石油装备新技术
题目：顶驱下套管技术
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专业：机械电子工程
顶驱下套管技术
西南石油大学，成都610500
摘要：下套管作业是钻井作业过程中的一个非常重要的环节,作业质量好坏直接影响固井
质量、采油产量及油井的寿命。顶驱下套管技术具有作业效率高、套管上扣质量高、现场作业安全度高、劳动强度低等优点。通过对顶驱下套管技术的工作原理，结构，技术参数的研究，对顶驱下套管技术具有重大工程指导意义。
关键词：顶驱；下套管；原理机构
1.引言
石油钻井工程是石油工业中一项为石油天然气增储上产而开辟油气通道和采集地下信息的入地工程。下套管作业作为钻井工程中的的一项常规作业，是指把大直径管子（套管）按照设计下放到裸眼井的预定深度的作业。
套管是指从地表下入已钻井眼作为衬壁的管子，根据下入阶段和深度不同依次分为导向套管、表层套管、技术套管、生产套管和射孔段等，如图1-1所示。
1-1套管结构图
1.1.常规下套管技术
常规的下套管工艺流程是使用简易吊卡提升单根套管；安装对扣护套对扣；在连接时使用液压套管钳旋转顶部套管单根；启动上部气动卡瓦，松开下部钻台启动卡瓦，使上部气动卡瓦支撑套管柱的全部重量，下放套管柱；按要求及时向套管柱内灌注泥浆，完成一根套管下入井内【1】。重复以上流程，直至把全部套管连接并下入井底。传统下套管技术存在如下缺点：（1）套管旋扣操作复杂、扭矩不易精确控制；（2）悬挂在井眼中的套管柱不能旋转；（3）不能根据需要随时循环泥浆；（4）下套管作业效率不高，存在极大的安全隐患。
图1-2 常规下套管作业
1.2.顶驱钻井系统
为避免传统下套管技术作业的缺点[1]，在下石油装备领域，顶驱钻井系统已成为代替传统下套管技术的一种必然趋势。顶驱套管送入装置是一种基于顶部驱动钻井系统，集机械、液压于一体的新型套管送入装置，该装置需针对不同规格的套管配套相应系列工具，以适应相同规格各种常用壁厚的下套管作业。利用顶驱套管送入装置进行下套管作业具有作业效率高、套管上扣质量高、现场作业安全度高、劳动强度低等优点，大大减少下套管遇卡、遇阻等潜在的安全危害，极大地提高了下套管作业的成功率，可降低或避免井下事故的发生，降低钻井综合成本。从世界钻井机械的发展趋势上看，它符合21世纪钻井自动化的历史潮流。现在我国赴国外打井的队伍，如果没有安装该系统将不允许在投资竞争中中标，由此可见顶部驱动钻井系统已经到了非用不可的地步【2】。
1.3.顶驱下套管技术
顶驱套管送入装置，它是顶驱装置的延伸产品，它扩大了顶驱装置的应用范围，除了钻井作业外还可完成下套管作业，替代了目前普遍应用的液压套管钳等设备【3】。
顶驱套管送入装置是一种基于顶部驱动钻井系统，集机械、液压于一体的新型套管送入装置，该装置需针对不同规格的套管配套相应系列工具，以适应相同规格各种常用壁厚的下套管作业。利用顶驱套管送入装置进行下套管作业具有作业效率高、套管上扣质量高、现场作业安全度高、劳动强度低等优点，大大减少下套管遇卡、遇阻等潜在的安全危害，极大地提高了下套管作业的成功率，可降低或避免井下事故的发生，降低钻井综合成本。配备相应的装备是保证套管顺利下入预定深度的前提。应用顶驱套管送入装置可以极大减少下套管作业事故的发生，提高下套管质量和效率，降低钻井成本，因而具有良好的发展前景。
1-3顶驱下套管作业设备顶驱下套管结构
1.4.国内外下套管现状
