套管鉆井一體化技術(shù)特點分析

摘要：套管鉆井系統(tǒng)（CDS）是由Tesco鉆井技術(shù)公司于1998年研制成功的。通過國內(nèi)外公司的多年研究和累積數(shù)百口套管鉆井的試驗，套管鉆井技術(shù)可以應(yīng)用于各種直井、定向井、水平井和開窗側(cè)鉆井。這種鉆進方式可有效的減輕油田常規(guī)鉆井作業(yè)中因頻繁起下鉆引起的井壁坍塌、卡鉆、“糖葫蘆”井眼及漏失等其他問題，大幅度降低鉆井時間和其他成本。

關(guān)鍵詞：套管鉆井系統(tǒng);常規(guī)鉆井;起下鉆;成本

前言

油田在常規(guī)鉆井過程中，一直存在著起下鉆過程中鉆井液性能改變[1]、井壁失穩(wěn)、地層漏失及 “糖葫蘆”井眼等問題，這些問題會引起如溢流、井涌、卡鉆等井控風險，使得鉆井的作業(yè)和時間成本大大增加，卡鉆太嚴重還會造成原有井眼報廢的重大事故。

套管鉆井一體化技術(shù)可有效的減輕或解決這些問題。此項技術(shù)的特點是用套管代替鉆桿進行鉆井，可有效解決鉆桿載荷過大、托壓及偏磨等問題，遇到易噴易漏及異常壓力層，還可以及時固井封堵異常層，保證鉆井作業(yè)安全。相對鉆桿鉆井，省去了起下鉆桿及處理鉆具問題的時間，有效的縮短了鉆井周期，大幅度降低了鉆井的時間和作業(yè)成本。

1 套管鉆井一體化技術(shù)組成

套管鉆井一體化由特種鉆機、套管頂部驅(qū)動裝置、鋼絲設(shè)備系統(tǒng)、套管、井下鎖定裝置、鉆頭、套管鞋等組成，分表層套管鉆井、油層套管鉆井及其他套管鉆井等多種方式。整個鉆井過程不再使用鉆桿、鉆鋌等，鉆頭是利用鋼絲繩投撈，在套管內(nèi)實現(xiàn)鉆頭升降，即不提套管更換鉆頭鉆具，同時通過分離鉆頭和上提套管的方式還可以進行裸眼測井，減少了起下鉆所引起的井噴、卡鉆等意外事故，提高了鉆井安全性，降低了鉆井成本。

2 套管鉆井一體化技術(shù)的特點

套管鉆井與常規(guī)鉆桿鉆井相比具有明顯的優(yōu)勢，它是鉆井工程的一次技術(shù)性革命，它有如下優(yōu)點：

1.減少鉆進時間。常規(guī)鉆桿鉆井更換鉆頭或改變井下鉆具組合時，需將鉆桿提出井眼，花費大量的起下鉆時間。套管鉆井是采用鋼絲繩起下鉆，要比常規(guī)鉆桿起下鉆快5～10倍，因此，因起下鉆套管鉆井要比常規(guī)鉆桿鉆井提高有效生產(chǎn)時間25～30%。

2.減少卡鉆事故。套管鉆井在動力水龍頭上安裝了液壓式纜繩防噴器和鋼絲繩密封裝置，可以保證起下鉆時泥漿的連續(xù)循環(huán)，加上套管鉆井的井筒自始至終有套管伴隨到底，大大減少了常規(guī)鉆井因泥漿循環(huán)不及時造成的鉆屑沉積、井壁掉塊、井壁坍塌、井筒鍵槽和臺階的現(xiàn)象。因此，套管鉆井可大幅度地降低鉆井卡鉆事故率。

3.改善井控狀況。套管鉆井作業(yè)時，由于井筒內(nèi)始終有套管，且鉆頭不會泥包，所以基本不會產(chǎn)生常規(guī)鉆井鉆具起下鉆時的抽汲和激動作用，大幅度降低了井控風險。

