套管鉆井技術(shù)在鉆井生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

王大慶

摘 要：作為一種相對(duì)新型的鉆井技術(shù)，套管鉆井技術(shù)的明顯優(yōu)勢(shì)在于鉆井、下套管、固井等多重作業(yè)可以在一個(gè)鉆井過程中完成。本文主要是從該技術(shù)在國(guó)外鉆井生產(chǎn)中的應(yīng)用出發(fā)，探討國(guó)內(nèi)應(yīng)用中的相關(guān)思路和研究?jī)?nèi)容。

關(guān)鍵詞：套管鉆井；鉆井液體系；配套工具

1 國(guó)外鉆井生產(chǎn)中套管鉆井技術(shù)的應(yīng)用

Tesco和Weatherford兩大公司是目前國(guó)外對(duì)該技術(shù)研究和應(yīng)用最為領(lǐng)先和成熟的兩大巨頭。前者于1995年即開始基于節(jié)省鉆井時(shí)間、降低成本的出發(fā)點(diǎn)研究套管鉆井技術(shù)，經(jīng)過多年研究實(shí)踐，在工業(yè)應(yīng)用中其已經(jīng)可以使用114.3mm-330.6mm區(qū)間范圍內(nèi)七種規(guī)格的套管進(jìn)行作業(yè)。Tesco公司在工具改進(jìn)和擴(kuò)大套管尺寸方面不斷精進(jìn)，從1999年在加拿大艾爾伯塔省完成了在多口淺層直井應(yīng)用，到在1口定向井，再到數(shù)口定向井、水平井的鉆進(jìn)作業(yè)都是它的套管鉆井技術(shù)領(lǐng)先發(fā)展的有利證明。從數(shù)據(jù)上看，自1999年到2005年，它利用套管鉆井技術(shù)完成了300多口井的鉆井作業(yè)，含12口定向井。

Weatherford公司使用的套管鉆井技術(shù)與Tesco公司的技術(shù)基本相同，但是它對(duì)于表層施工更為看重，致力于1個(gè)鉆頭完成全部進(jìn)尺，沒有任何工具串在套管內(nèi)有起下作業(yè)。故而，其使用了特制的PDC鉆頭，通過投球丟手將由易鉆材料制成的胎體與套管相接。套管內(nèi)的易鉆固井浮箍幫助鉆頭在到達(dá)本次鉆井作業(yè)的預(yù)定深度后脹列，從而實(shí)現(xiàn)了不用工具起下而達(dá)到固井作業(yè)的效果。

2 套管鉆井技術(shù)國(guó)內(nèi)應(yīng)用探討

國(guó)外套管鉆井技術(shù)為使用有頂部驅(qū)動(dòng)裝置的鉆機(jī)，對(duì)鉆井設(shè)備要求比較嚴(yán)格，且成本較高，難以在陸上低成本開發(fā)井中推廣應(yīng)用。針對(duì)陸地油田鉆井，立足于現(xiàn)有鉆井裝備配套，以采用常規(guī)鉆機(jī)，通過轉(zhuǎn)盤傳遞扭矩為前提，探討應(yīng)用的思路和研究?jī)?nèi)容。

2.1 應(yīng)用研究思路

該套管鉆井系統(tǒng)主要由套管夾持頭（套管螺紋承扭保護(hù)器）、特制接箍、鉆頭脫接裝置及固井短節(jié)組成。方鉆桿下通過螺紋連接著機(jī)械式套管夾持頭（或?qū)Ｓ贸信けＷo(hù)器），套管夾持頭通過內(nèi)（外）卡瓦對(duì)套管柱進(jìn)行夾持，套管間通過特制的接箍進(jìn)行連接，套管柱下端通過特制的固井短節(jié)、鉆頭脫接裝置與鉆頭相連。鉆井時(shí)，轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)方鉆桿旋轉(zhuǎn)，方鉆桿帶動(dòng)夾持頭及整個(gè)鉆柱旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)正常鉆井。當(dāng)鉆井過程完成后，通過投球丟手方式，將鉆頭丟棄于井底。而后根據(jù)需要上提鉆柱達(dá)一定高度，就可對(duì)主力目的層進(jìn)行裸眼測(cè)井。測(cè)井過程完成后，將鉆柱重新下人并實(shí)施固井工藝過程。如果不需要進(jìn)行裸眼測(cè)井，則采用套后測(cè)井的方法提供后續(xù)生產(chǎn)所需的必要的油藏?cái)?shù)據(jù)。

