套管钻井一体化技术特点分析

摘要：套管钻井系统（CDS）是由Tesco钻井技术公司于1998年研制成功的。通过国内外公司的多年研究和累积数百口套管钻井的试验，套管钻井技术可以应用于各种直井、定向井、水平井和开窗侧钻井。这种钻进方式可有效的减轻油田常规钻井作业中因频繁起下钻引起的井壁坍塌、卡钻、“糖葫芦”井眼及漏失等其他问题，大幅度降低钻井时间和其他成本。

关键词：套管钻井系统;常规钻井;起下钻;成本

前言

油田在常规钻井过程中，一直存在着起下钻过程中钻井液性能改变[1]、井壁失稳、地层漏失及 “糖葫芦”井眼等问题，这些问题会引起如溢流、井涌、卡钻等井控风险，使得钻井的作业和时间成本大大增加，卡钻太严重还会造成原有井眼报废的重大事故。

套管钻井一体化技术可有效的减轻或解决这些问题。此项技术的特点是用套管代替钻杆进行钻井，可有效解决钻杆载荷过大、托压及偏磨等问题，遇到易喷易漏及异常压力层，还可以及时固井封堵异常层，保证钻井作业安全。相对钻杆钻井，省去了起下钻杆及处理钻具问题的时间，有效的缩短了钻井周期，大幅度降低了钻井的时间和作业成本。

1 套管钻井一体化技术组成

套管钻井一体化由特种钻机、套管顶部驱动装置、钢丝设备系统、套管、井下锁定装置、钻头、套管鞋等组成，分表层套管钻井、油层套管钻井及其他套管钻井等多种方式。整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等，钻头是利用钢丝绳投捞，在套管内实现钻头升降，即不提套管更换钻头钻具，同时通过分离钻头和上提套管的方式还可以进行裸眼测井，减少了起下钻所引起的井喷、卡钻等意外事故，提高了钻井安全性，降低了钻井成本。

2 套管钻井一体化技术的特点

套管钻井与常规钻杆钻井相比具有明显的优势，它是钻井工程的一次技术性革命，它有如下优点：

1.减少钻进时间。常规钻杆钻井更换钻头或改变井下钻具组合时，需将钻杆提出井眼，花费大量的起下钻时间。套管钻井是采用钢丝绳起下钻，要比常规钻杆起下钻快5～10倍，因此，因起下钻套管钻井要比常规钻杆钻井提高有效生产时间25～30%。

2.减少卡钻事故。套管钻井在动力水龙头上安装了液压式缆绳防喷器和钢丝绳密封装置，可以保证起下钻时泥浆的连续循环，加上套管钻井的井筒自始至终有套管伴随到底，大大减少了常规钻井因泥浆循环不及时造成的钻屑沉积、井壁掉块、井壁坍塌、井筒键槽和台阶的现象。因此，套管钻井可大幅度地降低钻井卡钻事故率。

3.改善井控状况。套管钻井作业时，由于井筒内始终有套管，且钻头不会泥包，所以基本不会产生常规钻井钻具起下钻时的抽汲和激动作用，大幅度降低了井控风险。

4.改善水力参数、环空上返速度和清洗井筒状况。由于套管的内径比钻杆

大，沿程水力损失大为减小。从而减小了钻机泥浆泵的配备功率。环行空间的减小提高了泥漿上返速度，改善了携屑状况。

5.可以减小钻机尺寸，简化钻机结构、降低钻机费用。由于套管钻井是单根下套管作业，可以取消二层平台和钻杆排放区域，因此，井架高度可以减小，底座的重量可以减轻，结构可以简化。对于钩载巨大的深井钻机而言，套管钻井所用钻机比钻杆钻井所用钻机从结构上、重量上要简单得多，易于搬迁和操作。加上钻机泥浆功率有所下降，因此钻机迁移成本和钻机运行费用将大幅度减少。

6.节省与钻杆和钻铤有关的采购、运输检验、维护和更换等过程有关的大

量人力、物力与其他费用。

综合以上优点可以看出，套管钻井工艺是一种全新的钻井工艺，可以大量节省钻井器材，缩短钻井和完井时间，大大减少钻井费用，减轻作业风险，其经济效益将十分显著。

3 套管钻井技术在国内外的现场应用

3.1 国外现场应用

以Tesco公司为例，自1995年开展套管钻井技术研究，1998年6月进行了首次钻井试验。从1999年到2005年，Tesco公司利用套管钻井技术共钻井300多口，其中定向井12口。套管钻井数据表明，在无事故井中用套管钻井技术可节约钻井成本10～15%，而对钻速较快的陆地井用套管钻井技术可降低钻井成本30%。

3.2 国内现场应用

以中石油公司为例[2]，截止目前，中国石油利用套管钻井技术已在中国的吉林油田、大庆油田、大港油田、河南油田等4个油田推广应用40余口井。

1.吉林油田新民、扶余等区块在表层钻进过程中易出现坍塌、漏失、掉块和下部地层压力异常等现象，造成表层套管下入困难，不得不进行起套管、划眼等作业，损失了大量的时间，浪费了资金和人力物力。于2006 年在新民及扶余地区应用了表层套管钻井技术，解决了上述问题，机械钻速提高了4%，钻井周期缩短了10%。该技术已成为吉林油田复杂地区表层钻井的常用方法。

2.2007 年大港油田滩海地区应用可钻式表层套管钻井技术，累计完成7 口井，同常规钻井相比，机械钻速提高了10%，完井周期缩短了50%，提高了钻机利用率和钻井效率，有效的降低了钻井成本。

3.吉林油田、大庆油田和中石化河南油田利用常规油层套管钻井技术，采用与常规钻井相同的井身结构，累计完成了23口井。与同地区常规钻井相比，机械钻速提高了9%，完井周期缩短了26%，钻井成本降低了11%，同时在保护储层、提高单井产能方面也展现出很强的技术优势。

4 结论

套管钻井一体化技术可有效的减轻或者解决油田在常规钻井方面存在的井壁掉块、坍塌、卡钻及套管无法下入等一系列常见问题，可以及时处理易喷易漏层及压力异常层，大幅度降低钻井风险，并能节约大量的钻井时间和经济成本，显著的提高钻井效率，在国内油田钻井方面具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 鄢捷年.钻井液工艺学[M]. 北京：中国石油大学出版社，2011：401-407.

[2] 陈文发，王力，张嵇南.吉林油田套管钻井技术研究与应用 [C].2010年钻井基础理论研究与前言技术开发新进展学术研讨会论文集，2010，32（1）：56-58.

作者简介：杨连行（1983.02—），男，工程师，本科，2007年毕业于东北石油大学石油工程系，现在从事钻井监督工作。