國外鉆進新技術(shù)

國外鉆進新技術(shù)(jìshù)趙忠舉精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心一、膨脹(péngzhàng)管技術(shù)1、膨脹管的類型2、工具和輔助設(shè)備3、膨脹管的使用方法和范圍4、膨脹管的應(yīng)用(yìngyòng)實例精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心一．膨脹(péngzhàng)管的類型（一）割縫膨脹管1．割縫膨脹管的原理(yuánlǐ)和用途割縫膨脹管是一種管體上帶有縱向交錯割縫的可膨脹管，其使用方法是，在割縫膨脹管下到預(yù)定位置后，通過下推或上提膨脹錐，使膨脹錐穿過管子而達到預(yù)定的尺寸。割縫膨脹管的膨脹量取決于割縫的尺寸、割縫在管體上的位置、割縫的形狀以及膨脹錐的尺寸。膨脹管的膨脹量可以高達膨脹管原始直徑的200％。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心膨脹原理是，只需要較小的力（約10噸）就可彎曲兩個交錯割縫間的金屬拉筋。彎曲割縫間的金屬拉筋可以把割縫擴為菱形，從而使割縫管的直徑增大而管材(ɡuǎncái)的厚度不變，但長度減少20％。割縫膨脹管有下列三種主要用途。精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心（1）用其代替割縫襯管在不損失井眼尺寸的情況下臨時隔離復(fù)雜(fùzá)層段?？梢栽谠O(shè)計井段就決定應(yīng)用割縫膨脹管，也可以在鉆遇復(fù)雜(fùzá)層段時作為一種應(yīng)急措施而使用這種技術(shù)。（2）膨脹完井襯管的結(jié)構(gòu)與普通割縫襯管的結(jié)構(gòu)相似，可以作為常規(guī)襯管的替代品。（3）殼牌研究公司在割縫膨脹管的基礎(chǔ)上出一種膨脹防砂網(wǎng)，在需要防砂完井的油井中可用膨脹防砂網(wǎng)代替普通防砂網(wǎng)，把特制的膨脹防砂網(wǎng)下到井內(nèi)并通過擴管使膨脹防砂網(wǎng)貼到其所對應(yīng)的井壁上，可以對井壁提供更好的支撐，降低環(huán)空間隙，其防砂效果要比礫石充填完井好。膨脹防砂網(wǎng)已成為一種新的防砂完井方法。精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心

2．割縫數(shù)量(shùliàng)和割縫形狀對擴管的影響

擴割縫膨脹管所需要的力與管體上割縫的數(shù)量(shùliàng)有關(guān)系。管體上的割縫越少，擴管是需要的力就越大。另外，管體上的割縫越少在擴管期間管體就越容易破裂和損壞。然而在管體上增加縱向割縫的數(shù)量(shùliàng)會降低管體的強度，使割縫膨脹管在懸掛和下井期間容易損壞。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心不增加割縫寬度的情況下，增加縫隙端部的寬度，也可降低擴管所需要的力而且不會(bùhuì)影響管體的整體強度。據(jù)信，擴管所需要的力與相鄰縫隙間連接肋的寬度呈函數(shù)關(guān)系。由于增大了縫隙端部的縫寬，會降低連接肋的有效寬度。此時有三種可行的選擇，一是各縫隙的兩端都比較寬；二是縫隙的一端比較寬；三是較寬縫隙的端部要與縱向縫隙的軸心對稱。通常，加寬縫隙端部的方法是在縫隙的端部加橫向割縫，也可以采用在縫隙端部鉆圓孔等方式。精品資料中國石油集團經(jīng)濟(jīngjì)技術(shù)研究中心油管油井系統(tǒng)公司發(fā)明了“狗骨”狀割縫并申請了專利。狗骨狀割縫工藝包括切割、機加工等方法使膨脹管的強度下降以便進行徑向擴張。圖2是用狗骨狀割縫工藝生產(chǎn)的膨脹管。狗骨狀割縫的膨脹管的管體上有一系列的縱向縫隙而在每個縫隙的端部有一橫向縫隙。在一般情況下?？v向縫隙的長度為115mm，而橫向縫隙的長度為8mm。試驗表明，擴管所需要的力與連接肋的寬度有關(guān)系。如果沒有橫向縫隙，肋的寬度為11mm，因為有了橫向縫隙，肋的寬度只有4mm，其結(jié)果是大幅度降低了擴管所需要的力。而令人(lìnɡrén)驚奇的是，這種橫向縫隙沒有使膨脹管的強度大幅度下降。精品資料中國石油集團經(jīng)濟(jīngjì)技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心（二）實體膨脹管1．實體膨脹管的結(jié)構(gòu)和膨脹原理實體膨脹管是由標(biāo)準的管材鋼軋制的無縫鋼管。鋼材經(jīng)過特殊處理后增強了延展性，降低了損傷敏感性并增加了抗破裂韌性。實體膨脹管的膨脹原理是材料的三維塑性形變。擴實體膨脹管所需要的力約為割縫膨脹管的10～30倍，需要使用特制(tèzhì)的高強度陶瓷膨脹錐來擴管。在擴管過程中實體膨脹管的長度和厚度都要減少。因而影響了膨脹管的強度和抗擠壓能力。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心膨脹管的制造質(zhì)量要高于API規(guī)范，特別是允許缺陷、厚度、屈服強度、延展性。均勻度和管材的圓度。在擴管過程中，由于是冷加工，所以材料的強度會增加。然而，擴管后材料的破裂強度要低于預(yù)膨脹材料的強度。但到目前為止，絲扣連接仍然為首選連接方式。目前，對設(shè)計者的挑戰(zhàn)是開發(fā)絲扣，這種絲扣預(yù)膨脹和膨脹后的特性適應(yīng)油井設(shè)計而且(érqiě)與膨脹工藝相一致精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心2．實體膨脹管的用途1。修復(fù)(xiūfù)實體膨脹管可用來封堵套管上的射孔眼和修補套管、油管或防砂網(wǎng)。修復(fù)(xiūfù)時，實體膨脹管在套管或油管內(nèi)以擴張的方式來封堵諸如接頭漏失、套管和油管因腐蝕或沖蝕所造成的漏失。既可使用厚壁管作為實體膨脹管，也可使用薄壁管作為實體膨脹管。就薄壁管而言，可將其擴張為3－4mm的壁厚。25％－35％的擴張率使薄的內(nèi)襯能穿過油管的接頭、安全閥和內(nèi)徑。而當(dāng)需要時，可在同一根管柱內(nèi)加多層內(nèi)襯。厚壁和薄壁膨脹管都可用來封堵套管的射孔孔眼，封堵裸眼井中水層和氣層以及修補損壞了的防砂網(wǎng)。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心2。建井實體膨脹(péngzhàng)管在裸眼井中可作為臨時襯管或永久性襯管回接在以前下的套管柱上。在需要下應(yīng)急襯管情況下，實體膨脹(péngzhàng)管可作為臨時襯管使用。例如，在深水和高壓井中，當(dāng)?shù)貙訅毫εc破裂壓力之間的差很小時，可作為臨時襯管到設(shè)計深度而不損失井眼尺寸。實體膨脹(péngzhàng)管可作為永久性襯管使用，包括回接到以前下入的套管或襯管上。精品資料中國(zhōnɡɡuó)石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心3．發(fā)展單一直徑的油井套管完井，井眼的直徑約損失20％。利用膨脹管完井，井眼直徑的損失約為10％。采用單一直徑的油井，不但省去了復(fù)雜的套管系列，而且可用減少巖石的切削量，提高鉆速和加快建井速度。實體膨脹管可用實現(xiàn)單一直徑的油井設(shè)計。其作法是按照實際需要設(shè)計一合理的單一尺寸的井眼。在鉆完一段井眼后，下實體膨脹管，擴管并固井。然后用雙中心鉆頭打下(dǎxià)一段井眼，完鉆后再下膨脹管并固井。由于雙中心鉆頭鉆出的井眼比鉆頭直徑大，所以下膨脹管和擴管后仍能保持與上一井段同樣的井眼直徑。然后重復(fù)這種作法，直至達到設(shè)計深度。這就是單一直徑的井眼。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心