4.改善水力參數(shù)、環(huán)空上返速度和清洗井筒狀況。由于套管的內(nèi)徑比鉆桿

大，沿程水力損失大為減小。從而減小了鉆機泥漿泵的配備功率。環(huán)行空間的減小提高了泥漿上返速度，改善了攜屑狀況。

5.可以減小鉆機尺寸，簡化鉆機結(jié)構(gòu)、降低鉆機費用。由于套管鉆井是單根下套管作業(yè)，可以取消二層平臺和鉆桿排放區(qū)域，因此，井架高度可以減小，底座的重量可以減輕，結(jié)構(gòu)可以簡化。對于鉤載巨大的深井鉆機而言，套管鉆井所用鉆機比鉆桿鉆井所用鉆機從結(jié)構(gòu)上、重量上要簡單得多，易于搬遷和操作。加上鉆機泥漿功率有所下降，因此鉆機遷移成本和鉆機運行費用將大幅度減少。

6.節(jié)省與鉆桿和鉆鋌有關(guān)的采購、運輸檢驗、維護和更換等過程有關(guān)的大

量人力、物力與其他費用。

綜合以上優(yōu)點可以看出，套管鉆井工藝是一種全新的鉆井工藝，可以大量節(jié)省鉆井器材，縮短鉆井和完井時間，大大減少鉆井費用，減輕作業(yè)風險，其經(jīng)濟效益將十分顯著。

3 套管鉆井技術(shù)在國內(nèi)外的現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 國外現(xiàn)場應(yīng)用

以Tesco公司為例，自1995年開展套管鉆井技術(shù)研究，1998年6月進行了首次鉆井試驗。從1999年到2005年，Tesco公司利用套管鉆井技術(shù)共鉆井300多口，其中定向井12口。套管鉆井數(shù)據(jù)表明，在無事故井中用套管鉆井技術(shù)可節(jié)約鉆井成本10～15%，而對鉆速較快的陸地井用套管鉆井技術(shù)可降低鉆井成本30%。

3.2 國內(nèi)現(xiàn)場應(yīng)用

以中石油公司為例[2]，截止目前，中國石油利用套管鉆井技術(shù)已在中國的吉林油田、大慶油田、大港油田、河南油田等4個油田推廣應(yīng)用40余口井。

1.吉林油田新民、扶余等區(qū)塊在表層鉆進過程中易出現(xiàn)坍塌、漏失、掉塊和下部地層壓力異常等現(xiàn)象，造成表層套管下入困難，不得不進行起套管、劃眼等作業(yè)，損失了大量的時間，浪費了資金和人力物力。于2006 年在新民及扶余地區(qū)應(yīng)用了表層套管鉆井技術(shù)，解決了上述問題，機械鉆速提高了4%，鉆井周期縮短了10%。該技術(shù)已成為吉林油田復(fù)雜地區(qū)表層鉆井的常用方法。

2.2007 年大港油田灘海地區(qū)應(yīng)用可鉆式表層套管鉆井技術(shù)，累計完成7 口井，同常規(guī)鉆井相比，機械鉆速提高了10%，完井周期縮短了50%，提高了鉆機利用率和鉆井效率，有效的降低了鉆井成本。

3.吉林油田、大慶油田和中石化河南油田利用常規(guī)油層套管鉆井技術(shù)，采用與常規(guī)鉆井相同的井身結(jié)構(gòu)，累計完成了23口井。與同地區(qū)常規(guī)鉆井相比，機械鉆速提高了9%，完井周期縮短了26%，鉆井成本降低了11%，同時在保護儲層、提高單井產(chǎn)能方面也展現(xiàn)出很強的技術(shù)優(yōu)勢。

4 結(jié)論

套管鉆井一體化技術(shù)可有效的減輕或者解決油田在常規(guī)鉆井方面存在的井壁掉塊、坍塌、卡鉆及套管無法下入等一系列常見問題，可以及時處理易噴易漏層及壓力異常層，大幅度降低鉆井風險，并能節(jié)約大量的鉆井時間和經(jīng)濟成本，顯著的提高鉆井效率，在國內(nèi)油田鉆井方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1] 鄢捷年.鉆井液工藝學(xué)[M]. 北京：中國石油大學(xué)出版社，2011：401-407.

[2] 陳文發(fā)，王力，張嵇南.吉林油田套管鉆井技術(shù)研究與應(yīng)用 [C].2010年鉆井基礎(chǔ)理論研究與前言技術(shù)開發(fā)新進展學(xué)術(shù)研討會論文集，2010，32（1）：56-58.

作者簡介：楊連行（1983.02—），男，工程師，本科，2007年畢業(yè)于東北石油大學(xué)石油工程系，現(xiàn)在從事鉆井監(jiān)督工作。