套管鉆井技術(shù)在定向井上的應(yīng)用

袁超楊波(中海油田服務(wù)股份有限公司深圳518067)

套管鉆井技術(shù)在定向井上的應(yīng)用

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套管鉆井技術(shù)是一種節(jié)約鉆井時(shí)間，降低井下事故發(fā)生的全新的鉆井工藝技術(shù)，被譽(yù)為是21世紀(jì)的前沿鉆井技術(shù)之一。套管鉆井技術(shù)利用套管代替鉆桿鉆進(jìn)，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(jìn)行機(jī)械強(qiáng)化，使套管鉆井技術(shù)與傳統(tǒng)鉆井模式相比具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢。本文就套管鉆井技術(shù)在定向井上的應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望對套管鉆井技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

套管鉆井技術(shù)；定向井；應(yīng)用；石油；

前言

套管鉆井技術(shù)是指在鉆進(jìn)過程中，直接采用套管（取代傳統(tǒng)的鉆桿）向下傳遞機(jī)械能量和水力能量，井下鉆具組合接在套管柱下面，邊鉆進(jìn)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(shù)將鉆進(jìn)和下套管合并成一個(gè)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(shí)間。據(jù)統(tǒng)計(jì)，套管鉆井技術(shù)的鉆井時(shí)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(shù)在定向井上的應(yīng)用進(jìn)行了研究，希望對套管鉆井技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用提供參考。

一、套管鉆井技術(shù)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(jī)械鉆速、縮短建井周期，降低鉆井成本，有效的保護(hù)油氣層，因此具有良好的推廣和應(yīng)用前景。套管鉆井技術(shù)利用一個(gè)能夠鉆碎的鉆頭或者可回收的鉆具組合鉆進(jìn)，到達(dá)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(jìn)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(jī)費(fèi)用，并且大大縮短了停鉆時(shí)間，降低建井成本。除此之外，套管鉆井技術(shù)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(dòng)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(shù)應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的問題

首先，在應(yīng)用套管鉆井技術(shù)進(jìn)行定向井鉆井作業(yè)時(shí)，要考慮井斜控制問題。套管柱的下部應(yīng)該加扶正器穩(wěn)定套管下端。并且還要穩(wěn)定領(lǐng)眼中鉆頭和擴(kuò)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(lǐng)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(kuò)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(yàn)表明，最理想的組合方式就是在領(lǐng)眼中擴(kuò)眼器下方下入旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)，從而得到更加穩(wěn)定的造斜率，降低滑動(dòng)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(dāng)套管外徑較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致鋼級套管的疲勞損害。當(dāng)彎曲應(yīng)力長時(shí)間大于極限值時(shí)，會(huì)導(dǎo)致套管的破壞。另外，接頭的設(shè)計(jì)與橫向振動(dòng)也會(huì)影響套管的耐受極限。其中橫向振動(dòng)引起的應(yīng)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(shí)發(fā)生，一般都是橫向振動(dòng)導(dǎo)致的。在定向井中應(yīng)用套管鉆井技術(shù)，由于會(huì)使用導(dǎo)向馬達(dá)，并且馬達(dá)轉(zhuǎn)速低，加上井斜對橫向振動(dòng)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(shù)進(jìn)行鉆井時(shí)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(jìn)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(huì)成為影響扭矩的一個(gè)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(shè)計(jì)時(shí)要對特定井眼的軌跡、套管接頭、鉆井液類型以及頂驅(qū)時(shí)的套管扭矩值進(jìn)行充分評估計(jì)算。

第四，馬達(dá)動(dòng)力問題也是在應(yīng)用套管鉆井技術(shù)時(shí)應(yīng)該考慮的問題。個(gè)別尺寸的套管需要較小的馬達(dá)尺寸，從而大大的限制了馬達(dá)的動(dòng)力。一般尺寸大于1778mm的套管，不會(huì)受到馬達(dá)的影響。但是一般較小的馬達(dá)要比常規(guī)尺寸馬達(dá)更加靈活，因此也就不好進(jìn)行操控。再加上馬達(dá)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(jì)因素也是套管技術(shù)應(yīng)用過程中需要考慮的重要問題。由于套管鉆井技術(shù)的大部分優(yōu)勢都體現(xiàn)在節(jié)約時(shí)間和節(jié)約鉆井成本上，因此經(jīng)濟(jì)因素是其應(yīng)用之前需要認(rèn)真考慮的重要因素。將套管鉆井技術(shù)應(yīng)用于定向井的鉆井過程中，主要的優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)。套管鉆定向井更易于控制導(dǎo)向馬達(dá)的方向，從而減少了井底鉆具組合部件的更換時(shí)間。另外，對定向套管井進(jìn)行評估時(shí)，需要對邊鉆井邊下套管的方式進(jìn)行確認(rèn)，從而降低壓力衰竭層和漏失問題造成的復(fù)雜情況。同時(shí)應(yīng)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(shí)間。

結(jié)束語

套管鉆井技術(shù)作為一種全新的鉆井工藝技術(shù)，發(fā)展升級迅速，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。套管鉆井技術(shù)不但可以節(jié)約成本，而且還可減少井下復(fù)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(chǔ)上，選擇了使用套管鉆井技術(shù)，取得了很大的成功。目前，套管鉆井技術(shù)已發(fā)展到了一個(gè)較高的水平，但是在應(yīng)用過程中還有一定的局限性，還需要進(jìn)一步開發(fā)和推廣。因此希望相關(guān)學(xué)者繼續(xù)加強(qiáng)對套管鉆井技術(shù)的開發(fā)和研究，從而使得這項(xiàng)技術(shù)能夠?yàn)槲覈@井技術(shù)的水平提升做出貢獻(xiàn)。

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