大港油田套管钻井技术应用实践

大港油田套管钻井技术应用实践

彭芳亮

中国石油大港油田分公司第五采油厂 天津 300280

摘要：采用套管钻井技术可以缩短钻井周期，降低钻井成本，已经在大港油田得到了广泛的推广应用，通过多年的发展，大港油田的套管钻井技术已达到国内先进水平。本文简要介绍了套管钻井技术的工艺技术特点，详细介绍了φ339．7mm套管钻井技术批钻井的应用情况。

关键词：套管钻井；大港油田；应用实践

1技术简介

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)向井下传递机械能

量和水力能量，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。套管钻井技

术将钻进和下套管合并成一个作业过程。套管钻井技术主要工具是无螺纹连接的驱动器和可钻钻鞋。

套管驱动器是连接顶驱和套管的关键部件。套管驱动器有三个功能，堤起到起升作用，

二是传递扭矩，三是密封，保证钻井液的循环。驱动器主要由三部分组成，即整体卡瓦提升部分、密封部分、导入部分，如图1所示。

图1套管钻井驱动器结构示意图

L-上接头；2-整体式卡瓦；3-密封皮碗；4-导入部分

钻进过程中，它将顶驱扭矩传递给套管，通过旋转套管驱动钻头进行钻井作业，其工作原理是利用机械机构卡紧套管本体内壁，套管接箍螺纹与驱动器卡瓦不接触不会磨损，接套管单根时松开驱动器卡瓦，提出驱动器接下一根套管，然后下入驱动器卡紧套管继续钻进。同时驱动器是类似于钻杆的空心圆柱体结构，钻进时其内部是循环钻井液的通道，驱动器下部必须设计密封皮碗，保证在循环钻井液时，驱动器与套管连接处的有效密封，同时还要承受一定的压力。

套管钻鞋是种专门设计的可钻穿式钻头，套管钻鞋直接连接在套管柱的底部，由连接在顶驱上的转换接头传递扭矩，通过旋转套管以常规方式进行钻井作业。套管钻鞋的独特之处就是可以被常规钻头完全钻掉，并且由于与单个浮箍作为套管柱的一部分一同下井，钻至要求井深后可以立即进行沣水泥作业。套管钻鞋由两部分组成：冠和接头。冠和接头的连接方式为螺纹连接加胶密封。底端本体为可钻性较好的硬质合金铝，管体部分为普通套管材质。冠部采用二刀翼刮刀刑结构，接头切削部分采用抛物线形结构，保径面部分采用螺旋保径面，如图2所示。

图2 国产套管钻鞋结构图

2套管钻井施工工艺

2.1技术应用范围

（1）套管钻井适用于油层埋藏深度比较稳定的油区：由于套管钻井完井后直接固井完井，然后射孔采油，没有测井工艺对储层深度的测量、储层发育情况的评价，故此要求油层发育情况及埋藏深度必须稳定，这样套管钻井的深度设计才有了保证。

（2）适用于发育稳定，地层倾角小的区域：由于套管钻井过程中不可避免地存在井斜，井斜影响结果就是导致完钻井深和垂深存在差异，井斜越大，这种差异越大。而地层倾角的大小、裂缝、断层等的发育情况，对井斜的影响起着重要作用。因此设计套管钻井区域地层倾角要小，裂缝、断层为不发育或欠发育，才有利于套管钻井中井斜的控制。

2.2套管钻井设备要求

(1)顶部驱动装置；

(2)套管扶正机械手；

(3)与套管尺寸相匹配的卡瓦或卡盘；

(4)足够长的吊环或与单根吊卡配合使用的钢丝绳套；

(5)井口、顶驱、天车必须保证垂直同心。

2.3套管钻井技术工艺

2.3.1管串组合

Φ431.8mm套管钻鞋+Φ339.7mm钢级P110×壁厚12.19mm×BTC梯形扣套管×1根+

浮箍+Φ339.7mm钢级P110×壁厚12.19mm×BTC梯形扣套管。

梯形扣套管可提供较大的扭矩和拉力。钻鞋、浮箍和前三根套管需用套管胶粘接，防止钻

钻鞋、浮箍过程中的套管退扣。

2.3.2钻进参数的选择

钻压10～40kN，顶驱转速100r／min，排量65L／s，泵压5-7MPa，扭矩4-8kN·m，使用海水钻井，每钻进100-200m注入比重1.06g／cm³，黏度80s的膨润土浆，清扫井眼。

2.3.3作业施工程序

（1）将钻鞋、浮箍、套管接好，用卡瓦(或卡盘)卡在井口；

（2）将驱动器与顶驱保护接头相接；

（3）将驱动器的卡瓦旋转到卡紧套管的位置(卡瓦缺口与本体的键相对)，并在卡瓦锥体

上涂润滑脂（确保卡瓦在锥体上滑动自由)；

（4）将导入部分、密封皮碗和卡瓦下入套管内，并下压部分顶驱重量；

（5）上提顶驱，卡往套管，取出井口的卡瓦，即可开泵进行钻进作业；

（6）接单根时，下压卡瓦反转1／4圈(使卡瓦缺口和本体的键错开角度)，工具即可从套管

提出；

（7）重复上述（3）步骤操作；

（8）接套管单根；

（9）循环重复上述（4）步骤以下操作。

2.4固井施工

(1)钻至预计深度后，上提用液压大钳卸倒数第二根套管，接套管挂，接卸下的套管把套管挂送到地面坐井口，清理井口，接旁通短节，在旁通短节上接好水龙带，即可进行固井注水泥作业。

(2)候凝后，卸联顶节(或割套管）安装套管头、整井口。

3 应用效果

根据钻井工程设计方案，大港油田在各个区块油藏开展了套管钻井技术。采用φ431.8mm套管钻鞋、套管驱动器和套管扶正机械手进行套管钻井尤其是采用批钻井技术即用一台钻机钻多个井眼，钻完一口井后，移动钻机和导管准备打下一口井，采用无钻机同井工艺流程固完井后开始钻下一口井。与常规钻井相比，套管钻井技术简化了作业流程，能够减少并下事故及复杂，缩短钻井周期，降低钻井成本，经济效果显著。节约0.72-1.34d，平均机械钻速提高12.97m／h，使用国产钻鞋的3口井累计节约费用x万元。该项技术在大港油油田相关区块的油藏批钻井中已经取得良好效果，在国内具有广泛的推广应用前景。

4结论与认识

（1）针对大港油田勘探开发现状，套管钻井技术特别适合，尤其是涉及海上钻井及丛式批钻井，既简化了作业程序，又可缩短钻井周期。

（2）套管钻井的核心技术是套管钻鞋。国产套管钻鞋平均钻深320．5m，累计进尺 955．7m，累计纯钻14.5h，最高机械钻速70.89m／h，最低63.6m／h，平均机械钻速66.8m／h，已接近国外同类产品先进水平。

（3）随着国内外先进技术的不断发展，为降低成本，采用套管钻井技术具有十分重要的现

实意义和发展前景。

参考文献：

[1] 陈维荣.国外套管钻井技术的发展和现状[J].石油钻探技术，2015，10(1)：106-108.

[2] 沙东.套管钻井技术在庄海5井中的应用[J].石油钻探技术，2018，21(6)：23-24.