国外研制和生产顶驱下套管系统的厂家较多，目前生产该工具的公司主要有Tesco、Weatherford 、Canrig、BJ Tubular Services 、V olant、Frank's、National oil well Varco等，其装置的基本结构和各部分功能大体相同，但外形结构略有差异，这里选取Tesco公司部分公司的顶驱下套管工具进行介绍。加拿大Tesco公司作为国际钻井界技术创新的典范，结合其在顶驱和套管钻井等方面的技术优势，研制出一套适用于顶驱下套管的新技术。该技术能发挥顶驱钻井的优点，并结合套管钻井技术的工艺，可以在下套管的同时实现套管柱旋转、提放及循环泥浆等工作，在遇到缩径井段时还可以扩眼，最大限度地保证了套管能正常下到井底。与常规下套管的方式相比，不再需要铺放套管、提升套管柱、扩眼、重钻和修补等工作，具有安全、高效等特点，有效提高了下套管的成功率，在油田有着较好的推广价值和市场前景【4】，如图1-4所示。
1-4Tesco公式尾管钻井系统
国内主要研究顶驱下套管技术的公司已北石为主。北京石油机械厂研发的新型机械化、智能化的顶驱套管送入装置，该装置拟代替目前国内外钻井广泛使用的套管钳等下套管设备，充分发挥顶驱的优越性，不仅实现下套管主动自动化连接，而且可以提供旋转套管以及循环钻井液的能力，大大减少卡钻、遇阻等潜在安全危害，极大地提高下套管的成功率，为套管顺利下入到计划深度提供装备保证，同时还减少下套管人员具有安全、高效等特点。从功能上看，北石顶驱套管送入装置基本具备了国外先进下套管工具的基本功能，但是其利用吊环、吊卡来进行套管的抓取，系统性不强，仅具有套管送入工具系统的部分功能，成本较高。如图
1-5北京顶驱下套管设备
2.顶驱下套管主要部分
顶驱下套管装置如图2-2所示，它一种基于顶部驱动钻井系统，用于下套管作业的集机械，液压于一体的装置。顶驱下套管系统包括：顶驱+顶驱下套管驱动工具+套管（套管接头中有联连轴扭环）+选择扶正器+防磨带+扩眼器+引鞋【】。
2.1.重要配套装置分析
2.1.1.顶驱装置
顶驱下套管驱动工具在整个系统中最为关键，其结构如图2-1所示，按功能分为动力总成，连接总成，限位总成，卡瓦总成，以及密封导向总成五部分组成。
图2-1顶驱下套管工具（内插结构）
动力总成主要由轴心，活塞，弹簧，活塞缸等组成，主要完成卡瓦的撑开与收缩作业；连接总成用于连接动力总成，实现传递力和力矩的功能；卡瓦总成主要由卡瓦轴与卡瓦组成，完成卡紧套管的功能；密封导向总成中，导向头完成引导顶驱下套管驱动工具进入套管，密封皮碗用于防止注入泥浆时泥浆回返。
2.1.2.吊环
事实上顶驱下套管自身也具有提升功能，但是下进的深度比较大或者地下环境比较复杂，这时就难确保其安全性，因此设置了吊环来辅助提升，保证安全性。
2.1.
3.套管吊卡
为了抓取单根的套管，提升下放的套管，就加设了套管卡瓦。这样，下放无接触的套管时就不需气动吊卡，更不必搭建承力高台，操作时就十分便捷安全。
2.1.4.气动卡瓦
为了提升驱动下套管作业的安全性与自动化水平，采用了气动卡瓦。这样钻司就能够控制卡瓦与下放套管柱。当然这个并不是一成不变的，而是要根据实际现场去设置，如果确实没有气动卡瓦，普通卡瓦依然能够起到作用。
2.1.5.视屏监控系统
为了时时监控下套管，在顶驱下套管设备上安装了视屏监控系统，该系统能够提高下套管的可视化，时刻在监控中。普通的做法就是在井架上面装彩色相机。这种监视下不但能够控制作业是否正常，还能够及时掌握皮碗磨损、卡瓦受损等情况。
2.1.6.职能防碰装置
作业之时，在套管和下套管装置的时候，无论是内卡还是外卡都要将大钩下到一定的高度，一旦下放过度就可能让整个重力落到套管上，导致套管变形或者套管的螺纹被压溃，因此加设智能防碰装置，当大钩下放的时候，智能防碰装置会时刻关注大钩下放的距离，一旦和套管的接箍接触上，就自动将信号返回到钻司的控制房，钻司就会及时制动刹车。这样就能确保人员、套管柱、设备的安全。
2.2.顶驱分类
