套管钻井设备.doc

套管钻井设备石油套管是石油钻探用重要器材，其主要器材还包括钻杆、岩心管和套管、钻铤及小口径钻进用钢管等国产套管以地质钻探用钢经热轧或冷拔制成，钢号用“地质”(DZ)表示，常用的套管钢级有 DZ40、DZ55、DZ753 种1.用途用于石油井钻探 2.种类 按 SY/T6194-96“石油套管”分短螺纹套管及其接箍和长螺纹套管及其接箍两种 3.规格及外观质量 (1)国产套管按 SY/T6194-96 规定，套管长度不定尺，其范围 8-13m但不短于 6m 的套管可以提供，其数量不得超过 20% (2)套管的内外表面不得有折叠、发纹、离层、裂纹、轧折和结疤这些缺陷应完全清除掉，清除深度不得超过公称壁厚的 12.5% (3)接箍外表面不得有折叠、发纹、离层、裂纹、轧折、结疤等缺陷 (4)套管及接箍螺纹表面应光滑，不允许有毛刺、撕破及足以使螺纹中断影响强度和紧密连接的其他缺陷 4.化学成分检验 (1)按 SY/T6194-96 规定套管及其接箍采用同一钢级含硫量＜0.045%，含磷量＜0.045% (2)按 GB222-84 的规定取化学分析样按 GB223 中有关部分的规定进行化学分析 (3)美国石油学会 ARISPEC5CT1988 第 1 版规定。

化学分析按 ASTME59最新版本制样，按 ASTME350 最新版本进行化学分析 5.物理性能检验 (1)按 SY/T6194-96 规定作压扁试验(GB246-97)拉力试验(GB228-87)及水压试验 (2)按美国石油学会 APISPEC5CT1988 年第 1 版规定作静水压试验、压扁试验、硫化物应力腐蚀开裂试验、硬度试验(ASTME18 或 E10 最新版本规定进行)、拉伸试验、横向冲击试验(ASTMA370、ASTME23 和有关标准最新版本规定进行)、晶粒度测定(ASTME112 最新版本或其他方法)钻机为利用套管钻井方法钻井，专门制造了一种钻机同常规钻机相比，该钻机有了根本性变化，钻机高度降低，与同吨位的常规钻机比重量下降 50%还增加了如下几种设备：※ 配备专门的钢丝绳绞车，能够下入和起升井下工具串；※ 安装了一个分离的游动滑车、天车、以及顶驱，以有助于通过套管下入钢丝绳；※ 在顶驱上面安装了一个钢丝绳防喷器和钢丝绳密封装置；※ 增加了套管夹紧驱动头；1）套管钻井专用钻机把常规钻机稍作改造就可完成套管钻井任务但是，用特制的钻机进行套管钻井，具有更好的经济性套管特制钻机为车载液压钻机，井架为直立单桅杆，钩载为 100 吨，5 1/2″套管可下深 3000 米，4 1/2″套管可下深3960 米，钻机功率为 820kW。

