常重要的因素。在定向 套管钻井工艺中， 扭矩并不是总是偏高的， 但是在设计时要对特 定井眼的轨迹、 套管接头、 钻井液类型以及顶驱时的套管扭矩值 进行充分评估计算。 第四， 马达动力问题也是在应用套管钻井技术时应该考虑的 问题。个别尺寸的套管需要较小的马达尺寸， 从而大大的限制了 马达的动力。一般尺寸大于1778mm的套管， 不会受到马达的影 响。但是一般较小的马达要比常规尺寸马达更加灵活， 因此也就 不好进行操控。再加上马达的上部无法接通径刚性叶片扶正器， 从而更加加大了其定向控制的难度。 最后， 经济因素也是套管技术应用过程中需要考虑的重要问 题。由于套管钻井技术的大部分优势都体现在节约时间和节约 钻井成本上， 因此经济因素是其应用之前需要认真考虑的重要因 素。将套管钻井技术应用于定向井的钻井过程中， 主要的优点就 是其能够在定向井中体现出套管钻井带有的所有优点。套管钻 定向井更易于控制导向马达的方向， 从而减少了井底钻具组合部 件的更换时间。另外， 对定向套管井进行评估时， 需要对边钻井 边下套管的方式进行确认， 从而降低压力衰竭层和漏失问题造成 的复杂情况。同时应该提高套管的下入深度， 在高成本作业中降 低起下钻的时间。 结束语 套管钻井技术作为一种全新的钻井工艺技术， 发展升级迅 速， 应用范围不断扩大。套管钻井技术不但可以节约成本， 而且 还可减少井下复杂和事故， 提高钻速， 缩短钻井周期。许多石油 公司在综合考虑钻井成本和现场安全的基础上， 选择了使用套管 钻井技术， 取得了很大的成功。目前， 套管钻井技术已发展到了 一个较高的水平， 但是在应用过程中还有一定的局限性， 还需要 进一步开发和推广。因此希望相关学者继续加强对套管钻井技 术的开发和研究， 从而使得这项技术能够为我国钻井技术的水平 提升做出贡献。 参考文献： 1王献刚.浅谈套管钻井技术在钻井现场的应用J.中国新技 术新产品,2009(4):81.