套管钻井技术在海洋钻井中的应用

任亦阳

摘要：与传统钻井技术相比，套管钻井技术具有节省钻井时间、缩短钻井周期、减少井下事故、节省钻井费用等诸多优势，满足了海上钻井高效率、低成本的最终目的。文章不仅介绍了目前国内外套管技术的发展和应用状况，还为我国海洋钻井开发套管技术的发展提出了一些初步意见。

关键词：套管钻井；海洋钻井；工艺；发展前景

前言：石油是人类社会和经济发展的一种重要资源，而钻井工程是其开发过程中的一个关键环节。随着科技的进步，钻井技术也在不断地更新，勘探、开发、开采等方面都有了新的突破。套管钻井技术可以有效改善钻井工程的经济性、效率性和稳定性，其属于当下石油钻井工程中最广泛应用的技术。

1套管钻井技术特点和前提条件

1.1套管钻井技术特点

在实践中，套管钻井技术主要使用其方式为上部传动机构提供动力，并合理地选择装配零件，以提高钻井作业的效率。另外，在驱动套管转动下，也会另套管钻井技术的利用程度大幅度提升，可以使钻头上的钻头转动，达到钻进的目的。套管钻井技术是指通过将钻头与相应部位的对应部位，通过工具锁紧方式将钻头与相关设备组合起来，形成套管钻井装备。在执行作业时，要经常更换钻头，并要结合锁具、绞车设备的实际条件进行。由于采用套管技术生产的井筒往往要小于常规钻井工艺生产的井筒，扩眼钻头的大小对钻孔的直径有很大的影响。为了实现对井筒尺寸的控制，可以通过调节套管的间隙来保证井的尺寸与实际的要求一致。套管钻井技术实现了快速的钻井作业，可以对钻眼进行有效控制，进而可以有效地减少底部膨胀，减少发生井壁崩塌的可能性，从而提高钻井作业的安全。

1.2应用套管钻井技术的前提条件

在实际应用中，套管钻探技术必须做好前期的准备工作，包括：

第一，保证钻头底座的平整度，保证在使用套管钻机的时候，设备可以正常工作，避免在钻孔时发生倾斜钻孔，为竖向钻井提供先决条件。

第二，要使套管的稳定性得到改善，必须谨慎选择套管，一般采用梯形扣套管，其最小抗拉强度很高，一般是常规套管的2倍（环形扣套），可以大大提高钻井作业的安全性。而且，在卸载过程中，梯形扣套的使用也更为方便[1]。

第三种，选用中等水力的钻头、小扭矩是最佳的选择。选用PDC钻头和齿轮钻是较为合适的。齿轮式钻头因采用了多个滚动方式，可有效减少转盘与套管之间的扭矩。如果钻头承受较大压力的话，在实际应用中易发生井倾斜；PDC钻头具有钻速小、钻速小、套管受弯应力小、扭矩小等特点，是钻机首选。另外，在选用钻头时，必须注意水眼问题。若井眼太小，总泵压力太大，则会导致套管的内壁腐蚀问题，从而影响到套管的使用寿命；反之，如果水孔太大，则会使钻头受力下降，从而影响设备的工作效率。

2套管钻井技术的优势

目前，我国的套管钻探技术多应用于表层和技术套管。结合国内外实际情况，与传统的钻井相比，套管钻井具有如下优势：①采用套管钻孔，可节约采购、运输、检验、维修和更换钻具的成本；②防止常规起下钻井对井筒进行抽汲和激励，减少井壁坍塌、键槽等现象，提高井壁稳定性，减少事故发生，显著改善井控条件；③使用钢索吊下钻时，无需停用泥浆泵，可使泥浆持续流动，可有效地阻止钻屑的积聚，降低井涌；④在钻井过程中，可减少钻孔面积，增加机械钻速，节约钻井时间；⑤简化了设备，无需柱钻井，减少了钻机尺寸，简化了钻机结构，降低了钻机成本[2]。

3套管钻井技术在海洋钻井中的应用中存在的问题

3.1经费不足

海洋石油钻探技术并不是一蹴而就的事情，它需要大量的技术人才去探索，没有足够的资金支持，根本不可能承担起开采的风险。因此，开发海洋石油钻探，必须有充足的资金支持。

3.2费用比较高

目前，低成本的喷气钻探技术已不能满足原油的需要，在深海和陆上深井施工中，钻探技术的难度越来越大，钻井费用也越来越高。我国在海洋钻井技术上起步较晚，许多石油资源已被世界各大石油公司所垄断。现在，随着油价上涨，我们在海洋石油开发上的投资也在不断增加。