根据套管尺寸的不同分为内部驱动和外部驱动2种。当套管直径小于177.8mm时采用外部驱动装置，当套管直径大于或者等于177.8时采用内部驱动装置。2种装置都包含以下主要结构：与顶驱相连接的螺纹，用于驱动卡瓦复位或者张开是液压机构，用以传递工作载荷（拉力和扭矩）的卡瓦机构，用以实现循环钻井液的密封机构以及用以是套管对中的导向头，其中内部驱动从安全角度考虑也可以增加辅助机构，以确保下套管安全。
3.顶驱下套管原理和过程
顶驱套管送入工具的基本功能是完成单根套管从抓取到送入的全过程，并且在需要的时候能够传递所需的钻井扭矩，将顶驱施加的驱动扭矩传递给套管进行套管钻井。在钻杆钻井同样可使用顶驱套管送入工具，这就要求在钻完井眼后，卸下钻杆吊卡、吊环及保护接头，将整套套管送入系统可以安装在顶驱下部。首先选择和套管尺寸及重量相配套的装置和工具，吊到钻台上，采用专门设计的快速接头，套管驱动装置可以很容易直接和顶驱相连。
3.1.工作原理
该装置上端与顶驱主轴相连接，可以通过顶驱精确控制下套管作业时套管的上扣扭矩。其工作原理如下：通过顶驱的液压源，使驱动机构上下油腔充满又并升至额定压力，驱动油缸上下运动来驱动卡瓦机构复位或张开，进而松开或卡紧套管，以传递旋转以及提升载荷，完成上扣及提放套管动作。该装置采用自密封皮碗密封，可以在套管作业的同时循环钻井液，以减少或避免复杂事故的发生。
3.2.工作过程
利用顶驱套管送入工具进行下套管作业，其整个下套管过程和常规接钻杆作业一样，主要动作包括: ①抓管钳抓取单根套管，提升至井口悬挂的套管接头处于其对接，驱动工具在导向头的辅助下插入当根套管至极限卡位环处；②活塞下行使卡瓦与卡瓦心轴相对滑动，迫使卡瓦卡紧套管同时压缩弹簧；③顶驱带动顶驱下套管工具旋转，使卡紧的单根套管与井口悬挂的套管对接上扣；④放下套管并开启泥浆循环系统，套管放下到位后液压缸泄压，卡瓦在弹簧的反向推力的作用下上行，解除卡瓦卡紧状态，完成单次下套管作业，同时为下一根套管做好准备【5】。
在下套管过程中，遇到井眼缩颈、井壁坍塌、岩沉淀问题时，可以通过顶部驱动钻井装置主轴水眼和顶驱下套管装置中心孔，向单根套管和套管柱内壁灌注泥浆并循环泥浆；另外，启动顶部驱动钻井装置的旋转上扣机构，带动单根套管旋转，使单根套管与套管在井内旋转，能解决井眼缩径、井壁坍塌、岩屑陈店带来的问题，保证套管柱能顺利正常下到井底。
3.3.工作特点
（1）可对套管进行循环，下推和旋转运动，减少因卡钻，缩径等导致的生产事故。
（2）配备多个安全联锁装置，可以使防止套管坠落等事故，提高作业效率和安全性。
（3）不需要常规下套管作业所需的套管钳，吊卡等配套下套管工具，减少相关作业人员数，也大幅度提高了下套管作业的可靠性和安全性。
图3-1 下套管工具
4.总结
顶驱下套管装置扩大了顶驱装置的应用范围，应用顶驱下套管装置可以大大减少下套管作业事故的发生，提高下套管质量和效率，降低钻井成本。因而具有良好的前景和重要的推广价值。
驱下套管技术已具备成熟的系列化生产；国内已有厂家生产出部分型号的顶驱下套管产品，但是未形成系列化，而且也没有的得到广泛推广应用，从装备、技术水平和应用等方面都与国外有较大的差距。因此，下一阶段应该考虑开发基于顶驱的套管钻井技术，并扩大其应用范围，是得这项技术能够为我国钻井技术的水平提升做出贡献。可以通过科研机构与油田部门，高等院校合作的方式，在消化吸收国外技术的基础上，自己研发下套管系统的关键部件。为了更好开展套管送入和套管钻井等技术研发和在国内外油田上的运用应用，达到降低成本，提高安全性的目的。在以后的工作中建议开展如下工作：
（1）更好完善工具的系列化研究，进一步开展相关试验工作与实现。
（2）开展套管钻井和下套管其余配套井下工具特别是套管钻井钻头的研究。
（3执行机构以及控制，监测系统等方面的研究。
参考文献:
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[2] 肖文生，钟毅芳.顶驱钻井动力学研究及其虚拟样机设计系统.石油工业出版社.2008年11
月.