二．工具和輔助(fǔzhù)設(shè)備

（一）膨脹管接頭以前，膨脹管的連接多采用焊接，不但給擴管造成(zàochénɡ)困難，而且難以保證膨脹管的連續(xù)性和強度。最近殼牌研究公司研制成功膨脹管接頭并申請了專利。接頭由一可擴張的塑性鋼套筒組成。接頭與相鄰膨脹管的每個接頭以同心的的方式連接在一起。其特點是，每個膨脹管接頭的外表面都用機加工的方式切削成一凹環(huán)，而凹環(huán)正是套筒連接的部位。另一種替代方法是，把相鄰膨脹管接頭的內(nèi)表面用機加工的方法切削出一凹環(huán)。套筒的厚度最好與凹環(huán)的厚度一樣，致使連接處形成平接。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心（二）膨脹管井下坐放工具油管電纜服務(wù)公司研制出一種膨脹管井下坐放工具并申請了專利。該工具可把割縫膨脹管下入井內(nèi)、摘脫（釋放）膨脹管和擴張膨脹管。該工具由膨脹管安裝部分和擴管部分組成。安裝部分的作用是支撐膨脹管、防止膨脹管從工具上脫落下來；擴管部分的作用是在擴管期間保證(bǎozhèng)擴管器穿過膨脹管。精品資料中國石油集團經(jīng)濟(jīngjì)技術(shù)研究中心精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心四．膨脹管的使用方法(fāngfǎ)和范圍

1。裸眼井襯管根據(jù)巖性和已往的鉆井經(jīng)驗，作業(yè)者可以使用雙中心鉆頭或帶有近鉆頭擴孔器的普通(pǔtōng)鉆頭鉆出所需要的大尺寸井眼。例如在95/8in套管井中，下75/8in膨脹管，擴張后膨脹管的外經(jīng)為81/8in或更大一些，如果作業(yè)者在95/8in套管下面用81/2in鉆頭鉆下膨脹管的井眼，那么所鉆的井眼就太小了。。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心2．操作程序

在安裝膨脹管期間，首先要下膨脹錐啟動系統(tǒng)，接著下其余的膨脹管以及與套管產(chǎn)生密封(mìfēng)的搭接部分。首先提起鉆桿，下放鉆桿使之穿過膨脹管，把鉆桿旋進膨脹錐的母扣中。在膨脹管底部連接好鉆桿與膨脹錐后，上體鉆桿，打開卡瓦，用常規(guī)方法將膨脹管下到設(shè)計深度。當(dāng)用鉆桿下膨脹管時，鉆桿在后面以提拉方式緩慢下入，而不是用鉆桿把膨脹管推入井內(nèi)。精品資料中國(zhōnɡɡuó)石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心在裸眼井下實體管的情況下，在擴管過程中膨脹錐是上行的，由于材料消耗在增加直徑上，所以會造成管長縮短和管壁變薄。膨脹管會縮短4～5％，而壁厚會下降3～4％。如果要求安裝1000ft膨脹管、那么(nàme)管長要超過搭接部分50ft。同樣，在考慮壁厚時，必須通過計算膨脹管的抗暴和抗擠能力。必須考慮3～4％的壁厚下降和預(yù)擴張尺寸。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心4．膨脹管的搭接(dājiē)當(dāng)膨脹管的頂部膨脹時，與套管底部的內(nèi)表面產(chǎn)生密封的部分叫搭接(dājiē)。膨脹管外部壓縮產(chǎn)生的彈性密封是一種可靠密封?？晒┻x擇的彈性材料可以是丁腈橡膠，氟化橡膠或Aflas橡膠，要視預(yù)期的井底溫度和可能暴露的化學(xué)環(huán)境而定。精品資料中國石油集團經(jīng)濟(jīngjì)技術(shù)研究中心在阿曼的南部，油井防砂是石油生產(chǎn)所面臨的挑戰(zhàn)(tiǎozhàn)。約25％的生產(chǎn)井需要某種形式的防砂措施。為了解決油井出砂問題，使用了包括繞絲防砂網(wǎng)、礫石充填、預(yù)鉆孔襯管和膨脹防砂網(wǎng)在內(nèi)的方法。對阿曼石油開發(fā)公司來說，膨脹管技術(shù)已成為他們的一種發(fā)展戰(zhàn)略，因為它具有潛在的優(yōu)勢和較低的成本。膨脹管的下列用途已被阿曼石油開發(fā)公司認可：（1）作為裸眼井襯管封隔水層和不穩(wěn)定地層以及封堵漏失層；（2）作為套管井的套管內(nèi)襯修補腐蝕損壞的套管或封堵套管的射孔孔眼。精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國(zhōnɡɡuó)石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心在裸眼井中安裝(ānzhuāng)膨脹防砂網(wǎng)的優(yōu)點是，防砂網(wǎng)與地層完全接觸。，這就克服了砂粒被沖入環(huán)空造成對防砂網(wǎng)的沖蝕或堵塞。膨脹防砂網(wǎng)的內(nèi)徑較大，所以能提高油井產(chǎn)能精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心1．多分支水平井的完井在多分支水平井中使用常規(guī)的多分支井完井系統(tǒng)，常常會導(dǎo)致?lián)p失井眼和套管尺寸，從而使穿過油層的井眼尺寸減小，降低油井的產(chǎn)能。而使用膨脹管和膨脹防砂網(wǎng)可以克服井眼尺寸的損失，達到增加產(chǎn)能的目的。2．側(cè)鉆井在側(cè)鉆井的造斜段，可以用膨脹管作為臨時襯管封隔某些復(fù)雜層，以及使油層套管最大化。3．高溫高壓井在深水增加作業(yè)中，以有很多利用膨脹管來平衡破裂壓力和地層孔隙壓力的實例。利用膨脹管可以避免在未達到設(shè)計(shèjì)深度時早期下套管或尾管。另外，在未達到套管設(shè)計(shèjì)深度之前，可以用膨脹管封隔漏失層和高壓滲透層。

