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[摘 要]套管钻井技术具有独特的应用优势，论述了定向井中套管钻井技术应用注意事项，本文在对套管钻井配套工具和工艺技术进行分析的基础上，对其在定向井钻井中的应用进行了分析。
[关键词]定向井；套管钻井；配套工具
中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0252-01
套管钻井技术具有安全高效的优点，应用日益广泛。但其在定向井钻井应用中使用定向套管进行钻井作业时，因为钻杆的定向工具进行了替换，限制了钻头、稳定器等工具性能的发挥，需要对其应用进行进一步探究，缓解存在的缺陷和问题，进一步完善定向井套管钻井技术的应用，更好的服务于定向井钻井。
一、定向井中套管钻井工艺及配套工具
1、定向井中套管钻井工艺技术
套管钻井是使用常规套管作为钻井管柱，将钻井作业与下套管同步进行，将可回收电缆钻井装置悬挂在套管底部短节上，使钻井中钻井液由套管进入并从套管与井壁的环控返回。马达弯接头组合可以进行滑动钻井，实现定向钻井作业目的，其他作业由顶驱从油井井口驱动套管進行旋转钻井，套管钻井使用的领眼钻头可以从套管内部通过，钻头上部可带有扩眼器，对井眼进行扩大作业，直至符合下套管作业需要的井眼尺寸。
2、定向井套管钻井的配套工具
定向井套管钻井技术可以使用常规直井作业中的扶正器，以及定向井钻井中的无磁钻铤、随钻测量工具和定向马达等，并配套钻头、扩眼器和部分特殊工具。在现有技术水平下，定向井套管钻井技术应用的主要配套工具有以下几种：一是紧锁总成工具，是通过特殊工具将套管底部钻具连接起来的钻井装置，包括扭转锁、旋转台肩接头、轴向定位和轴向锁等，可利用旋转台肩接头将传统钻井作业工具与套管连接，使工具出入套管更加便捷。二是可回收的井下作业工具，可与小尺寸钻具有效配合，用钻杆进行起下作业，在密封套管后，就能将钻井液传输至钻头，并实现井底钻具与套管轴向和扭方位锁定、解锁，以及无需精确电缆测量即可将紧锁总成置于套管与井底钻具间的连接短节内，通过紧锁总成内部对中空腔减小压耗，就可便于挂在紧锁总成下钻具组合的电缆作业。三是可移动套管下入系统，包括卡瓦和液压密封装置的密封循环，可以连接在常规钻机顶驱上，无需上扣就能实现顶驱与套管柱连接，还能通过快速连接套管与动力卡瓦，减少单根工作量，使套管连接更加快速，增加了钻台安全性。
二、定向井中套管钻井技术应用注意事项
1、定向控制问题
井眼控制是定向井钻井关键问题，因此在定向井套管钻井中，定向控制问题也是一个重要问题，在井底钻具组合中，要考虑加上扶正器，提高定向控制精度。在套管定向钻井中，套管将水和机械动力传递给井下钻具组合，但井底钻具不会受到套管横向运动的影响，因此，需要对领眼中的钻头与扩眼器之间的钻具组合进行稳定控制，从而有效地控制井斜；在套管下要加装防缩径扶正器，保证固井作业时，套管位于油井井筒中心，并防止套管进入缩径井段。定向控制中，通过在领眼钻具安装扶正器，可以钻出平滑、符合设计要求的井眼，然后进行扩眼作业，就可以留出足够的间隙，方便套管的下入作业。在传统的定向马达进行滑动作业时，为确保钻柱不出现滑动，要将扩眼器安装在马达下方紧邻钻头的位置，并在扩眼器切屑齿下安装领眼扶正器，确保钻出的井眼平滑、符合工艺要求。在套管定向钻井中，钻头、马达、扩眼器等钻井工具要从套管中通过，所以要确保马达的外径小于套管内径，并使用比相同井眼曲率常规定向井钻井更小的弯接头，增加滑动钻井第比例。在领眼扩眼器下方，要加入旋转导向系统，使造斜钻进更加稳定，减少滑动钻井故障。同时，套管定向钻进中，使用马达尺寸要小于套管尺寸，而小尺寸马达灵活，不方便控制，增加了定向作业的控制难度，所以在小井眼定向钻井中，要慎用套管钻井技术。
2、扭矩和拉力控制问题
套管钻井中套管的扭矩和拉力会对钻杆产生影响，所以要将扭矩和拉力进行控制，确保符合定向井钻井的控制要求，提高定向钻井质量。在扭矩控制中，要考虑摩阻系数、接触压力、有效旋转直径等钻井参数，确保定向钻进质量。因为套管重量、直径等结构和参数都比钻杆大，所以其旋转扭矩更大，因此，在设计中要充分评估和计算钻井液类型、套管接头和顶驱时的套管扭矩值，常规模型的摩擦系数、井眼挠度值计算出的扭矩值会低于其实际值，所以要适当予以提高，确保计算结果符合要求。