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机械，2011，40(3)：20～23.
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Diameter.SPE 22122,1994．
193．什么是插入式固井？ 答：插入式固井一般是在下大直径的套管时进行。套管下完后，在钻杆下边接一个插入接头，然后把钻具下入套管内。下完钻后，再把插入接头插在套管下边的插入座里边。水泥浆通过钻杆经插入座和引鞋返出，入环空。这就是插入式固井。 194．插入式固井与普通固井相比具有那些优点？ 答：其优点主要是：1缩水注水泥浆时间和替钻井液时间；2可以有效地防止水泥浆与钻井液在套管内发生混浆；3由于水泥浆只经过钻杆，因此可以有效地防止套管灌“香肠”。 195．进行插入式固井都要做好哪些准备工作？ 答：除做好普通固井的准备工作外，还要做好下列四项准备工作：1准备一套插入座与插入接头，并注意检查插入接头的密封圈是否完好，与插入座的内径是否匹配；2准备一个与钻杆外径和套管内径相匹配的扶正器，目前现场上主要用两种尺寸，和；3准备一块下钻杆时放在套管接箍上的钻杆吊卡垫叉，目前现场上也只用两种和；4为节约时间，防止固井前开泵困难在开钻之前，最好先把固井时用的钻杆接成立柱，以便下完套管后即可顺利下钻。 196．下套管之前都应该做好哪些准备工作？ 答：1井眼准备，认真进行通井或划眼，处理好钻井液，保证下套管畅通无阻；2工具准备，包括套管吊卡，套管大钳（或钳头），灌钻井液管线及配合接头，管线上的控制闸门，遇阻时用的循环接头，相应尺寸的套管头及卡瓦，上扣用的旋绳及吊套管的绳索，套管扶正台及配件等；3材料准备，主要有水泥添加剂和水泥，备足固井用水；4技术措施准备，计算好水泥用量及替钻井液量，做好稠化及凝固试验，订好施工步骤；5设备准备，除固井车、供水车之外，井队的两大泵也必须完好，保证注灰、循环或钻井液时不出任何故障。 197．5"油层套管和技术套管在结构上都有哪些不同之处？ 答：5"油层套管结构是：5"生铁引鞋+1或2个单根+回压凡尔+套管根数+磁性定位短节+套管数根至井口。 技术套管结构是：可钻式引鞋（有时内装回压凡尔）+1或2个单根＋可钻式回压凡尔＋套管根数＋分级箍（有时也可不加）＋套管数根至井口。 它们的不同之处就是：套管有时装有双级固井用的分级箍，而无磁性定位短节，所用回压凡尔一般都是可钻的，不必用磨鞋磨。5"油层套管多装一个磁性定位短节所用引鞋和回压凡尔一般都是不可钻的。不论是5"油层套管还是技术套管，在套管柱上都要装扶正器。
A A 附 录 A （规范性附录） 顶驱下套管装置 A.1 概述 顶驱下套管装置是基于顶驱装置进行下套管作业的一种工具，按照驱动方式可分为液压驱动、机械驱动、液压机械复合驱动顶驱下套管装置。根据夹持套管的部位不同可分为内卡式顶驱下套管装置和外卡式顶驱下套管装置。顶驱下套管装置的设计及制造应满足以下功能及技术要求。 A.2 功能要求 A.2.1 概述 顶驱下套管装置应具备相应的功能，产品部件和整机安装完成后均应进行试验以评定其功能是否达到设计要求。 A.2.2 顶驱下套管装置功能描述 A.2.2.1顶驱下套管装置应和顶驱具有良好的兼容性，与顶驱连接后应留有安全作业空间。 A.2.2.2顶驱下套管装置通过顶驱的提升和下放实现套管柱的提升和下放动作；通过顶驱的主轴旋转带动顶驱下套管装置的卡瓦夹持总成实现套管螺纹的连接和松开。