在過去的10～15年里，石油工業(yè)在井建設(shè)、避免鉆井事故、鉆井設(shè)備方面有了很大突破。在完井過程中，最重要的一點(diǎn)就是要確保套管下到預(yù)定深度，并且要確保套管間的連接是不漏氣連接，而且具有完好的機(jī)械屏障。頂驅(qū)下套管裝置以及套管鉆井技術(shù)，對(duì)高密封套管下入技術(shù)的新近發(fā)展起到了很關(guān)鍵的作用。
頂驅(qū)下套管工具連接于鉆井設(shè)備的頂部驅(qū)動(dòng)裝置上，將很多常規(guī)套管工具組合成一個(gè)系統(tǒng)。它們將鉆井設(shè)備頂驅(qū)的功能從鉆桿傳至套管，這樣就引起套管柱的同步旋轉(zhuǎn)、上下運(yùn)動(dòng)以及循環(huán)。
在套管柱上安裝一個(gè)擴(kuò)眼套管鞋或可鉆孔的套管鉆頭，使它能夠在未鉆區(qū)擴(kuò)展，在問題區(qū)延伸或?qū)崿F(xiàn)全井段套管桿鉆井。這一附加裝置提高了鉆進(jìn)效率，減少了非生產(chǎn)性時(shí)間。
技術(shù)延伸，
頂部驅(qū)動(dòng)裝置的應(yīng)用
頂驅(qū)下套管系統(tǒng)上世紀(jì)90年代首次投入使用。起初，這些裝置主要用于為特定目的制造的套管鉆機(jī)上。很快，這一技術(shù)成了大家所接受的下套管的方法。然而，其應(yīng)用過去一直局限于陸上鉆機(jī)以及下API螺紋管。
到了2005年，這一技術(shù)組合了進(jìn)一步發(fā)展為包含為滿足更廣泛應(yīng)用而設(shè)計(jì)的設(shè)備，如海洋鉆井設(shè)備-套管尺寸達(dá)到22英寸，扭矩達(dá)到80,000磅力/英尺;高質(zhì)量連接系統(tǒng)-獨(dú)立扭矩監(jiān)控以及有效重力補(bǔ)償裝置;提升能力達(dá)750噸的超重套管桿;套管下入與鉆桿排放及鉆機(jī)控制系統(tǒng)的接口;大斜度及超延伸井- 套管柱的推動(dòng)、旋轉(zhuǎn)及漂浮;鉻油管完井-最小標(biāo)志系統(tǒng)以及扭矩控制界面。
在這一時(shí)期，用套管鉆井裝置及套管連接也有了發(fā)展，開發(fā)了一些可應(yīng)對(duì)不同地層強(qiáng)度和地質(zhì)條件的可鉆多晶金剛石緊密套管鉆頭以及高扭矩、抗疲勞接頭。
今天，這些技術(shù)已經(jīng)在許多現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中被證實(shí)是可行的，并將很快在全球得以推廣和應(yīng)用。數(shù)以千計(jì)的套管柱已經(jīng)通過頂部驅(qū)動(dòng)裝置下入井內(nèi)，已經(jīng)成功地在超過2000個(gè)問題區(qū)及井段實(shí)施套管鉆井。
鑒于許多成功的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，鉆井公司對(duì)套管柱在不同情況下的旋轉(zhuǎn)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及循環(huán)更加有信心。比如說，在固井施工中應(yīng)用這一技術(shù)以改善水泥充填，增加流量，降低循環(huán)壓力。位于里海的一家公司最近將這一技術(shù)用于應(yīng)對(duì)泥漿和水泥漏失、水泥充填不完全、以及層間竄通等問題。已經(jīng)成功地應(yīng)用頂驅(qū)下套管技術(shù)和旋轉(zhuǎn) /提升水泥頭，將套管下入指定深度，并將固井過程中從套管下入到注水泥,以及管柱的往復(fù)運(yùn)動(dòng)之間的過渡時(shí)間最小化。
鉆井總深度的規(guī)劃
一旦證明了頂驅(qū)下套管技術(shù)在幾乎所有市場(chǎng)的可行性，下套管操作與其它油井施工操作之間的新關(guān)聯(lián)就十分明顯。顯然，只將目光放在在旋轉(zhuǎn)鉆井上進(jìn)行連接是不行的。真正的價(jià)值在于擴(kuò)展視野：從油管的下入到考慮所有緊密聯(lián)系的過程，這些過程涉及到將設(shè)計(jì)直徑的高緊密度套管柱下到總深度，以及確保在井的整個(gè)壽命中井筒的安全。
提高將套管柱下入預(yù)定深度的能力的目標(biāo)引發(fā)了專業(yè)服務(wù)公司和鉆井公司在油井設(shè)計(jì)上的早期合作。在過去，套管擴(kuò)眼和鉆井通常用于處理鉆井過程中出現(xiàn)的問題。一個(gè)新的慣例已經(jīng)形成，那就是與訓(xùn)練有素的工程師合作，在擴(kuò)孔、鉆井、固井作業(yè)中接受過挑戰(zhàn)。這一方法使得在鉆井風(fēng)險(xiǎn)變得嚴(yán)重前能夠進(jìn)行有效處理變得可能。
在過去的兩年里，威德福公司將這一方法應(yīng)用于亞太地區(qū)的一個(gè)試驗(yàn)項(xiàng)目中。一批具有鉆井工程知識(shí)的人員組成了一個(gè)專門隊(duì)伍，其成員對(duì)整個(gè)鉆井、完井過程以及如何將相關(guān)技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用了如指掌。這支隊(duì)伍能夠根據(jù)模擬油井?dāng)?shù)據(jù)以及目前油井規(guī)劃，提出相應(yīng)的措施。
另一種相關(guān)應(yīng)用是在延伸井和超延伸井上。不論是套管柱充滿了泥漿還是浮運(yùn)到長(zhǎng)的水平截面，都必須能夠安全地推動(dòng)和旋轉(zhuǎn)套管柱。為了適應(yīng)這些需求，給頂部驅(qū)動(dòng)工具設(shè)計(jì)了專門的套管夾持器，以便能夠安全地夾住套管柱。2010年，美國(guó)的一家海上鉆井大公司在一口超延伸井上運(yùn)用了具有特殊抓緊系統(tǒng)的頂驅(qū)下套管技術(shù)。這一系統(tǒng)使其能夠“浮”在長(zhǎng)27,000英尺的95/8英寸的襯管上。整個(gè)套管柱以及減摩擦工具和一個(gè)劃眼引鞋被旋轉(zhuǎn)、推進(jìn)到井筒的預(yù)定深度。
在一項(xiàng)即將實(shí)施的非洲工程中，為了處理環(huán)境敏感性區(qū)域，工程組與鉆井施工人員在鉆井設(shè)計(jì)階段進(jìn)行了緊密的合作。由于一些規(guī)章制度的調(diào)整，所允許打的中心井的數(shù)量和可用設(shè)備都受到了限制。在工程組的幫助下，鉆井公司運(yùn)用傾斜鉆機(jī)和套管將表層井段、中間井段鉆開，直達(dá)油藏。為這一應(yīng)用而設(shè)計(jì)了一套客戶定制的下套管系統(tǒng)，并在一年內(nèi)交付。
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