3、套管钻井中的疲劳问题
一般情况下，套管钻井中外径比相同井眼的钻杆、钻铤外径大，所以刚性也偏大，在一定曲率要求下，其随着钻井工具旋转时受到的应力更大，在造斜井段等部位钻井时，更加容易发生疲劳损坏，限制了定向造斜的范围。斜井段钻井中，弯曲应力稍大于套管极限值不会立即引起套管损坏，因此在较短斜井段中井眼曲率可适当超过其最大值，但旋转一定次数后套管就容易发生疲劳损坏，所以定向井套管钻井技术要保证井眼曲率在套管弯曲应力极限值范围内，确保套管可以耐受马达钻进中产生的弯曲应力。定向井钻井中会产生横向震动，由此引起的应力也会造成套管疲劳损坏，特别是定向井直井段钻井中套管的损坏大部分都是由横向震动引起的应力造成的。所以在定向井套管钻井中，要尽量使用转速较低的钻井马达，并通过方案设计予以考虑，充分发挥井斜对横向震动的抑制作用，减小由此引发的套管疲劳损坏。
4、经济型因素
定向井钻井中应用套管钻井技术，可以有效地减少更换井下钻具组合的时间，提高钻井效率，并更加便于导向马达的方向控制，在大尺寸井身剖面钻井中，更容易发挥套管钻井的优势。所以，越是在大尺寸井身剖面的定向井钻井中，应用套管钻井技术将会获得更高的钻井效率。
三、结论
综上所述，套管钻井技术在定向井钻井中具有广泛的应用前景，要在对其相关配套工具进行分析的基础上，明确应用中的注意事项，提高套管钻井技术在定向井钻井中的应用水平，更好地发挥套管钻井技术的应用优势。
参考文献
[1] 宋生印，杨龙，林凯，韩新利，王萍.套管钻井用套管与地层岩石磨损的试验研究[J].石油钻探技术，2004（06）.
[2] 濮兰天.定向井中钻杆的稳定性分析[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2013（S1）.
[3] 周英操，闫铁，刘玉民，金志富.大庆油田表层套管钻井技术[J].石油钻探技术，2006（05）.
[4] 李春吉，单正明，孟祥奎.套管钻井技术简介[J].石油钻探技术，2002（06）.
[关键词]定向井；套管钻井；配套工具
中图分类号：TE243 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0252-01
套管钻井技术具有安全高效的优点，应用日益广泛。但其在定向井钻井应用中使用定向套管进行钻井作业时，因为钻杆的定向工具进行了替换，限制了钻头、稳定器等工具性能的发挥，需要对其应用进行进一步探究，缓解存在的缺陷和问题，进一步完善定向井套管钻井技术的应用，更好的服务于定向井钻井。
一、定向井中套管钻井工艺及配套工具
1、定向井中套管钻井工艺技术
套管钻井是使用常规套管作为钻井管柱，将钻井作业与下套管同步进行，将可回收电缆钻井装置悬挂在套管底部短节上，使钻井中钻井液由套管进入并从套管与井壁的环控返回。马达弯接头组合可以进行滑动钻井，实现定向钻井作业目的，其他作业由顶驱从油井井口驱动套管進行旋转钻井，套管钻井使用的领眼钻头可以从套管内部通过，钻头上部可带有扩眼器，对井眼进行扩大作业，直至符合下套管作业需要的井眼尺寸。
2、定向井套管钻井的配套工具
定向井套管钻井技术可以使用常规直井作业中的扶正器，以及定向井钻井中的无磁钻铤、随钻测量工具和定向马达等，并配套钻头、扩眼器和部分特殊工具。在现有技术水平下，定向井套管钻井技术应用的主要配套工具有以下几种：一是紧锁总成工具，是通过特殊工具将套管底部钻具连接起来的钻井装置，包括扭转锁、旋转台肩接头、轴向定位和轴向锁等，可利用旋转台肩接头将传统钻井作业工具与套管连接，使工具出入套管更加便捷。二是可回收的井下作业工具，可与小尺寸钻具有效配合，用钻杆进行起下作业，在密封套管后，就能将钻井液传输至钻头，并实现井底钻具与套管轴向和扭方位锁定、解锁，以及无需精确电缆测量即可将紧锁总成置于套管与井底钻具间的连接短节内，通过紧锁总成内部对中空腔减小压耗，就可便于挂在紧锁总成下钻具组合的电缆作业。三是可移动套管下入系统，包括卡瓦和液压密封装置的密封循环，可以连接在常规钻机顶驱上，无需上扣就能实现顶驱与套管柱连接，还能通过快速连接套管与动力卡瓦，减少单根工作量，使套管连接更加快速，增加了钻台安全性。
