套管钻井技术在钻井生产中的应用分析

王大庆

摘 要：作为一种相对新型的钻井技术，套管钻井技术的明显优势在于钻井、下套管、固井等多重作业可以在一个钻井过程中完成。本文主要是从该技术在国外钻井生产中的应用出发，探讨国内应用中的相关思路和研究内容。

关键词：套管钻井；钻井液体系；配套工具

1 国外钻井生产中套管钻井技术的应用

Tesco和Weatherford两大公司是目前国外对该技术研究和应用最为领先和成熟的两大巨头。前者于1995年即开始基于节省钻井时间、降低成本的出发点研究套管钻井技术，经过多年研究实践，在工业应用中其已经可以使用114.3mm-330.6mm区间范围内七种规格的套管进行作业。Tesco公司在工具改进和扩大套管尺寸方面不断精进，从1999年在加拿大艾尔伯塔省完成了在多口浅层直井应用，到在1口定向井，再到数口定向井、水平井的钻进作业都是它的套管钻井技术领先发展的有利证明。从数据上看，自1999年到2005年，它利用套管钻井技术完成了300多口井的钻井作业，含12口定向井。

Weatherford公司使用的套管钻井技术与Tesco公司的技术基本相同，但是它对于表层施工更为看重，致力于1个钻头完成全部进尺，没有任何工具串在套管内有起下作业。故而，其使用了特制的PDC钻头，通过投球丢手将由易钻材料制成的胎体与套管相接。套管内的易钻固井浮箍帮助钻头在到达本次钻井作业的预定深度后胀列，从而实现了不用工具起下而达到固井作业的效果。

2 套管钻井技术国内应用探讨

国外套管钻井技术为使用有顶部驱动装置的钻机，对钻井设备要求比较严格，且成本较高，难以在陆上低成本开发井中推广应用。针对陆地油田钻井，立足于现有钻井装备配套，以采用常规钻机，通过转盘传递扭矩为前提，探讨应用的思路和研究内容。

2.1 应用研究思路

该套管钻井系统主要由套管夹持头（套管螺纹承扭保护器）、特制接箍、钻头脱接装置及固井短节组成。方钻杆下通过螺纹连接着机械式套管夹持头（或专用承扭保护器），套管夹持头通过内（外）卡瓦对套管柱进行夹持，套管间通过特制的接箍进行连接，套管柱下端通过特制的固井短节、钻头脱接装置与钻头相连。钻井时，转盘驱动方钻杆旋转，方钻杆带动夹持头及整个钻柱旋转，实现正常钻井。当钻井过程完成后，通过投球丢手方式，将钻头丢弃于井底。而后根据需要上提钻柱达一定高度，就可对主力目的层进行裸眼测井。测井过程完成后，将钻柱重新下人并实施固井工艺过程。如果不需要进行裸眼测井，则采用套后测井的方法提供后续生产所需的必要的油藏数据。

2.2 进行的主要研究内容

2.2.1 内卡式套管驱动头

在套管钻井中，套管被用来传递扭矩。转盘的扭矩如果直接由套管扣来传递，就有可能造成套管丝扣的损坏。因此，在方钻杆与套管柱上端之间设置了套管驱动头。套管直接与套管驱动头连接，由内部卡瓦加紧，钻机的扭矩由方钻杆传到套管驱动头上，再由套管驱动头传到套管上，最上一根套管的丝扣不参加扭矩的传递。

2.2.2 钻头脱接装置

进行套管钻井时，如地质部门要求必须进行主力油层的裸眼测井时，在套管柱下方与钻头连接处加人钻头脱接装置，完钻后通过水力作用，将钻头体与套管柱脱开，钻头落人井底，从而可上提套管柱3-5根，暴露出主力油层，以满足裸眼测井的需要。

2.2.3 固井自封式胶塞及胶塞座

通过采用特殊设计的固井胶塞及胶塞座，以实现注水泥后固井胶塞的碰压及通过固井胶塞的自锁实现敞压候凝，提高固井质量。

2.2.4 套管钢性扶正器

套管扶正器主要用来防止套管及套管接箍的磨损，同时还可以起到便于注水泥和辅助清除岩屑，减少套管弯曲的作用。套管扶正器是由扶正器和调整套组成，调整套是半开口，外表为锥形，可以补偿套管尺寸误差。当扶正器热装冷却后，套管与扶正器紧紧地连在一起。套管扶正器可以很好地解决套管的磨损问题，基本满足了工程要求。

2.2.5 套管螺纹承扭技术

在目前套管上使用螺纹承扭环提高螺纹承扭强度在技术上不成熟，可采用改制接箍，除掉套管接箍中间的多余螺纹部分，套管对接时螺纹端面对顶，即可实现提高套管螺纹承扭强度，或者采用BGC梯型螺纹，满足套管钻井的施工要求。

2.2.6 套管钻井专用承扭保护器

该承扭保护器主要为一接头，上部与方钻杆连接，下部接一双公短套管，短套管与下部套管串连接，并可根据使用情况随时更换短套管。

套后油水层识别的测井方法：利用自然伽馬可以划分储层，但由于受套管影响，划分储层厚度相对粗一些；利用补偿中子可以判断储层孔隙度的变化；利用C/O测井可以识别油、水层；测井提供的储层划分、测井解释参数（如孔隙度、饱和度等）只是半定量的，可用于成熟区块的解释分析，对于未探明地区计算储量参数计算精度不够。

套管钻井技术在多次使用过程中其相对于传统钻井技术的优势不证自明。深入剖析其在国内外研究和实践应用有助于更深层次的了解、发掘该技术，为该技术的继续使用和创新提供借鉴意义。当然，套管钻井技术进一步扩大使用效能还需要更多的技术创新和专利革命。

参考文献：

[1]李瑞营，王峰，陈绍云，刘金玮.大庆深层钻井提速技术[J].石油钻探技术，2015，43（01）：38-43.

[2]姜伟，蒋世全，付鑫生，陈平.旋转导向钻井技术应用研究及其进展[J].天然气工业，2013，33（04）：75-79.