精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心二、套管鉆井(zuànjǐnɡ)技術(shù)套管鉆井共分為三種：1.普通套管鉆井技術(shù)；2.全程(quánchéng)套管鉆井技術(shù)；3.階段套管鉆井技術(shù)也叫尾管鉆井技術(shù)。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心

(一)套管(tàoɡuǎn)鉆機

1.井架和模塊式建筑Tesco公司研制的套管鉆井鉆機是一種(yīzhǒnɡ)混合鉆機。鉆機的鉆深能力為3000米。鉆機由帶有頂驅(qū)和特制絞車的雙伸縮式井架、800馬力的三缸泥漿泵、井架管匯清潔器、180英尺高的吊運式底座和一座模塊式建筑組成。鉆機的設(shè)備由液壓驅(qū)動并由一數(shù)字可編程序邏輯控制器來控制。鉆機所有的功能可通過設(shè)在控制室的司鉆控制中心用數(shù)字可編程序邏輯控制器來控制。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟(jīngjì)技術(shù)研究中心2.模塊式結(jié)構(gòu)鉆機的輔助設(shè)備分別設(shè)置(shèzhì)在20×8×21/2英尺的模塊式房間里，模塊式房間的平均重量為18500磅（8.325t）。包括底座和井架在內(nèi)的鉆機被分裝在20噸的拖車上。與標(biāo)準的橇裝模塊相比，模塊結(jié)構(gòu)降低了單元載荷的重量。一層建筑聯(lián)接在一起使之可以對工作區(qū)或機械室集中供暖。水動力和發(fā)動機放置在井架后面的第二層?？刂剖液洼o助工具室則設(shè)在鄰近鉆臺的第三層。包括轉(zhuǎn)盤在內(nèi)的鉆機底座為可整體吊運結(jié)構(gòu)。底座的高度限制為下降高度為51/2英尺，上升高度為18英尺。在作業(yè)期間，底座的凈高度為16英尺，這一高度剛好適合鉆臺工作人員與司鉆對話和欠平衡鉆井防噴器的設(shè)置(shèzhì)。精品資料中國石油集團經(jīng)濟(jīngjì)技術(shù)研究中心3.數(shù)字可編程序邏輯控制器（以下稱PLC）的控制系統(tǒng)鉆井作業(yè)的控制和監(jiān)測是由設(shè)在司鉆控制中心的一種特制的人機司鉆面板和鉆井?dāng)?shù)據(jù)(shùjù)采集系統(tǒng)進行遙控的，而司鉆控制中心則設(shè)在鉆臺附近（見圖1-2）。在通常情況下，PLC接收司鉆控制中心的輸入數(shù)據(jù)(shùjù)并提供了幾乎不受限制的連接和計算以增加鉆井的安全和效率，以及簡單的診斷、遙測和事故停機。精品資料中國(zhōnɡɡuó)石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心PLC系統(tǒng)具有下列遙控和自動控制功能：1、遙控和選擇發(fā)動機的轉(zhuǎn)速（兩臺發(fā)動機）；2、多功能泵的分配（11個泵的分配）；3、儲能器和BOP的遙控；4、控制頂驅(qū)和輔助設(shè)備；5、絞車和剎車的控制；6、自動送鉆；7、鉆臺保護器和天車保護器8、低溫環(huán)境控制；9、制冷系統(tǒng)自動開啟；10、綜合數(shù)據(jù)采集(cǎijí)和顯示；11、電腦屏幕上多種報警顯示；12、輔助絞車和提升氣缸的無線電控制。精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心4.絞車絞車使用了結(jié)構(gòu)緊湊、大扭矩和多種排量的渦輪液壓馬達并且直接并在纜繩滾筒的軸上，因此(yīncǐ)不再需要齒輪箱、鏈條、皮帶、離合器/鏈輪和鏈條護罩。這就意味著，絞車滾筒決不會脫擋，而是在最優(yōu)速度控制下向兩個反向平穩(wěn)轉(zhuǎn)動。這種輕便的結(jié)構(gòu)使絞車可以與井架合并為一體。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心2001年，Tesco公司研制成新型套管夾持(jiāchí)器，并將其安裝在Tesco1號鉆機上。套管夾持(jiāchí)器能減少套管鉆井的復(fù)雜性并提高提高鉆井的效率。在此之前，是使用頂驅(qū)將轉(zhuǎn)換套管的絲扣擰進接頭的方法來轉(zhuǎn)換套管。完井前，每根套管的接頭都要經(jīng)過上扣和卸扣，因而增加了套管損壞的風(fēng)險。

精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心1.套管鉆井總成套管鉆井工藝用套管代替鉆桿，由套管作為向鉆頭傳遞水馬力和機械能的通道。一種可回收式鋼絲繩井下鉆具組合連接在套管的底端，鉆一段足尺寸的井眼以允許套管向下前進。井下鉆具組合使用一種聯(lián)頂總成（landingassembly）,所以可以使用鋼絲繩裝置回收和重新(chóngxīn)下人井下鉆具組合而不需要起下套管。套管鉆井總成的結(jié)構(gòu)見圖1-6。井下鉆具組合由尺寸能穿過鉆井套管的領(lǐng)眼鉆頭和下部擴孔器組成。因此可以鉆出一段與鉆井套管有一定間隙的并可以進行注水泥的井眼。在定向井中，井下鉆具組合還包括彎外殼井下馬達和隨鉆測量儀，諸如隨鉆測井儀或取心設(shè)備等其他工具也可以同時下井，進行常規(guī)鉆井的任何作業(yè)。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心（1）泥漿泵的驅(qū)動泥漿泵由直接安裝在曲軸上的徑向活塞馬達驅(qū)動。由于是直接驅(qū)動總成，所以去掉了活塞軸而用大齒輪代替了飛輪，從而降低了泥漿泵的復(fù)雜性和重量。泥漿泵可以在安全運轉(zhuǎn)(yùnzhuǎn)的情況下降低到零轉(zhuǎn)/分，以便進行漏失測試等試驗。泥漿泵有一獨立的、電驅(qū)動的潤滑系統(tǒng)，保證了了在各種速度下的潤滑。驅(qū)動泥漿泵的液壓馬達在閉環(huán)系統(tǒng)損壞的情況下，可由開環(huán)系統(tǒng)提供動力。從而使得即便是在井場的主發(fā)電機停止供電的情況下，仍能保證鉆井液的循環(huán)。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟(jīngjì)技術(shù)研究中心2.下鉆和回收工具為了安裝和拆卸井下鉆具組合，使用了一種專門設(shè)計的鋼絲繩下入和回收設(shè)備。水龍頭可防止辮狀鋼絲繩旋轉(zhuǎn)(xuánzhuǎn)打結(jié)，所以在鋼絲繩作業(yè)期間可以轉(zhuǎn)動套管。當(dāng)鋼絲繩的拉力達到20000磅（9t）時，應(yīng)急剪切接頭提供垂直拉力釋放在縮經(jīng)條件下產(chǎn)生的鎖定力保證斷開連接。精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心3.鉆頭和管下擴眼器用套管和可回收式鋼絲繩鉆具鉆井時要求切削結(jié)構(gòu)要小到能穿過套管同時又能鉆出比套管外經(jīng)大的井眼。這要通過小直徑的領(lǐng)眼鉆頭和后面的管下擴眼器來完成。用牙輪鉆頭和PDC鉆頭進行過試驗，也用兩臂和三臂PDC管下擴眼器進行過下井試驗。用安裝在套管上的PDC鉆鞋下過幾次井，采用PDC鉆鞋就不需要(xūyào)井下擴眼器了。試驗中沒有遇到不能使用PDC鉆鞋的硬地層，但認為可回收式牙輪鉆頭更適合這種鉆井工藝。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心影響套管(tàoɡuǎn)鉆井的因素