3.3缺乏人才

目前，国内对石油钻探技术人才的培养还不全面，综合素质和总体水平都很低，目前的石油钻探技术人才的标准已不再是以技术为主要指标，而应从多方面进行培训，以便与世界接轨，借助国际舞台，发展我国海洋石油钻探项目。

3.4缺乏协作精神

在国际海洋石油合作中，我们常常是单打独斗，很少与其他国家进行技术交流和合作，这种孤立无援的状态，不仅使自身陷入了发展的绝境，而且还存在着恶性竞争。这样的发展趋势，使得我国的钻井技术难以在国际市场上获得发展，甚至还会继续下降，无法有效地开展钻井项目，无法保证油田的开采[3]。

4套管钻井技术在海洋钻井中应用要点分析

4.1加强井斜控制问题

在正规钻井作业中，保证竖向钻孔的安全是十分重要的，因此必须加强对井斜的控制。石油埋藏深度与实际钻井深度是否达到要求，主要井斜控制能否达到要求。在钻井作业中，必须保证钻井压力在10~30 kN之间。如果不安装校正装置，比如校正装置，则套管柱将因承受的压力太大而产生压变形，进而导致井倾斜。在钻探作业中，必须对钻机的压力进行严格的控制，并推荐 PDC钻头进行钻探作业。为了提高钻进作业的稳定性，我们在钻进时，一般都会选用低速旋转，以60-120 r/min的速度进行钻孔，以保证套管的稳定，并有效地解决井斜问题。另外，在钻井过程中要加强监测，以便对钻井的钻井状况进行监测，同时还可以计算出竖向钻井的深度。

4.2套管保护问题

在钻井作业完成后，如有需要，可以将套管柱保留在井中，对套管具有一定的防护效果。工人可使用套管丝扣胶进行密封件，以改善螺纹接头的紧固性，改善其安全性。旋转式钻井法套管的外侧与井壁发生剧烈的摩擦，从而出现了磨损的问题，从而导致防腐涂层的磨损。套管的内壁也会受到腐蚀，因为钻井液会不断的冲刷内壁，导致套管的内壁受到腐蚀。减小钻孔压力，使套管表面的摩擦力达到最小。要么就是增加钻头的水孔直径，减小管道压力，减小钻井液对套管的侵蚀。

5套管钻井技术在海洋钻井应用中的建议

由于海上油田具有很大的潜力，因此，在今后的钻井中，需要把套管钻井推广到海洋中。在我国，尽管套管钻井技术已在海上钻井中得到了成功的应用，但是要发挥其独特的优越性，还存在许多问题亟待解决。

普遍配备顶驱器有利于借鉴国外的先进技术，目前的大型绞车、泥浆泵等钻机也能适应这种技术的使用，但如果考虑到井下工具的可再生性，则需要进行改造。我国对不可再循环套管钻井技术的研究取得了一些成绩，并实现了部分关键装备的国产化，但是，要确保一根钻头能钻到底的技术条件，制约了钻井深度，也制约了其推广应用。

由于扭矩必须通过套筒螺纹进行传递，现有的套圈螺纹无法达到施工规范，因此必须开发一种专用螺纹，以达到传递扭矩的目的。如果使用双节扣或其他特别的卡扣，同时套环也换成加强的类型。这就提高了钻探套管的费用。在实际使用中，套管钻井所需的设备能量较少，节省了大量的费用。由于降低了下钻井工序，降低了工人的劳动强度。如KD341井的表层套管钻井采用了柱式钻井，这就要求二层工作面台面钻孔，并事先将套管连接在柱子上；如果是单根钻孔，则需要更多的时间。所以，必须反复的研究和运用，才能将套管钻井技术的巨大优点，充分发挥出来。

结语：综上所述，在海洋钻井技术中，通过井体结构和钻井液的优化，使其与传统钻井技术相比，更能充分发挥其优越性，降低成本、提高效率。改进后的钻鞋抗磨损性能和侵略性得到了提高，对砂岩等难钻的地质条件也有了较好的适应能力，并易于在下一井段用PDC钻头钻透。与传统钻井相比，将套管应用于海洋钻井技术具有节约操作步骤的优点。

参考文献：

[1]鄂晓春.石油工程钻井技术研究[J].清洗世界,2021,37(06):165-166.

[2]康秀宇,张瑞超.海洋天然气水合物钻井难点及对策研究[J].山东化工,2021,50(09):112-113.

[3]余锐.石油钻井技术的应用及发展趋势探索[J].石化技术,2021,28(03):179-180.