套管鉆井技術在定向井上的應用

袁超楊波(中海油田服務股份有限公司深圳518067)

套管鉆井技術在定向井上的應用

袁超楊波(中海油田服務股份有限公司深圳518067)

套管鉆井技術是一種節(jié)約鉆井時間，降低井下事故發(fā)生的全新的鉆井工藝技術，被譽為是21世紀的前沿鉆井技術之一。套管鉆井技術利用套管代替鉆桿鉆進，保證了地層開孔后始終有套管在井眼中對已形成的井壁進行機械強化，使套管鉆井技術與傳統(tǒng)鉆井模式相比具有明顯的技術優(yōu)勢。本文就套管鉆井技術在定向井上的應用進行了研究，希望對套管鉆井技術的進一步應用提供參考。

套管鉆井技術；定向井；應用；石油；

前言

套管鉆井技術是指在鉆進過程中，直接采用套管（取代傳統(tǒng)的鉆桿）向下傳遞機械能量和水力能量，井下鉆具組合接在套管柱下面，邊鉆進邊下套管，完鉆后作鉆柱用的套管留在井內(nèi)作完井用。該技術將鉆進和下套管合并成一個作業(yè)過程，不需要常規(guī)的起下鉆作業(yè)，大大節(jié)省了鉆井時間。據(jù)統(tǒng)計，套管鉆井技術的鉆井時間較常規(guī)井快百分之三十，并且能夠大大的降低鉆井作業(yè)中的事故隱患。本文就套管鉆井技術在定向井上的應用進行了研究，希望對套管鉆井技術的進一步應用提供參考。

一、套管鉆井技術工藝簡介

套管鉆井是將套管作為鉆柱的一種鉆井方式，由于它能夠提高機械鉆速、縮短建井周期，降低鉆井成本，有效的保護油氣層，因此具有良好的推廣和應用前景。套管鉆井技術利用一個能夠鉆碎的鉆頭或者可回收的鉆具組合鉆進，到達目的層之后，將鉆頭留在井眼里或者利用鋼絲繩將井底鉆具組合去除，套管柱留在井內(nèi)，就可以進行固井作業(yè)，從而省略了傳統(tǒng)鉆井工藝中的氣鉆和下套管的工序，節(jié)省了昂貴的鉆機費用，并且大大縮短了停鉆時間，降低建井成本。除此之外，套管鉆井技術由于井眼中始終有套管支撐，因此具有較高的環(huán)空流體流動速度，能夠有效的避免下鉆過程產(chǎn)生的抽吸現(xiàn)象，因此對減少地層膨脹、井控失靈、井壁坍塌等現(xiàn)象的發(fā)生。

二、套管鉆井技術應用時應考慮的問題

首先，在應用套管鉆井技術進行定向井鉆井作業(yè)時，要考慮井斜控制問題。套管柱的下部應該加扶正器穩(wěn)定套管下端。并且還要穩(wěn)定領眼中鉆頭和擴眼器之間的鉆具組合，從而控制井斜。一般，定向控制的總原則是在領眼鉆具上安裝扶正器，從而鉆出平滑、規(guī)則的井眼，之后再通過擴眼將套管和井壁間留下足夠大的間隙，從而保證套管能夠順利的下井。經(jīng)驗表明，最理想的組合方式就是在領眼中擴眼器下方下入旋轉(zhuǎn)導向系統(tǒng)，從而得到更加穩(wěn)定的造斜率，降低滑動鉆井中的不良現(xiàn)象。

其次，需要考慮套管的疲勞破壞問題。當套管外徑較大時會導致鋼級套管的疲勞損害。當彎曲應力長時間大于極限值時，會導致套管的破壞。另外，接頭的設計與橫向振動也會影響套管的耐受極限。其中橫向振動引起的應力是造成套管疲勞損壞的常見原因。許多的套管疲勞損害都在套管鉆直井時發(fā)生，一般都是橫向振動導致的。在定向井中應用套管鉆井技術，由于會使用導向馬達，并且馬達轉(zhuǎn)速低，加上井斜對橫向振動的抑制作用，從而使疲勞破壞的影響程度降到最低。

再次，利用套管鉆井技術進行鉆井時還要考慮套管的扭矩和拉力問題。扭矩和拉力是考慮一口井是否適合利用套管鉆井工藝進行鉆井的重要因素。一般，決定套管所需要的扭矩的因素主要有摩阻系數(shù)、接觸壓力以及有效旋轉(zhuǎn)直徑。如果井眼出現(xiàn)彎曲，套管剛性也會成為影響扭矩的一個非常重要的因素。在定向套管鉆井工藝中，扭矩并不是總是偏高的，但是在設計時要對特定井眼的軌跡、套管接頭、鉆井液類型以及頂驅(qū)時的套管扭矩值進行充分評估計算。

第四，馬達動力問題也是在應用套管鉆井技術時應該考慮的問題。個別尺寸的套管需要較小的馬達尺寸，從而大大的限制了馬達的動力。一般尺寸大于1778mm的套管，不會受到馬達的影響。但是一般較小的馬達要比常規(guī)尺寸馬達更加靈活，因此也就不好進行操控。再加上馬達的上部無法接通徑剛性葉片扶正器，從而更加加大了其定向控制的難度。

最后，經(jīng)濟因素也是套管技術應用過程中需要考慮的重要問題。由于套管鉆井技術的大部分優(yōu)勢都體現(xiàn)在節(jié)約時間和節(jié)約鉆井成本上，因此經(jīng)濟因素是其應用之前需要認真考慮的重要因素。將套管鉆井技術應用于定向井的鉆井過程中，主要的優(yōu)點就是其能夠在定向井中體現(xiàn)出套管鉆井帶有的所有優(yōu)點。套管鉆定向井更易于控制導向馬達的方向，從而減少了井底鉆具組合部件的更換時間。另外，對定向套管井進行評估時，需要對邊鉆井邊下套管的方式進行確認，從而降低壓力衰竭層和漏失問題造成的復雜情況。同時應該提高套管的下入深度，在高成本作業(yè)中降低起下鉆的時間。

結束語

套管鉆井技術作為一種全新的鉆井工藝技術，發(fā)展升級迅速，應用范圍不斷擴大。套管鉆井技術不但可以節(jié)約成本，而且還可減少井下復雜和事故，提高鉆速，縮短鉆井周期。許多石油公司在綜合考慮鉆井成本和現(xiàn)場安全的基礎上，選擇了使用套管鉆井技術，取得了很大的成功。目前，套管鉆井技術已發(fā)展到了一個較高的水平，但是在應用過程中還有一定的局限性，還需要進一步開發(fā)和推廣。因此希望相關學者繼續(xù)加強對套管鉆井技術的開發(fā)和研究，從而使得這項技術能夠為我國鉆井技術的水平提升做出貢獻。

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