影響套管鉆井的大多數(shù)因素可用常規(guī)鉆井技術(shù)來對付，但有三種情況（屈曲、疲勞(píláo)和水馬力）需要專門介紹：精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心套管(tàoɡuǎn)鉆井與常規(guī)鉆井的最大曲別是套管(tàoɡuǎn)鉆井不用鉆鋌來提供鉆壓。多年來，對司鉆的教育就是鉆井時要下鉆鋌以保證鉆柱不被屈曲損壞。那么擺在我們面前的一個問題就是在不使用鉆鋌的情況下怎樣有效地進行套管(tàoɡuǎn)鉆井作業(yè)。在套管(tàoɡuǎn)產(chǎn)生屈曲前，套管(tàoɡuǎn)的下部只支撐有限的壓縮載荷。當(dāng)壓縮載荷和套管(tàoɡuǎn)/井眼產(chǎn)生足夠大的彎曲扭矩時套管(tàoɡuǎn)產(chǎn)生屈曲。在產(chǎn)生屈曲后，套管(tàoɡuǎn)在沒有橫向支撐的情況下能夠支撐壓縮載荷，但這不意味著套管(tàoɡuǎn)在結(jié)構(gòu)上會有損壞。套管(tàoɡuǎn)周圍的井壁可為套管(tàoɡuǎn)提供橫向支撐以限制套管(tàoɡuǎn)在任何給定參數(shù)下產(chǎn)生橫向偏移。

精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心事實上，套管屈曲沒有對套管造成結(jié)構(gòu)上的損壞，但屈曲造成的兩種作用可能造成套管損壞。第一，套管與環(huán)空之間的橫向接觸力可以造成套管磨損，并增加套管旋轉(zhuǎn)的扭矩。第二，套管的屈曲會在井眼內(nèi)形成彎曲幾何形狀，這就增加了套管的應(yīng)力而且可能增加了產(chǎn)生(chǎnshēng)橫向振動的趨勢。精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心當(dāng)套管(tàoɡuǎn)柱剛開始產(chǎn)生屈曲時，套管(tàoɡuǎn)逐漸偏斜成二維的正弦波形（正弦波形屈曲），而當(dāng)軸向載荷增加時，套管(tàoɡuǎn)將在井眼內(nèi)形成螺旋形屈曲。圖出示了基本屈曲公式所計算出9.5磅/英寸的41/2英寸套管(tàoɡuǎn)在61/4英寸井眼中以及23磅/英寸的7英寸套管(tàoɡuǎn)在81/2英寸井眼中產(chǎn)生螺旋形屈曲所需要的載荷。精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心屈曲曲線指出了套管產(chǎn)生了屈曲載荷，但不能告訴我們鉆進時在何種條件下套管將損壞以及引起其他問題。從鉆井工程的觀點出發(fā)，控制整個井下鉆井過程(guòchéng)用以維持套管的完整性和鉆井效率是重要的。這一過程(guòchéng)的第一步是篩選出在特殊的井眼條件下屈曲是否嚴重。如果管材產(chǎn)生屈曲要準確地評價屈曲對接觸力和應(yīng)力的影響。精品資料中國(zhōnɡɡuó)石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心2.疲勞(píláo)疲勞損壞是在應(yīng)力量級低于彈性(tánxìng)強度情況下的周期性載荷引起的。在周期性載荷下，在高應(yīng)力點上出現(xiàn)小的裂隙，在橫截面能支撐靜態(tài)載荷之前，裂隙在管體內(nèi)擴大。引起疲勞損壞循環(huán)應(yīng)力的數(shù)量取決于應(yīng)力因子的數(shù)量，但從幾個到無限大的周期應(yīng)力范圍是可以確定的。疲勞損壞對局部條件是十分敏感的。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心鉆柱的疲勞損壞一般是由振動彎曲載荷造成的而不是扭轉(zhuǎn)載荷造成的。疲勞損壞主要發(fā)生(fāshēng)在鉆柱的底部而不是扭轉(zhuǎn)載荷造成的。疲勞損壞主要發(fā)生(fāshēng)在鉆柱的底部而不是發(fā)生(fāshēng)在靜張應(yīng)力較高的頂部。在多數(shù)情況下，裂隙在鉆柱斷裂前將產(chǎn)生漏失，因此發(fā)現(xiàn)大多數(shù)沖蝕是由疲勞裂隙引起的。損壞常常發(fā)生(fāshēng)在接頭的絲扣部位或者在鉆柱的卡瓦卡緊面上。已有大量關(guān)于應(yīng)付管體和鉆柱組件在工程中疲勞的相關(guān)文獻，但是關(guān)于套管和套管接頭疲勞情況的資料較少，其原因是過去沒有研究和報道套管產(chǎn)生疲勞的條件。目前已開始對套管疲勞進行研究，最新的研究成果是海上生產(chǎn)立管的疲勞研究成果，但對套管鉆井來說，套管的疲勞研究可能是最重要的。精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心3.水馬力(mǎlì)