二、定向井中套管钻井技术应用注意事项
1、定向控制问题
井眼控制是定向井钻井关键问题，因此在定向井套管钻井中，定向控制问题也是一个重要问题，在井底钻具组合中，要考虑加上扶正器，提高定向控制精度。在套管定向钻井中，套管将水和机械动力传递给井下钻具组合，但井底钻具不会受到套管横向运动的影响，因此，需要对领眼中的钻头与扩眼器之间的钻具组合进行稳定控制，从而有效地控制井斜；在套管下要加装防缩径扶正器，保证固井作业时，套管位于油井井筒中心，并防止套管进入缩径井段。定向控制中，通过在领眼钻具安装扶正器，可以钻出平滑、符合设计要求的井眼，然后进行扩眼作业，就可以留出足够的间隙，方便套管的下入作业。在传统的定向马达进行滑动作业时，为确保钻柱不出现滑动，要将扩眼器安装在马达下方紧邻钻头的位置，并在扩眼器切屑齿下安装领眼扶正器，确保钻出的井眼平滑、符合工艺要求。在套管定向钻井中，钻头、马达、扩眼器等钻井工具要从套管中通过，所以要确保马达的外径小于套管内径，并使用比相同井眼曲率常规定向井钻井更小的弯接头，增加滑动钻井第比例。在领眼扩眼器下方，要加入旋转导向系统，使造斜钻进更加稳定，减少滑动钻井故障。同时，套管定向钻进中，使用马达尺寸要小于套管尺寸，而小尺寸马达灵活，不方便控制，增加了定向作业的控制难度，所以在小井眼定向钻井中，要慎用套管钻井技术。
2、扭矩和拉力控制问题
套管钻井中套管的扭矩和拉力会对钻杆产生影响，所以要将扭矩和拉力进行控制，确保符合定向井钻井的控制要求，提高定向钻井质量。在扭矩控制中，要考虑摩阻系数、接触压力、有效旋转直径等钻井参数，确保定向钻进质量。因为套管重量、直径等结构和参数都比钻杆大，所以其旋转扭矩更大，因此，在设计中要充分评估和计算钻井液类型、套管接头和顶驱时的套管扭矩值，常规模型的摩擦系数、井眼挠度值计算出的扭矩值会低于其实际值，所以要适当予以提高，确保计算结果符合要求。
3、套管钻井中的疲劳问题
一般情况下，套管钻井中外径比相同井眼的钻杆、钻铤外径大，所以刚性也偏大，在一定曲率要求下，其随着钻井工具旋转时受到的应力更大，在造斜井段等部位钻井时，更加容易发生疲劳损坏，限制了定向造斜的范围。斜井段钻井中，弯曲应力稍大于套管极限值不会立即引起套管损坏，因此在较短斜井段中井眼曲率可适当超过其最大值，但旋转一定次数后套管就容易发生疲劳损坏，所以定向井套管钻井技术要保证井眼曲率在套管弯曲应力极限值范围内，确保套管可以耐受马达钻进中产生的弯曲应力。定向井钻井中会产生横向震动，由此引起的应力也会造成套管疲劳损坏，特别是定向井直井段钻井中套管的损坏大部分都是由横向震动引起的应力造成的。所以在定向井套管钻井中，要尽量使用转速较低的钻井马达，并通过方案设计予以考虑，充分发挥井斜对横向震动的抑制作用，减小由此引发的套管疲劳损坏。
4、经济型因素
定向井钻井中应用套管钻井技术，可以有效地减少更换井下钻具组合的时间，提高钻井效率，并更加便于导向马达的方向控制，在大尺寸井身剖面钻井中，更容易发挥套管钻井的优势。所以，越是在大尺寸井身剖面的定向井钻井中，应用套管钻井技术将会获得更高的钻井效率。
三、结论
综上所述，套管钻井技术在定向井钻井中具有广泛的应用前景，要在对其相关配套工具进行分析的基础上，明确应用中的注意事项，提高套管钻井技术在定向井钻井中的应用水平，更好地发挥套管钻井技术的应用优势。
参考文献
[1] 宋生印，杨龙，林凯，韩新利，王萍.套管钻井用套管与地层岩石磨损的试验研究[J].石油钻探技术，2004（06）.
[2] 濮兰天.定向井中钻杆的稳定性分析[J].重庆科技学院学报（自然科学版），2013（S1）.
[3] 周英操，闫铁，刘玉民，金志富.大庆油田表层套管钻井技术[J].石油钻探技术，2006（05）.
[4] 李春吉，单正明，孟祥奎.套管钻井技术简介[J].石油钻探技术，2002（06）.