套管钻井配套装备研制与应用

论文摘要

套管钻井技术是钻井领域的一项革命性技术,与常规钻井相比可节约钻井成本10%左右,是一种能够有效降低钻井成本的新技术,而配套设备的研制和改进又是这项技术成熟和推广应用的关键,本论文针对套管钻井的3种配套设备进行了研制和应用。在分析和研究了套管与方钻杆连接方式及工具的基础上,通过采用夹持套管接箍表面、限位凸轮卡瓦、悬挂套管接箍下端面等结构,研制了铰接式套管夹持器,其机构允许的工作偏角30°,而套管扣的允许偏角不超过1.5°,使套管夹持器扩大了20倍的工作偏角;该夹持器可以避免内夹持对套管内壁的损坏和夹持部件悬挂失效时的钻具脱落,实现了安全定量压痕和自锁功能,能够有效地将转盘驱动力传递至套管,满足了不同螺纹之间拆装的快捷性要求。在套管钻井专用管螺纹研究方面,通过采用接近于常规钻杆扣的牙型角和锥度,实现与常规钻柱完全相同的快速联接和拆卸,免除了使用其它器具产生的低效;通过采用公扣密封圆柱面和母扣密封球面金属密封,确保了在密封配合副产生相对位移时还能够满足密封的要求;通过采用公扣外端面与母扣内置止扭台肩以特定角度贴合,避免了因突变载荷而产生的套管扣继续旋进,进而发生胀扣或粘扣失效,又大大改善了密封效果。在套管钻井专用固定式钻鞋研究方面,外刀翼采用强度很高的基体材料、布置硬质合金刀片,内刀翼采用强度较低的基体材料,间隔镶焊硬质合金刀片,可以被钻头切削掉;钻头内部安装了一个密封球,与心翼球座形成一个单流阀,能够防止接单根时的携沙钻井液灌入钻头水眼,起到预防堵水眼作用;钻鞋心部结构设计和材料选择具有较好的可钻性,当完钻和固井后,能够被下一级钻头钻通和钻除其机械钻速与常规钻井相当。经1口表层和2口油层套管钻井现场试验表明:铰接式套管夹持器、专用套管螺纹及专用固定式钻鞋均达到设计指标、满足使用要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 创新点摘要
• 前言
• 第1章 套管与方钻杆连接方式及工具的研究
• 1.1 固定式套管夹持器
• 1.1.1 结构
• 1.1.2 工作原理
• 1.1.3 技术特性与技术参数
• 1.2 铰接式套管夹持器
• 1.2.1 结构
• 1.2.2 工作原理
• 1.2.3 技术特性与技术参数
• 1.3 本章小结
• 第2章 特殊扣型加止扭台肩的套管的研究
• 2.1 结构
• 2.2 工作原理
• 2.3 技术特性
• 2.4 特殊套管设计计算
• 2.5 本章小结
• 第3章 专用钻头的研制与选配
• 3.1 一般固定式钻鞋
• 3.1.1 结构
• 3.1.2 工作原理
• 3.1.3 技术特性与技术参数
• 3.2 防灌固定式钻鞋
• 3.2.1 结构
• 3.2.2 工作原理
• 3.2.3 技术特点与技术参数
• 3.3 镶齿固定式钻鞋
• 3.3.1 结构
• 3.3.2 工作原理
• 3.3.3 技术特点与技术参数
• 3.4 本章小结
• 第4章 表层套管钻井现场试验
• 4.1 基础数据
• 4.2 试验过程
• 4.3 试验结果及分析
• 4.4 结论
• 4.5 本章小结
• 第5章 油层套管钻井现场试验
• 5.1 技术难点
• 5.2 配套工具的研制
• 5.2.1 高抗扭热应力补偿器
• 5.2.2 防掉水泥式浮箍
• 5.2.3 钢体PDC 钻头
• 5.3 油层套管钻井施工工艺
• 5.3.1 钻柱结构
• 5.3.2 钻井工艺
• 5.3.3 固井工艺
• 5.3.4 测井工艺
• 5.4 现场试验过程
• 5.4.1 钻具组合
• 5.4.2 固井管柱
• 5.4.3 钻柱力学分析
• 5.4.4 试验过程
• 5.4.5 套后测井
• 5.4.6 结果分析
• 5.5 结论与认识
• 5.6 本章小结
• 第6章 效益与应用前景分析
• 6.1 技术成熟阶段效益
• 6.2 社会效益
• 6.3 应用前景
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要