液流通道的幾何形狀使套管鉆井(zuànjǐnɡ)與常規(guī)鉆井(zuànjǐnɡ)之間產(chǎn)生了另一個巨大的差異。液流通過的套管的內(nèi)徑較大而且是不受限制的，所以在套管內(nèi)產(chǎn)生很小的壓力降。套管鉆井(zuànjǐnɡ)的環(huán)形空間是一個限制條件較高的液流通道；所以液流通過后壓力損失較高。當(dāng)液流受到較大的限制時，液流也變得更加均勻，所以從套管鞋到井口的環(huán)空速度是接近穩(wěn)定的。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心這就為在低排量下清潔井眼提供了方便條件，但是鉆井液性能必須合適，而且必須有合適的水力能量以清潔鉆頭和下部擴眼器。既使在較高的環(huán)空速度下，活動套管對保持井眼清潔仍然是重要的。由于地層強度(qiángdù)和壓力環(huán)境而被迫使用較高的當(dāng)量鉆井液密度極限時必須考慮這些因素。在多數(shù)套管鉆井條件下，盡管使用較低的排量，套管鉆井的當(dāng)量鉆井液密度要高于常規(guī)鉆井的當(dāng)量鉆井液密度。精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心第二節(jié)威德福公司的套管鉆井技術(shù)威德福公司開發(fā)了一種套管鉆井系統(tǒng)（DwC），其鉆井原理與Tesco公司的套管原理相似。該系統(tǒng)的獨特之處是使用了可鉆式鉆鞋。威德福公司的套管鉆井技術(shù)在海上進行過試驗和使用，但主要是用來打表層套管井段，到目前為止，已在2000個井段的鉆井中使用了這種鉆鞋。據(jù)威德福公司稱，由于DwC系統(tǒng)不含復(fù)雜精密的井下設(shè)備，所以其鉆井時間和作業(yè)成本降低的幅度(fúdù)超過了15%。特別是在深水鉆井作業(yè)中，DwC系統(tǒng)是一種經(jīng)濟有效的鉆井新技術(shù)精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心精品資料中國(zhōnɡɡuó)石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟(jīngjì)技術(shù)研究中心威德福公司根據(jù)現(xiàn)有的撈矛設(shè)計思想，開發(fā)出效率更高的從套管內(nèi)部和外部同時鎖緊套管的連接方法。連接器設(shè)有內(nèi)密封，直接連接到頂驅(qū)裝置上，并強行下入到套管頂部，旋轉(zhuǎn)一個半交叉(jiāochā)傳動機構(gòu)，右旋鎖緊套管，夾持套管柱并傳遞扭矩，左旋則放松工具。新工具的頂部設(shè)有止推環(huán)，以確保在套管內(nèi)部正確位置嚙合。應(yīng)用這種方法大大降低了套管的連接時間，大幅度節(jié)省了鉆井作業(yè)時間。精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心據(jù)統(tǒng)計，2000年1月以來，威德福公司已經(jīng)應(yīng)用DwC系統(tǒng)進行了100多項作業(yè)，應(yīng)用這項技術(shù)的公司包括加州聯(lián)合油公司、雪弗龍公司和菲力普斯公司。這種旋轉(zhuǎn)套管鉆井系統(tǒng)已經(jīng)在印度尼西亞、澳大利亞和挪威等地取得了100%的成功。值得注意的是，威德福公司應(yīng)用套管鉆井技術(shù)取得的這些成功僅限于海上表層套管的鉆進，在生產(chǎn)層和硬地層的鉆進還需要進一步在技術(shù)和工具上進行改進和創(chuàng)新。大港油田灘海工程公司與美國(měiɡuó)阿帕奇公司合作在渤海灣進行了25井次的表層套管井段的套管鉆井作業(yè)。其中莊海5井的套管鉆進深度達到了263.92m，創(chuàng)造了渤海灣套管鉆井的深度紀錄。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心尾管鉆井(zuànjǐnɡ)技術(shù)

早在1996年，貝克休斯公司就發(fā)表過尾管鉆井(套管鉆井)的論文。尾管鉆井系統(tǒng)是用尾管或套管作為鉆桿的一種鉆井工具。尾管鉆井系統(tǒng)可在因地層坍塌和嚴重壓差造成卡鉆時使用。研制這種鉆井系統(tǒng)的目的是解決在印尼易發(fā)生井眼失穩(wěn)的Arun油田的鉆井問題。該油田的枯竭高滲儲層上履著高壓頁巖層和含鹽水砂巖儲集層。因為一旦鉆頭穿過高壓蓋層而進入枯竭層后就會發(fā)生漏失，最終導(dǎo)致靜水壓力下降，往往(wǎngwǎng)造成頁巖垮塌和卡鉆。降低靜水壓頭還能誘發(fā)淺層的含鹽水砂層侵入井眼。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心尾管鉆井系統(tǒng)(xìtǒng)的組件

尾管鉆井系統(tǒng)由尾管鉆具、尾管柱和尾管懸掛器組成。1.尾管鉆具尾管鉆具安裝在鉆井尾管的底部。鉆具的旋轉(zhuǎn)與尾管的旋轉(zhuǎn)無關(guān)。尾管鉆具由外部取心鉆頭、連接在尾管上的旋轉(zhuǎn)總成(zǒnɡchénɡ)和鉆頭等組成。在完成鉆進后，內(nèi)總成(zǒnɡchénɡ)收回而外總總成(zǒnɡchénɡ)（即尾管）留在井下。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心內(nèi)管柱總成(zǒnɡchénɡ)

內(nèi)管柱總成由PDC領(lǐng)眼鉆頭、花鍵公短節(jié)、井下馬達、助推器或緩沖短節(jié)、鉆桿和尾管懸掛器組成。領(lǐng)眼鉆頭安狀在外總成的取心鉆頭內(nèi)。領(lǐng)眼鉆頭和取心鉆頭以同一轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)?；I公扣短節(jié)罩住了可回收驅(qū)動滑鍵，而可回收驅(qū)動滑鍵的作用是把馬達的扭矩傳遞到外總成。井下馬達提供了切削扭矩并驅(qū)動轉(zhuǎn)鉆頭旋轉(zhuǎn)。因此，頂驅(qū)帶動鉆柱旋轉(zhuǎn)要限制在約50轉(zhuǎn)/分以使其正好克服尾管和鉆桿的滑動阻力。就外管柱而言，助推器或減振短節(jié)對內(nèi)鉆桿具起一個(yīɡè)動態(tài)的長段懸掛作用，借此補償內(nèi)總成和外總成之間的熱膨脹差。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟(jīngjì)技術(shù)研究中心外總成(zǒnɡchénɡ)外總成的部件包括PDC取心鉆頭、滑鍵陰接頭、吊軸承短節(jié)、連頂短節(jié)、尾管懸掛器的外總成。取心鉆頭除具有切削巖石作用外還對內(nèi)總成的領(lǐng)眼鉆頭起導(dǎo)向作用?；I陰螺紋由供總成伸縮的鍵槽和可伸縮式公滑鍵組成。吊軸承短節(jié)提供縱向(zònɡxiànɡ)拉伸懸浮和徑向?qū)蚓焚Y料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心尾管尾管鉆井系統(tǒng)使用的套管為7英寸標(biāo)準套管、35磅/英尺和41磅/英尺的三種(sānzhǒnɡ)套管，套管的接頭是用絲扣連接。連接扭矩范圍是10000～12500英尺－磅。精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心尾管懸掛(xuánguà)器尾管懸掛器與內(nèi)管柱相連接。鉆井時旋轉(zhuǎn)外管柱總成和鉆桿。完成鉆井后，下入尾管懸掛器。然后啟動工具使之與尾管拆開。使用了幾種類型(lèixíng)的水力坐封懸掛器都取得成功。根據(jù)含鹽水砂巖層的位置可用整體的尾管頂部封隔器下入懸掛器。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心日期客戶所在地油田井號尾管長度，米套管尺寸，英寸總深米鉆進距離(米)鉆進時間井斜角狗腿嚴重度/100英尺備

注1995.6Mobil印尼ArunC-1-1649373264249小時56070首次應(yīng)用，1995.9Mobil印尼ArunC-11-8B912732362516小時53080

1995.12Mobil印尼ArunC-1－121024734626033小時51080

1997.10Mobil印尼ArunC-11－69157306212．89小時38020

1997.11Amoco挪威Valhall2/8-F17208095/83570191.5小時67020首次使用95/8英寸尾管鉆井系統(tǒng)1997.12Mobil印尼ArunC-Iv-9808732650.82小時43020