套管的钻井液灌注和循环通过顶驱钻井液通道完成，顶驱下套管装置的密封导向总成应具备密封套管的能力。 A.2.2.3顶驱下套管装置下放套管规格应符合GB/T 19830。 A.2.2.4顶驱下套管装置下套管作业数据（扭矩、转速）源于顶驱控制系统，应具有设定、记录和归档功能，具备追溯性。 A.2.2.5顶驱下套管装置为可选配套装置，不作为顶驱的标准配置出厂。 A.3 顶驱下套管装置设计要求 A.3.1 由于不同规格套管的抗内、外压能力不同，为了安全起见，当套管标称外径大于等于168.28 mm时宜采用内卡的夹持方式，当套管标称外径小于168.28 mm时宜采用外卡的夹持方式。 A.3.2 顶驱下套管装置与顶驱之间应具有良好的接口（连接螺纹、控制管线），安装时应不拆除内防喷器，安装后不应影响顶驱的基本功能。 A.3.3 顶驱下套管作业时，宜使用加长吊环，可在原吊环的基础上利用短吊环加长原吊环，以满足安全提升管柱要求为准则。 A.3.4 顶驱下套管装置在满足安全提升和扭矩载荷的前提下，一套装置应能满足多种规格套管的作业需求，减少设备的数量。
需要钻井单位配合内容 1）井底发生漏失的井，固井前进行堵漏作业，堵漏后要求做地层承压试验，满足水泥浆上返要求； 2）井队提供真实地破试验数据，钻进过程中发生漏失和堵漏情况，下套管前按照工程设计要求做地层承压试验； 3）严格按照规范进行通井、下套管、循环洗井等工作，为固井提供一个良好的井眼； 4）为保证固井套管居中度，177.8mm技术套管要求目的层每3根安放一个弹性扶正器，非目的层每10根安放一个弹性扶正器；139.7mm套管目的层每3根安放一个树脂扶正器，非目的层段每10根安放一个弹性扶正器。由于2019年测井新添SBT测井项目，对套管居中度要求较高，因此井队严格按照要求加放扶正器； 5）下套管过程及中途循环过程发生漏失、遇阻等复杂情况，井队记录好套管下入位置，漏失情况，及时汇报； 6）固井前循环期间，若发生漏失，钻井队及时请示甲方下一步施工方案；若无法建立循环的井，经甲方批准后采取正注反挤技术措施，井队提供不少于30m3的泥浆，用于大排量冲刷目的层井段； 7）固井前循环要求：套管到位后，小排量低泵压顶通，0.3-0.5m3/min小排量循环出环空泥浆量，泵压和排量稳定的情况下逐步提升排量,达到循环泥浆上返速度不低于1.2m/s，原则上循环时间不低于2个循环周，循环过程中调整钻井液性能，在保证钻井液密度波动在±0.02g/cm3基础上，降低粘度至45-50s，钻井液循环均匀，循环压力稳定，振动筛无泥饼、岩屑后进行固井施工； 8）固井前，井队保证备水充足，满足固井施工要求，备好多余泥浆罐收集固井返出的泥浆和水泥浆； 9）按设计要求生产套管固井，替浆采取清水替浆，井队提前清洗泥浆罐，做好备水准备，按设计排量替浆，若井队因泥浆罐无法单独隔离储备清水，导致无法实现大泵替清水，需提前告知固井队，经固井队更改固井方案，经甲方审批后采用双车替浆； 10）固井期间，井队电工现场值班，保证供电连续；
