22馮來_簡易套管鉆井技術及專用配套工具研究-稿件

1、簡易套管鉆井技術及專用配套工具研究簡易套管鉆井技術及專用配套工具研究馮來王輝王力（中國石油集團科學技術研究院機械所）（吉林石油集團有限責任公司鉆井工藝研究院）摘要：本文綜合分析了國外套管鉆井技術的發(fā)展現狀，提出了適合國內鉆井設備情況的簡易套管鉆井技術，詳細介紹了簡易套管鉆井技術的特點、工藝過程、對設備的要求情況等。另外，本文對簡易套管鉆井技術配套工具的研制進行了詳細介紹。一、前言套管鉆井就是利用套管代替鉆桿串來完成鉆井作業(yè)，即用套管代替

2、鉆桿和鉆鋌來對鉆頭施加扭矩和鉆壓，實現鉆頭的旋轉與鉆進，整個鉆井過程不再使用鉆桿，鉆鋌等。鉆進過程中直接采用套管（取代傳統(tǒng)的鉆桿）向井下傳遞機械能量和水力能量，邊鉆進邊下套管，完鉆后作鉆柱用的套管留在井內作完井用。由于套管鉆井技術是將鉆進和下套管合并成一個作業(yè)過程，因此套管鉆井與常規(guī)鉆桿鉆井相比，具有以下優(yōu)點：節(jié)省起下鉆時間，提高功效；減少井下事故；改善井控井況；保持起下鉆頭時鉆井液的連續(xù)循環(huán)；改善水力參數，環(huán)空上返速度如清洗井筒狀況；

3、節(jié)省與鉆具有關的采購、運輸、檢驗、維護、更換等過程中有關大量的人力、物力和費用。在鉆穿產層井段使用，由于可直接進行固井作業(yè)，大大減少了鉆井液對儲層的浸泡時間，可降低鉆井作業(yè)對儲層的傷害，有效地保護油氣層。二、國外套管鉆井技術研究現狀國外目前研究套管鉆井的主要有Tesco和Weatherfd兩大公司。Tesco公司采用套管鉆井專用鉆機并配以可更換鉆頭來實現套管鉆井。Weatherfd公司主要采用可鉆鉆頭。1、Tesco公司套管鉆井專用鉆機

4、1）為了從套管內起下底部鉆具組合并進行井下控制、操作等作業(yè)，必須給鉆機配備電動或液、氣動的專用小型絞車系統(tǒng)；2）天車和游車都應該是分體式配置，以確保鋼絲繩處在套管的中心位置；3）在頂部驅動裝置的上部要配備鋼絲繩防噴器和密封裝置，以實現對鋼絲繩的密封。2、Tesco公司套管鉆井的井下系統(tǒng)套管鉆井的井下系統(tǒng)主要由三部分組成：一是下井、回收工具；二是底部鉆具組合；三是連接在套管柱末端的坐底套管。用鋼絲繩起下的底部鉆具組合一般由鎖定和密封總成、

5、分隔箍、鉆井浮箍、擴眼器和領眼鉆頭等組成，根據需要還可以增加井下鉆井液電動機（直電動機或彎殼電動機）、隨鉆測量和隨鉆測井（MWD和LWD）工具，也可以接取心工具和取心鉆頭進行取心作業(yè)。起下鉆時，井底鉆具組合穿過套管，可以避免對井壁的損害，保證了起下鉆的安全。為了避免套管柱彎曲可在底部鉆具組合下端串接1～2根鉆鋌以增加鉆壓。套管鉆井的定向鉆進過程在很多方面與常規(guī)鉆井類似，主要的差別在于導向馬達和旋轉導向工具要能夠穿過套管下入到井中，并能夠

6、回收。3、Tesco公司套管鉆井的工藝過程進行套管鉆進時，底部鉆具組合鎖定在坐底套管的鎖定短節(jié)上，并通過鋼絲繩與一部專門用于起下鉆頭的絞車相連接。與常規(guī)鉆井一樣，套管鉆井也可以有旋轉鉆進方式、滑動鉆進方式和滑動－旋轉鉆進方式。旋轉鉆進方式的動力源于地面，由頂部驅動裝置帶動套管柱旋轉并向底部鉆具組合傳遞扭矩，進行旋轉鉆進，同時也可以在底部鉆具組合上安圖1改制接箍五、簡易套管鉆井技術專用配套工具研究1、套管夾持頭套管夾持頭主要是為了解決方鉆

7、桿和套管柱之間的連接問題。套管鉆井時，夾持頭連接在方鉆桿下方，通過夾緊裝置夾住套管驅動套管。1）內卡式套管夾持頭主要適用套管尺寸：7″以上套管工作原理：本體上端有螺紋與方鉆桿相連接，使用時，夾持頭下端的中心軸伸到套管里面，夾持頭本體上伸出卡塊撐住套管內壁，卡塊上有卡牙夾緊套管，方鉆桿傳過來的動力通過卡牙與套管內壁之間的摩擦傳到套管上，再通過套管傳到鉆頭上。在本體的上端有驅動螺母，該螺母驅動本體上的長鍵上下移動，通過長鍵和卡塊之間的特殊連

8、接裝置，長鍵驅動卡塊張開或收縮?？▔K由于是鑲在本體上，所以只能做徑向運動?？▔K夾緊套管的力由驅動螺母的上緊扭矩決定。密封裝置在伸入到套管內的中心軸下端，主要由皮碗密封組成。為了防止卡塊夾不緊套管、井下出現卡鉆等異常情況下套管柱不會落入井內，并滿足一定強制起鉆的要求，設計有外保護裝置。外保護裝置通過一個金屬殼體與夾持頭本體牢固連接，工作時，套管接箍伸到殼體內，通過殼體上的兩個窗口人為地放入兩個金屬塊，金屬塊的內徑略大于套管外徑，但小于套管

9、接箍外徑，金屬塊通過特殊裝置固定在殼體上。當卡塊夾不緊套管，套管開始下滑時，套管接箍的下端就會碰到殼體上的金屬塊，金屬塊由于固定在殼體上，無法移動，金屬塊就會把套管柱重量傳到殼體上，殼體與夾持頭本體牢固連接，這樣就保證了套管柱不會掉到井下。圖2內卡式套管夾持頭2）外卡式套管夾持頭適用套管尺寸：512″套管工作原理：夾持頭本體上端通過螺紋與方鉆桿連接，夾持頭本體下端是一個殼體。工作時，夾持頭中心軸伸到套管內徑里，殼體包住套管接箍，套管位于

10、中心軸和殼體之間。在本體下端的殼體上開有四個燕尾槽，卡塊通過燕尾槽與殼體連接，旋緊本體上端的驅動螺母，螺母下端端面推動卡塊沿著燕尾槽下行，卡塊上鑲有牙板，牙板上的卡牙咬住套管外壁。鉆進時，方鉆桿驅動夾持頭本體，夾持頭本體驅動卡塊，依靠卡牙與套管外壁之間的摩擦力驅動套管。由于外卡式是從套管外面夾緊套管外壁，如果發(fā)生夾不緊的情況，套管接箍的下端面會碰到卡塊，這樣套管柱便不會掉到井下。當需要松開卡塊時，驅動殼體下端的另一個螺母，該螺母的上端面