1998.1Amoco挪威Valhall2/8-F11144595/82669173小時630――

1998.1Mobil印尼ArunC-11－3B806730275.816小時36030

1998.2Amoco挪威Valhall2/8-A-19A160075/843025.83小時6001.50

1998.3Mobil印尼ArunC-1-88377320210.4――390――

1998.5Amoco挪威Valhall2/8-F14135395/82575122小時302.50

1998.10Mobil印尼ArunC-11－216557355627.437.8小時6302.80

1998.11Mobil印尼ArunC-IV-4ST75873325296小時380――

1999.3BPA挪威Valhall2/8-F10149295/8284292小時52030

1999.3BPA挪威Valhall2/8-F-16245195/841961.51.5小時560560

精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心連續(xù)管鉆井(zuànjǐnɡ)技術(shù)的新進展連續(xù)管鉆井技術(shù)的應(yīng)用始于90年代初。近幾年連續(xù)管鉆井技術(shù)發(fā)展較快，在鉆機、鉆具、鉆井液設(shè)計和鉆井理論等方面都有很很大的進展。這些新進展使連續(xù)管鉆井技術(shù)向成熟化邁進了一大步，并進一步拓寬了連續(xù)管鉆井的服務(wù)(fúwù)市場。下面我們介紹這些新進展。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心連續(xù)管鉆井(zuànjǐnɡ)設(shè)備1.連續(xù)管連續(xù)管是一種高強度和高韌性的管材，卷在滾筒上。目前，美國有三家制造連續(xù)管的公司，即精密管技術(shù)公司（PrecisePipeInc）、優(yōu)質(zhì)管公司（QuantityPipeInc）和西南管子公司（SouthwestPipePlc）。連續(xù)管制造技術(shù)的進展主要表現(xiàn)在以下幾個方面：1)連續(xù)管直徑不斷加大，由1/2in管發(fā)展(fāzhǎn)到65/8in管。2)制造材料由碳鋼發(fā)展(fāzhǎn)到優(yōu)質(zhì)合金鋼、鈦合金等合金材料和復(fù)合材料。3)由低強度發(fā)展(fāzhǎn)到高強度。連續(xù)管的強度由60年代早期的345MPa，發(fā)展(fāzhǎn)到90年代中期的屈服強度超過960MPa，抗拉強度超過1030MPa。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心連續(xù)(liánxù)管鉆機精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心數(shù)據(jù)和動力傳輸熱塑復(fù)合(fùhé)連續(xù)管殼牌國際勘探和生產(chǎn)公司與航空(hángkōng)開發(fā)公司于1999年在熱塑復(fù)合連續(xù)管的基礎(chǔ)上開始研制數(shù)據(jù)和動力傳輸熱塑復(fù)合連續(xù)管。數(shù)據(jù)和動力傳輸熱塑復(fù)合連續(xù)管的主要原理是把光導(dǎo)纖維或銅導(dǎo)線埋在復(fù)合連續(xù)管的管體中。這種動力和數(shù)據(jù)傳輸連續(xù)管的幾何形狀如下圖所示。它由熱塑襯管和纏繞在外面的碳或玻璃熱塑復(fù)合物層組成。中層含有三根銅質(zhì)導(dǎo)線，導(dǎo)線被玻璃復(fù)合層隔開。碳復(fù)合物層的作用是提供強度、剛度和電屏蔽。而玻璃復(fù)合物的作用是保證強度和電隔離。外層是一保護層。

精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心這種動力和數(shù)據(jù)傳輸連續(xù)管可載何1.5KV的電壓，輸出功率為20KW，輸出距離為7公里，耐溫為150℃。動力和數(shù)據(jù)傳輸連續(xù)管由幾根有限長度復(fù)合連續(xù)管組成。因此在每根連續(xù)管之間要有接頭(jiētóu)。這種接頭(jiētóu)要能連接每根獨立的動力和數(shù)據(jù)傳輸連續(xù)管而且能夠傳輸力的載荷和電力。該公司研制的接頭(jiētóu)采取了鋼-鋼的連接。連接由內(nèi)金屬部件和管子的端部組成。圖6-2是復(fù)合管的鋼體連接結(jié)構(gòu)。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心動力和數(shù)據(jù)傳輸復(fù)合連續(xù)(liánxù)管的主要用途是電動鉆井。石油工業(yè)界正在努力研制電動鉆井馬達，且在未來1～2年內(nèi)就會有產(chǎn)品上市。這種馬達的主要優(yōu)點是壽命長，其壽命約為2000個小時。這種馬達除其轉(zhuǎn)速與泥漿排量無關(guān)外，而且其轉(zhuǎn)速是可以調(diào)整的，以適應(yīng)不同的地層而不影響水馬力。通常使用這種馬達都是用下在連續(xù)(liánxù)管內(nèi)的電纜來完成的，但這可能限制排量或增加循環(huán)壓力。而管體結(jié)構(gòu)內(nèi)埋有電纜的動力和數(shù)據(jù)傳輸連續(xù)(liánxù)管能克服這一問題。精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心井下鉆具(zuànjù)和鉆具(zuànjù)組合的新進展XL技術(shù)公司研制成功一種用于連續(xù)管鉆井的電動井下鉆具組合。這種連續(xù)管電動井下鉆具組合與常規(guī)連續(xù)鉆井技術(shù)相比有很多優(yōu)點。其主要優(yōu)點是：（1）驅(qū)動動力不是鉆井液。（2）對所采用的鉆井液要求低，是欠平衡鉆井和海上鉆井的理想工具。（3）可在高溫下作業(yè)。（4）用閉環(huán)鉆井時能即時(jíshí)反饋測量數(shù)據(jù)，可對電動馬達進行靈活控制，因而可使鉆井效率達到最佳。（5）使用電纜可把實時測量數(shù)據(jù)傳送到井口。（6）馬達的壽命較長。（7）振動減輕。（8）馬達的旋轉(zhuǎn)方向是可逆的。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心用于連續(xù)管鉆的一種(yīzhǒnɡ)新的導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)Sperry-sun鉆井服務(wù)公司為連續(xù)管鉆井設(shè)計了一種(yīzhǒnɡ)新的導(dǎo)向鉆具組合。這種導(dǎo)向鉆具組合由專門設(shè)計的下部陽螺紋泥漿馬達和長保經(jīng)的PDC鉆頭組成。由于把鉆頭和馬達作為一個系統(tǒng)，因此克服了定向限制。長保徑結(jié)構(gòu)的鉆頭起一個近鉆頭穩(wěn)定器的作用，因此能大幅度降底振動，提高了井眼質(zhì)量和機械鉆速。下部陽螺紋泥漿馬達有一特制的軸承組和軸，與長保徑鉆頭匹配時，能降低馬達的彎曲角而不影響定向性能。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心目前在大尺寸井眼（大于6英寸）中的現(xiàn)場試驗證明這種新的井下鉆具組合具有下列優(yōu)點：（1）加快了鉆速；（2）提高了井眼質(zhì)量；（3）井眼清潔性能好；（4）降低井下振動(zhèndòng)；（5）提高了機械鉆速；（6）延長了鉆頭壽命；（7）設(shè)備的可靠性較高。精品資料中國(zhōnɡɡuó)石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心用CTD鉆井(zuànjǐnɡ)技術(shù)在超高壓層側(cè)鉆CTD在阿拉斯加北坡的過油管鉆井中起重要作用。阿科阿拉斯加公司成功(chénggōng)地應(yīng)用連續(xù)管側(cè)鉆在超高壓層中打了三口井。鉆井過程中使用了超小井眼定向井鉆井系統(tǒng)，并結(jié)合非常規(guī)方法維持過平衡條件，使三口井都獲得成功(chénggōng)。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心所側(cè)鉆的三口井都有相似的幾何形狀，其生產(chǎn)油管都為31/2英寸(yīngcùn)，所以需要使用23/8英寸(yīngcùn)的CTD鉆柱鉆23/4英寸(yīngcùn)的裸眼井眼。三口井的初始油層壓力為9磅/加侖的當(dāng)量泥漿比重。油田經(jīng)強化注水，加上在注采井網(wǎng)中采取了關(guān)井措施而導(dǎo)致油田出現(xiàn)了過壓期。據(jù)測試，這三口井的壓力達3750~4100磅/英寸(yīngcùn)2。在目前該層段所需要的壓井泥漿比重為11.9～13.4磅/加侖。三口井的最低儲層壓力為3750磅/英寸(yīngcùn)2或11.4磅/加侖的當(dāng)量泥漿比重。而典型的過平衡CTD鉆井液最少要比儲層壓力高0.5磅/加侖，或達到11.9磅/加侖。精品資料中國石油集團經(jīng)濟(jīngjì)技術(shù)研究中心所側(cè)鉆的三口井都有相似的幾何形狀，其生產(chǎn)油管都為31/2英寸，所以需要使用23/8英寸的CTD鉆柱鉆23/4英寸的裸眼井眼。三口井的初始油層壓力為9磅/加侖的當(dāng)量泥漿比重。油田經(jīng)強化注水，加上在注采井網(wǎng)中采取了關(guān)井措施而導(dǎo)致(dǎozhì)油田出現(xiàn)了過壓期。據(jù)測試，這三口井的壓力達3750~4100磅/英寸2。在目前該層段所需要的壓井泥漿比重為11.9～13.4磅/加侖。三口井的最低儲層壓力為3750磅/英寸2或11.4磅/加侖的當(dāng)量泥漿比重。而典型的過平衡CTD鉆井液最少要比儲層壓力高0.5磅/加侖，或達到11.9磅/加侖。精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心增加連續(xù)(liánxù)管鉆井位移的新工具