钻机配套绞车为单鼓液压绞车，是由两个125kW 液马达拖动，钢丝绳直径为 22.2 毫米，提升力为 100 吨钻机配套盘式刹车为双盘四钳液压盘式刹车钻机还配置了用来起下井下工具串的专用绞车，该绞车为液压绞车，最大提升力为 20 吨，钢丝绳直径为 16 毫米，提升速度为 120 米/分钟该钻机为车载钻机，整套钻机只需 7 辆车即可完成迁移2）顶驱、天车、游车套管钻井专用顶驱配置了 Tesco 250 HMI 液压顶驱，钩载为 250 吨，输出扭矩 21，000N．m，最大转速 220rpm该顶驱增设了适应套管钻井所需的钢丝绳防喷器和钢丝绳密封器液压式钢丝绳防喷器和钢丝绳密封器安装在顶驱的上端，与水龙头冲管相通在水龙头和游车之间加装液压式钢丝绳防喷器，主要是为了加强井控钢丝绳密封器使钻机更能适应井下工具串的泵送作业套管钻井专用钻机配置了中开分体式天车、游车，与常规钻机的天车、游车不同中开分体式天车、游车主要是用来适应套管钻井中钢丝绳起下钻作业3）套管驱动头在套管钻井中，套管被用来传递扭矩顶驱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，在顶驱输出轴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，由内部卡瓦夹紧，钻机的扭矩由顶驱主轴传到套管驱动头上，再由套管驱动头传到套管上，套管的丝扣不参加扭矩的传递套管驱动头有三个功能，一是起到起升作用，二是传递扭矩，三是密封钻井循环泥浆相关链接钻头 钻头主要分为：刮刀钻头；牙轮钻头；金刚石钻头；硬质合金钻头；特种钻头等衡量钻头的主要指标是：钻头进尺和机械钻速钻机八大件 钻机八大件是指：井架、天车、游动滑车、大钩、水龙头、绞车、转盘、泥浆泵钻柱组成及其作用 钻柱通常的组成部分有：钻头、钻铤、钻杆、稳定器、专用接头及方钻杆钻柱的基本作用是：(1)起下钻头；(2)施加钻压；(3)传递动力；(4)输送钻井液；(5)进行特殊作业：挤水泥、处理井下事故等钻井液的性能及作用 钻井液的性能主要有：(1)密度；(2)粘度；(3)屈服值；(4)静切力；(5)失水量；(6)泥饼厚度；(7)含砂量；(8)酸碱度；(9)固相、油水含量钻井液是钻井的血液，其主作用是：1)携带、悬浮岩屑；2)冷却、润滑钻头和钻具；3)清洗、冲刷井底，利于钻井；4)利用钻井液液柱压力，防止井喷；5)保护井壁，防止井壁垮塌；6)为井下动力钻具传递动力常用的钻井液净化设备 常用的钻井液净化设备：(1)振动筛，作用是清除大于筛孔尺寸的砂粒；(2)旋流分离器，作用是清除小于振动筛筛孔尺寸的颗粒；(3)螺杆式离心分离机，作用是回收重晶石，分离粘土颗粒；(4)筛筒式离心分离机，作用是回收重晶石。

钻井中钻井液的循环程序 钻井液罐经泵→地面管汇→立管→水龙带、水龙头→钻柱内→钻头→钻柱外环形空间→井口、泥浆(钻井液)槽→钻井液净化设备→钻井液罐钻开油气层过程中，钻井液对油气层的损害 主要有以下几种损害：(1)固相颗粒及泥饼堵塞油气通道；(2)滤失液使地层中粘土膨胀而堵塞地层孔隙；(3)钻井液滤液中离子与地层离子作用产生沉淀堵塞通道；(4)产生水锁效应，增加油气流动阻力预测和监测地层压力的方法 (1)钻井前，采用地震法；(2)钻井中，采用机械钻速法，d、dc 指数法，页岩密度法；(3)完井后，采用密度测井，声波时差测井，试油测试等方法钻井液静液压力和钻井中变化 静液压力，是由钻井液本身重量引起的压力钻井中变化，岩屑的进入会增加液柱压力，油、气水侵会降低静液压力，井内钻井液液面下降会降低静液压力防止钻井液静液压力变化的方法有：有效地净化钻井液；起钻及时灌满钻井液喷射钻井 喷射钻井是利用钻井液通过喷射式钻头喷嘴时，所产生的高速射流的水力作用，提高机械钻速的一种钻井方法影响机械钻速的因素 (1)钻压、转速和钻井液排量；(2)钻井液性质；(3)钻头水力功率的大小；(4)岩石可钻性与钻头类型。

钻井取心工具组成 (1)取心钻头：用于钻取岩心；(2)外岩心筒：承受钻压、传递扭矩；(3)内岩心筒：储存、保护岩心；(4)岩心爪：割断、承托、取出岩心；(5)还有悬挂轴承、分水流头、回压凡尔、扶正器等取岩心 取岩心是在钻井过程中使用特殊的取心工具把地下岩石成块地取到地面上来，这种成块的岩石叫做岩心，通过它可以测定岩石的各种性质，直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等平衡压力钻井 在钻井过程中，始终保护井眼压力等于地层压力的一种钻井方法叫平衡压力钻井井喷 是地层中流体喷出地面或流入井内其他地层的现象引起井喷的原因有：(1)地层压力掌握不准；(2)泥浆密度偏低；(3)井内泥浆液柱高度降低；(4)起钻抽吸；(5)其他措施不当等软关井 就是在发现溢流关井时，先打开节流阀，后关防喷器，再试关紧节流阀的一种关井方法因为这样可以保证关井井口套压值不超过允许的井口套压值，保证井控安全，一旦井内压力过大，可节流放喷钻井过程中溢流显示 (1)钻井液储存罐液面升高；(2)钻井液出口流速加快；(3)钻速加快或放空；(4)钻井液循环压力下降；(5)井下油、气、水显示；(6)钻井液在出口性能发生变化。