2.2 進(jìn)行的主要研究?jī)?nèi)容

2.2.1 內(nèi)卡式套管驅(qū)動(dòng)頭

在套管鉆井中，套管被用來傳遞扭矩。轉(zhuǎn)盤的扭矩如果直接由套管扣來傳遞，就有可能造成套管絲扣的損壞。因此，在方鉆桿與套管柱上端之間設(shè)置了套管驅(qū)動(dòng)頭。套管直接與套管驅(qū)動(dòng)頭連接，由內(nèi)部卡瓦加緊，鉆機(jī)的扭矩由方鉆桿傳到套管驅(qū)動(dòng)頭上，再由套管驅(qū)動(dòng)頭傳到套管上，最上一根套管的絲扣不參加扭矩的傳遞。

2.2.2 鉆頭脫接裝置

進(jìn)行套管鉆井時(shí)，如地質(zhì)部門要求必須進(jìn)行主力油層的裸眼測(cè)井時(shí)，在套管柱下方與鉆頭連接處加人鉆頭脫接裝置，完鉆后通過水力作用，將鉆頭體與套管柱脫開，鉆頭落人井底，從而可上提套管柱3-5根，暴露出主力油層，以滿足裸眼測(cè)井的需要。

2.2.3 固井自封式膠塞及膠塞座

通過采用特殊設(shè)計(jì)的固井膠塞及膠塞座，以實(shí)現(xiàn)注水泥后固井膠塞的碰壓及通過固井膠塞的自鎖實(shí)現(xiàn)敞壓候凝，提高固井質(zhì)量。

2.2.4 套管鋼性扶正器

套管扶正器主要用來防止套管及套管接箍的磨損，同時(shí)還可以起到便于注水泥和輔助清除巖屑，減少套管彎曲的作用。套管扶正器是由扶正器和調(diào)整套組成，調(diào)整套是半開口，外表為錐形，可以補(bǔ)償套管尺寸誤差。當(dāng)扶正器熱裝冷卻后，套管與扶正器緊緊地連在一起。套管扶正器可以很好地解決套管的磨損問題，基本滿足了工程要求。

2.2.5 套管螺紋承扭技術(shù)

在目前套管上使用螺紋承扭環(huán)提高螺紋承扭強(qiáng)度在技術(shù)上不成熟，可采用改制接箍，除掉套管接箍中間的多余螺紋部分，套管對(duì)接時(shí)螺紋端面對(duì)頂，即可實(shí)現(xiàn)提高套管螺紋承扭強(qiáng)度，或者采用BGC梯型螺紋，滿足套管鉆井的施工要求。

2.2.6 套管鉆井專用承扭保護(hù)器

該承扭保護(hù)器主要為一接頭，上部與方鉆桿連接，下部接一雙公短套管，短套管與下部套管串連接，并可根據(jù)使用情況隨時(shí)更換短套管。

套后油水層識(shí)別的測(cè)井方法：利用自然伽馬可以劃分儲(chǔ)層，但由于受套管影響，劃分儲(chǔ)層厚度相對(duì)粗一些；利用補(bǔ)償中子可以判斷儲(chǔ)層孔隙度的變化；利用C/O測(cè)井可以識(shí)別油、水層；測(cè)井提供的儲(chǔ)層劃分、測(cè)井解釋參數(shù)（如孔隙度、飽和度等）只是半定量的，可用于成熟區(qū)塊的解釋分析，對(duì)于未探明地區(qū)計(jì)算儲(chǔ)量參數(shù)計(jì)算精度不夠。

套管鉆井技術(shù)在多次使用過程中其相對(duì)于傳統(tǒng)鉆井技術(shù)的優(yōu)勢(shì)不證自明。深入剖析其在國(guó)內(nèi)外研究和實(shí)踐應(yīng)用有助于更深層次的了解、發(fā)掘該技術(shù)，為該技術(shù)的繼續(xù)使用和創(chuàng)新提供借鑒意義。當(dāng)然，套管鉆井技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)大使用效能還需要更多的技術(shù)創(chuàng)新和專利革命。

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