套管鉆井技術應用范圍及應注意的問題

吳晗

摘要：套管鉆井技術可以有效降低石油鉆機的作業費用，減少井下復雜情況的處理時間，并可避免采用一些故障預防措施，能為企業帶來很大的經濟效益，同時套管鉆井可以有效防止漏失和井控事故的發生。尤其是通過勘探開發的結合，人們對地下油藏認識進一步加深，從鉆井成本、工期、地下油氣層的污染角度，套管鉆井技術有著較廣泛的發展前景。

關鍵詞：套管；鉆井技術；現場應用

前言：

套管鉆井技術等新的鉆井技術不斷出現，讓更多的地下油藏知識在勘探、開發、采油過程中逐步被人們所認識。套管鉆井技術首先在大慶油田進行了研究與試驗，取得了一手現場試驗數據，油層鉆遇情況、工期控制、成本控制等均達到了預期效果，說明套管鉆井技術工藝的設計符合現場試驗要求，尤其是在鉆穿壓力變化帶時能大幅度提高鉆井的效率[1]。

一、套管鉆井技術應用的范圍

1.1套管鉆井適用于油層埋藏深度比較穩定的油區

由于套管鉆井完井后直接固井完井，然后射孔采油，沒有測井工藝對儲層深度的測量、儲層發育情況的評價，故此要求油層發育情況及埋藏深度必須穩定，這樣套管鉆井的深度設計才有了保證[2]。

1.2 適用于發育穩定，地層傾角小的區域

由于套管鉆井過程中不可避免地存在井斜，井斜影響結果就是導致完鉆井深和垂深存在差異，井斜越大，這種差異越大。而地層傾角的大小、裂縫、斷層等的發育情況，對井斜的影響起著重要作用。因此設計套管鉆井區域地層傾角要小，裂縫、斷層為不發育或欠發育，才有利于套管鉆井中井斜的控制[3]。

二、套管鉆井中的準備條件

2.1 就位鉆機基座必須水平，為設備平穩運轉及鉆井過程中的防斜打直創造良好的條件。

2.2 套管鉆井中所選擇套管必須是梯形扣套管，因其絲扣最小抗拉強度是同規格型號圓形扣套管的2倍左右，能有效增大套管鉆井過程中的安全系數；其次梯形扣套管，便于操作過程中上卸扣。

2.3 鉆頭優選條件必須滿足施工中扭矩盡可能小，水馬力適中的原則。根據扭矩的情況，可以考慮選擇牙輪鉆頭和PDC鉆頭。因牙輪鉆頭數滾動鉆進，能有效減少轉盤及套管扭矩，但其要求鉆壓較大，不利于套管柱的防斜。PDC鉆頭需鉆壓小，一般（20-60KN），鉆進速度較快，套管柱所受彎曲應力小，扭矩小，符合選擇要求。在選擇鉆頭的同時，還要求選好水眼。水眼過小，總泵壓高，對套管內壁沖蝕嚴重，長時間高壓容易損壞套管；水眼過大，鉆頭處沖擊力低，將影響鉆井速度[4]。

三、套管鉆井施工中需注意幾方面問題

3.1 井斜控制問題

套管鉆井過程中，井斜控制是首要問題，井斜直接影響到所鉆井眼的垂直深度。也就是說油層的埋藏深度與所鉆實際深度能否相穩合，關鍵取決于井斜。

3.1.1 控制鉆壓10-30KN合理范圍內鉆進。由于套管鉆井時，套管柱中沒有鉆鋌和扶正器等，在加壓過程中，套管柱受壓極易彎曲導致井斜。因此鉆井過成中要嚴格控制鉆壓，從這個角度講，選擇PDC鉆頭更適合于套管鉆井。

3.1.2 轉盤轉速控制為低轉速，一般控制在60-120r/min內，低轉速鉆進過程，有利于套管柱的穩定，有利于井斜的控制。

3.1.3 井架基座安裝平直，保證開鉆井口垂直，

3.1.4 加強中途測斜監控，一方面便于了解控制下部井斜控制情況，另一方面便于計算垂深。

3.2套管保護問題

套管鉆井完井后，套管柱直接留在井內，因此對套管保護很重要

3.2.1要使用套管絲扣膠。套管依靠絲扣密封，在套管鉆井過程中，要使用套管專用膠，保證絲扣部位密封可靠，聯接牢固。

3.2.2 套管防腐問題。套管鉆進時，由于旋轉，外壁受到磨損，其外防腐層容易脫落。內壁受到鉆井液的沖刷，內防腐層也受到沖蝕。一是要求用于鉆井的套管，做好內外涂層防腐；二是鉆井中采用低轉速小鉆壓鉆進，有利于減少套管外壁的磨損，三是采用增大鉆頭水眼尺寸，降低管內泵壓，減少鉆井液對套管內壁的沖蝕。

3.3鉆井參數控制

3.3.1 鉆壓控制在10-30KN。一是有利于防止套管彎曲引起井斜；二是有利于減少套管扭矩，防止鉆進過程中出現套管事故。

3.3.2 轉速控制壓60-120r/min。其優點是：①減少套管柱扭矩；②低轉速鉆進，有利于減輕套管柱外壁與井壁之間的磨損。

3.3.3 總泵壓控制在6-7MPa以內。一是減少鉆井液對套管柱內壁沖蝕；二是減少對回壓凡爾的沖蝕磨損。

3.4完井工藝過程控制

3.4.1鉆頭上部、套管柱底部安裝回壓凡爾，有利于固井施工后能實施敞壓侯凝。

3.4.2 完鉆后要處理好鉆井液的粘切性能，并充分循環洗井，為提高固井質量做好準備。

3.4.3 固井施工采用壓塞碰壓固井，碰壓后試壓，并盡可能敞壓侯凝。如果敞不住壓，可實施蹩壓侯凝，所蹩壓力為最大替壓三分之一左右，并分別在3小時后放掉50%，8小時后放盡。

四、結論與建議

4.1套管鉆井在大慶地區目前適用于700米以內，且地層穩定區域。

4.2由于受到井斜的影響，套管鉆井井深受到限制。如何擴大套管鉆井深度需要在鉆壓、轉速、鉆頭選型、施工工藝等各方面進一步優化。

4.3套管防腐與耐沖蝕問題還有待進一步解決。

4.4固井工藝有待進一步與套管鉆井工藝進行有機結合，著重解決固井質量問題。

4.5套內測井技術，油、氣、水判別技術有待進一步發展，以滿足套管鉆井技術進一步發展。套管鉆井范圍進一步擴大的需求。

參考文獻

[1]沈忠厚，王瑞.現代石油鉆井技術50年進展和發展趨勢[J]石油鉆采工藝，2003，（5）.

[2]高德利.石油鉆井的學科特點與技術展望[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2003，（1）.

[3]唐志軍，韓來聚，劉新華.自動化智能化鉆井技術進展[J].石油地質與工程，2009

[4]甘云雁，陳利.新型鉆井技術：激光鉆井的研究進展[J].科技導報，2005

（作者單位：大慶鉆探工程公司鉆井技術服務一公司）