應(yīng)用大位移井可增加油層的泄油面積，增加產(chǎn)量，改善生產(chǎn)管理和提高(tígāo)油田的經(jīng)濟效益。在北海的挪威，丹麥和英國海域大位移井發(fā)展迅速。在使用CTD鉆井時，由于連續(xù)管與井眼間的摩擦力，阻制了水平位移的增加。大位移技術(shù)公司和Bjφrnar公司研制成功降磨阻器。降磨阻工具是一種有機械閥的雙作用液壓缸。這種降磨阻器可使鉆具進行微小的往復(fù)運動。使用時把降磨阻器連接在鉆具總成的上方。在降磨阻器的作下使連續(xù)管產(chǎn)生縱向振動。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心可把降磨阻器視為一個帶有回流閥的雙作用液壓缸。當(dāng)把鉆井液泵入降磨阻器時，在鉆井液的壓力作用下產(chǎn)生振動。典型的活塞長度為50～100mm，其具體長度為要視負荷條件而定，振動頻率為2～8Hz。產(chǎn)生振動的鉆井液排量與活塞的長度成反比，一般為100～150升/分，使用傍通閥后可使排量大幅度上升。降磨阻器向下方的井下鉆具組合和上方的連續(xù)(liánxù)管傳送振動，可有效地降低磨擦力，增加連續(xù)(liánxù)管的有效長度。降磨阻器的作業(yè)原理如圖6-7所示。精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心用連續(xù)管和欠平衡(pínghéng)鉆井技術(shù)打水平井

加拿大Apache公司成功地把欠平衡和連續(xù)管鉆井技術(shù)結(jié)合起來，在水平井段中進行無地層損害鉆井，以提高氣井產(chǎn)量。在鉆井期間，維持欠平衡條件，使氣體流入井眼，防止因地層損害對產(chǎn)氣量造成影響。這將導(dǎo)致更高的油井產(chǎn)能，克服了對復(fù)雜鉆井液體系和補救措施的需求。欠平衡鉆井還增了機械鉆速，延長(yáncháng)了鉆頭壽命而且可以防止漏失和壓差長鉆。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心在鉆井期間(qījiān)，維持欠平衡條件，使氣體流入井眼，防止因地層損害對產(chǎn)氣量造成影響。這將導(dǎo)致更高的油井產(chǎn)能，克服了對復(fù)雜鉆井液體系和補救措施的需求。欠平衡鉆井還增了機械鉆速，延長了鉆頭壽命而且可以防止漏失和壓差長鉆。在水平中應(yīng)用欠平衡鉆井技術(shù)時，不僅有上述優(yōu)點而且還有進行時實評價的優(yōu)勢。在鉆水平井段期間(qījiān)進行生產(chǎn)測試可以作為導(dǎo)向鉆井的一種輔助手段，也可對油氣層進行評價。為了完全發(fā)揮欠平衡鉆井的效益，Apache公司發(fā)現(xiàn)連續(xù)管鉆井將是一種最佳選擇方法。連續(xù)管是一種新技術(shù)，特別是用于欠平衡鉆井作業(yè)時有特殊的優(yōu)勢。在對付高壓井時，安全是主要原則。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究(yánjiū)中心由于鉆柱是連續(xù)的，不需要接單根。只有在換井下鉆具組合時，鉆柱才暴露在井隊人員面前。不接單根的另一優(yōu)點是可保持連續(xù)的循環(huán)壓力，避免了接單根時產(chǎn)生的壓力波動。下在連續(xù)管內(nèi)的電纜可進行實時定量測試、環(huán)空壓力測試和自然伽馬測量。實時測量使我們可更好地控制鉆具，以保證井眼軌跡保持在油層內(nèi)并連續(xù)維持欠平衡。當(dāng)然連續(xù)管鉆井本身也有缺點，特別是鉆柱曲屈和“鎖閉”以及井眼直徑和馬達的能力對達到設(shè)計水平井段的長度形成限制。但是連續(xù)管鉆井的優(yōu)點超過(chāoguò)了這些限制。精品資料中國(zhōnɡɡuó)石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心混合(hùnhé)鉆機荷蘭的NAM公司使用了一種混合鉆機(zuànjī)，伽利略混合鉆井裝置。這種鉆機(zuànjī)既可以使用連續(xù)管又可以使用鉆桿。在使用鉆桿鉆井方式時，這種鉆機(zuànjī)只能下入和起出一根鉆桿（不能以立根方式起出和下入），而且要使用動力水龍頭來驅(qū)動鉆機(zuànjī)旋轉(zhuǎn)。隨著短半徑連續(xù)管井下鉆具組合的發(fā)展，將克服連續(xù)管鉆井對常規(guī)鉆機(zuànjī)的需求，其原因是混合鉆機(zuànjī)將能代替那些能在鹽層下面的儲層頂部側(cè)鉆的各種尺寸和短半徑井底具組合。