溢流关井程序 (1)停泵；(2)上提方钻杆；(3)适当打开节流阀；(4)关防喷器；(5)试关紧节流阀；(6)发出信号，迅速报告队长、技术员；(7)准确记录立柱和套管压力及泥浆增量钻井中井下复杂情况 钻进中由钻井液的类型与性能选择不当、井身质量较差等原因，造成井下遇阻、遇卡、以及钻进时严重蹩跳、井漏、井喷等，不能维持正常钻井和其他作业的正常进行的现象钻井事故 是指由于检查不周、违章操作、处理井下复杂情况的措施不当或疏忽大意，而造成的钻具折断、顿钻、卡钻及井喷失火等恶果井漏 井漏主要由下列现象发现，(1)泵入井内钻井液量＞返出量，严重时有进无出；(2)钻井液罐液面下降，钻井液量减少；(3)泵压明显下降漏失越严重，泵压下降越明显卡钻及造成原因 卡钻就是在钻井过程中因地质因素、钻井液性能不好、技术措施不当等原因，使钻具在井内长时间不能自由活动，这种现象叫卡钻主要有黏附卡钻、沉砂卡钻、砂桥卡钻、井塌卡钻、缩径卡钻、泥包卡钻、落物卡钻及钻具脱落下顿卡钻等处理卡钻事故的方法 (1)泡油解卡；(2)使用震击器震击解卡；(3)倒扣套铣；(4)爆炸松扣；(5)爆炸钻具侧钻新眼等固井 固井就是向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注入水泥浆，把套管固定的井壁上，避免井壁坍塌。

其目的是：封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气井身结构 包括：(1)一口井的套管层次；(2)各层套管的直径和下入深度；(3)各层套管相应的钻头直径和钻进深度；(4)各层套管外的水泥上返高度等等套管柱下部结构 (1)引鞋：引导套管入井，避免套管插入或刮挤井壁；(2)套管鞋：引导在其内部起钻的钻具进入套管；(3)旋流短节：使水泥浆旋流上返，利于替泥浆，提高注水泥质量；(4)套管回压凡尔：防止水泥浆回流，下套管时间阻止泥浆进入套管；(5)承托环：承托胶塞、控制水泥塞高度；(6)套管扶正器：使套管在钻井中居中，提高固井质量注水泥施工工序 下套管至预定深度→装水泥头、循环泥浆、接地面管线→打隔离液→注水泥→顶胶塞→替泥浆→碰压→注水泥结束、候凝完井井口装置 (1)套管头--密封两层套管环空，悬挂第二部分套管柱和承受一部分重量；(2)油管头--承座锥管挂，连接油层套管和采油树、放喷闸门、管线；(3)采油树--控制油气流动，安全而有计划地进行生产，进行完井测试、注液、压井、油井清蜡等作业尾管固井法 尾管固井是在上部已下有套管的井内，只对下部新钻出的裸眼井段下套管注水泥进行封固的固井方法。

尾管有三种固定方法：尾管座于井底法；水泥环悬挂法；尾管悬挂器悬挂法试油 在钻井发现油、气层后，还需要使油、气层中的油、气流从井底流到地面，并经过测试而取得油、气层产量、压力等动态资料，以及油、气、水性质等工作，称做试油(气)射孔 钻井完成时，需下套管注水泥将井壁固定住，然后下入射孔器，将套管、水泥环直至油(气)层射开，为油、气流入井筒内打开通道，称做射孔目前国内外广泛使用的射孔器有枪弹式射孔器和聚能喷流式射孔器两大类井底污染 井底污染又称井底损害，是指油井在钻井或修井过程中，由于钻井液漏失或水基钻井液的滤液漏入地层中，使井筒附近地层渗透率降低的现象诱喷 射孔之前，为了防止井喷事故，油、气井内一般灌满压井液射孔后，为了将地层中液体导出地面，就必需降低压井液的液柱，减少对地层中流体的压力这一过程是试油工作中的一道工序，称为诱喷诱喷方法有替喷法、抽吸法、提捞法、气举法等钻杆地层测试 钻杆地层测试是使用钻杆或油管把带封隔器的地层测试器下入井中进行试油的一种先进技术它既可以在已下入套管的井中进行测试，也可在未下入套管的裸眼井中进行测试；既可在钻井完成后进行测试，又可在钻井中途进行测试电缆地层测试 在钻井过程中发现油气显示后，用电缆下入地层测试器可以取得地层中流体的样品和测量地层压力，称做电缆地层测试。

这种测试方法比较简单，可以多次地、重复地进行油管传输。