精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心該公司所選擇的混合鉆機為一臺結(jié)構(gòu)新穎的樣機。該鉆井裝置的特點是用連續(xù)管和接單根兩種方業(yè)方式時使用同一主驅(qū)動機械(jīxiè)，注入頭具有2萬磅的推力。精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心加拿大對用連續(xù)管以欠平衡(pínghéng)方式打含硫化氫氣井的一些推薦做法

在油氣鉆井中，使用連續(xù)管的比例在不斷增加，包括了那些要求苛刻的含硫化氫環(huán)境。石油工業(yè)界和管理機關(guān)已認識認到，目前缺少一份用聯(lián)續(xù)管以欠平衡鉆含硫化氫氣井的指南。在制定這種指南時不允許有一些懸而未決的問題。在鉆濕硫化氫氣井過程中安全和可靠的關(guān)鍵因素是連續(xù)管的完整性。已作了大量的室內(nèi)試驗和小規(guī)模的研究，并采集了標(biāo)準的NACE樣品。這些試驗沒有明確(míngquè)地指出，在不使用防腐劑的情況下，連續(xù)管的鋼材可以在含硫化氫環(huán)境中使用。更多的試驗指出，需要制定一部連續(xù)管鉆含硫化氫氣井的指南。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心在油氣鉆井中，使用連續(xù)管的比例在不斷增加，包括了那些要求苛刻的含硫化氫環(huán)境。石油工業(yè)界和管理機關(guān)已認識認到，目前(mùqián)缺少一份用聯(lián)續(xù)管以欠平衡鉆含硫化氫氣井的指南。在制定這種指南時不允許有一些懸而未決的問題。在鉆濕硫化氫氣井過程中安全和可靠的關(guān)鍵因素是連續(xù)管的完整性。已作了大量的室內(nèi)試驗和小規(guī)模的研究，并采集了標(biāo)準的NACE樣品。這些試驗沒有明確地指出，在不使用防腐劑的情況下，連續(xù)管的鋼材可以在含硫化氫環(huán)境中使用。更多的試驗指出，需要制定一部連續(xù)管鉆含硫化氫氣井的指南。精品資料中國石油集團(jítuán)經(jīng)濟技術(shù)研究中心加拿大的西部盆地產(chǎn)含硫油和氣已有35年的歷史。氣井中硫化氫的含量經(jīng)常超過25%。自1994年以來，鉆井工業(yè)界在直井和水平井中使用欠平衡鉆井技術(shù)以便使井眼進入壓力枯竭油層和差油層。當(dāng)在含硫化氫油氣田進行欠平衡鉆井的機會出現(xiàn)時，加拿大石油工業(yè)界大踏步地迎接了這一挑戰(zhàn)。然而(ránér)兩次大規(guī)模井噴引起了政府對這一公眾安全問題的重視。阿伯塔省能源和公共事業(yè)局要求根據(jù)這種新的情況，制定出一種新的標(biāo)準做法。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)(jìshù)研究中心在酸性(suānxìnɡ)環(huán)境中連續(xù)管的管理

在過去的9年中，連續(xù)管業(yè)界已開始對市場上的各種連續(xù)管產(chǎn)品的疲勞響應(yīng)進行了研究，但這些研究都限于無硫條件。為了獲得充分的數(shù)據(jù)進行靜態(tài)分析，對已知鋼級的材料最少要進行100次疲勞試驗。近些年來由于手段增加，這種試驗有增長的趨勢。目前已有適用的數(shù)據(jù)庫和大量的專門技能去預(yù)測當(dāng)腐蝕不是主要原因(yuányīn)時出現(xiàn)疲勞損壞的可能性。當(dāng)點狀腐蝕和叢式腐蝕點影響了鋼材的疲勞壽命時，其疲勞壽命要降低4倍。連續(xù)管是一項在作業(yè)過程中管體彎曲成塑性狀態(tài)的技術(shù)。在井中連續(xù)管材料的殘余應(yīng)力與材料的屈服值一樣高。然而在欠平衡條件下連續(xù)管系統(tǒng)的力學(xué)特性給我們了一些鼓勵以便去研究冶金學(xué)。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心制造(zhìzào)和其他方面的進步積極開發(fā)用于酸性條件的連續(xù)管新產(chǎn)品有兩大主要標(biāo)志。然而，長期暴露在鉆井環(huán)境中的連續(xù)管沒有很大的進步。根據(jù)常規(guī)經(jīng)驗，70Ksi鋼級的連續(xù)管防硫性能最好。研究指出，80Ksi的連續(xù)管具有良好應(yīng)力容限。另外(lìnɡwài)還有一個結(jié)論即低周期應(yīng)變對靜態(tài)試驗沒有很大的影響。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心除通過可靠的室內(nèi)試驗方法從現(xiàn)有的高級產(chǎn)品中選擇新的連續(xù)管外，鉆井承包商必須有質(zhì)量保證以便把連續(xù)管在酸性氣井中可能出現(xiàn)的疲勞損壞降到最低程都。連續(xù)管材料的選擇、承包商鉆機的結(jié)構(gòu)、鉆井液體系和每口井的情況將影響連續(xù)管鉆柱的壽命。需要良好腐蝕疲勞測試軟件以檢驗連續(xù)管產(chǎn)品在酸性氣井中的使用情況。最后(zuìhòu)，石油工業(yè)界必須正視對各種尺寸試樣進行疲勞壽命試驗的需求。精品資料中國石油(shíyóu)集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心連續(xù)管鉆井理論的發(fā)展(fāzhǎn)

（一）連續(xù)管鉆井的振動分析

在普拉德霍灣，用CTD側(cè)鉆可以降低鉆井成本。但使用(shǐyòng)這種鉆井方法時MWD經(jīng)常損壞。井下工具損壞如此頻繁已成為日?？紤]的問題。通常，人們認為過度振動是井下工具損壞的重要原因。唯一的解決方法是制造更耐用的工具。精品資料中國石油集團經(jīng)濟技術(shù)研究中心在實踐過程中，Sperry-Sun鉆井服務(wù)公司對因井眼尺寸造成的振動進行了確定。如有一口(yīkǒu)井的水平井段中，設(shè)計是在前1000英尺使用4,125英寸的雙中心鉆頭，然后用常規(guī)PDC鉆頭完成最后1000英尺。鉆柱動態(tài)傳感器下在距鉆頭60英尺的井下鉆具組合中。震擊器連續(xù)在鉆柱動態(tài)傳感器下面的鉆柱中以吸收某些振動力。據(jù)記載，用雙中心鉆頭所鉆的井段是低振動的。成功地鉆到了應(yīng)該換用PDC鉆頭的深度。在第二段井段中，利用3,75英寸PDC鉆頭以低振動成功地下到井底。開始鉆進了1小時28分鐘后，MW