下套管和固井作业 1 下套管作业 1.1 下套管准备 1.1.1 进入井场的套管按下井顺序进行卸车，卸车一律用抓管机或吊车进行（卸套管时作业人员要站在安全位置）。用吊车进行卸套管作业时要办理三级作业许可，并组织召开相关作业人员交底分工会。将套管在管架上分层摆放（不超过三层），用管架挡销或铁丝捆绑固定好套管。 1.1.2 钻井队技术员与工程监督共同对到井套管进行验收，并清点到井套管的数量，逐根进行登记。 1.1.3 钻井队负责对到井的套管(包括短套管、联顶节)进行逐根通径，采取气驱通径规通套管时，严禁人员处于套管通径规出口前方，控制好气量大小；技术员负责对到井的套管(包括短套管)进行丈量和编号（丈量人员要选好站位，防坠落伤害）。 1.1.4 钻井队技术员负责对到井的下套管工具及附件进行验收；作业人员准备好套管密封脂。 1.1.5 接好灌钻井液装置，备好套管与方钻杆变扣接头。 1.1.6 装好井口装置，未安装环形防喷器的井应换装套管闸板芯子；检查地面所有的设备符合要求。 1.1.7 安装好专用套管液压大钳。 1.1.8 准备φ25.4mm长度15m的扶正棕绳一根；φ15.9mm长度10m绳套1根；专用吊带2根。 1.1.9 在钻台大门处拴一根φ25.4mm长度合适的防碰兜绳；装好猫道套管防滑装置。 1.1.10 钻井队长组织作业人员进行作业前安全分析，共同识别装、下套管作业过程中存在的风险，以及防范措施，办理三级作业许可，进行下套管作业安全、技术措施交底，并分工明确，尤其要明确在使用气动绞车提升套管入鼠洞过程中，防止钢丝绳、套管等刮碰吊卡活门的措施。 1.1.11 冬季下套管作业时，应对地面高压管线、立管、水龙带、泥浆泵、灌浆管线等采取防冻措施。距离套管母接头1.5m内除霜、除雪。
什么是固井 一、固井：在已钻出的井眼中下入一定尺寸的套管，并在套管与井壁或套管与套管之间的环形空间内注入水泥的工艺过程。 二、井身结构包括以下几方面的内容：所下套管的层次、直径、各层套管下入的深度、井眼尺寸（钻头尺寸）、各层套管的水泥反高等。 三、设计井深的主要依据：地层压力、地层破坏压力和坍塌压力。 四、套管的类型：⒈导管；⒉表层套管；⒊技术套管；⒋生产套管；⒌尾管。 五、井深结构设计的原则：①能有效的保护油气层，使油气层不受钻井液的损害；②能够避免漏、喷、塌、卡等复杂情况产生，保证全井顺利钻进，使钻井周期达到最短；③钻达下部高压地层时所用的较高密度的钻井液产生的液柱压力，不至于把上一层套管鞋处薄弱的裸露地层压裂；④下套管过程中，钻井液液柱压力和地层压力之间的压差，不至于造成卡阻套管。 六、套管柱的受力：轴向压力、外挤压力和内压力。 七、套管柱的附件：⒈引鞋（套管鞋、浮鞋）；⒉回压法；⒊套管扶正器；⒋磁性定位套管； ⒌联顶节。 八、水泥熟料主要成分：①硅酸三钙（C3S）；②硅酸二钙（C2S）；③铝酸三钙（C3A）；④铁铝酸四钙（C4AF）。 九、水化作用：油井水泥与水混合后，水泥中各种矿物分别与水发生水解和水化反映，某些水化产物还能发生二次反映。 十、水化反映的不断进行水泥浆形成水泥石可分为三个阶段：①胶溶期；②凝结期；③硬化期。 十一、稠化时间：指油井水泥浆在规定压力和温度条件下，从开始搅拌至稠度达100Bc所需要的时间。 十二、稠度：水合水泥混合后会逐渐变稠，变稠的速率。 十三、注水泥的设备：水泥车、水泥混合漏斗、水泥分配器、水泥头、胶塞、储灰罐。 十四、碰压：胶塞被推至浮箍时，泵压突然升高。 十五、注水泥主要工序包括：循环和接地面管汇→打隔离液→顶胶塞→碰压→候凝。 十六、提高泥浆的顶替效率：⒈紊流顶替；⒉打前置液；⒊活动套管；⒋调整完井液和水泥浆的性能；⒌使用扶正器。 十七、引起油、气、水窜的原因：水泥浆在凝固过程中的失重是导致油、气、水窜的主要原因，井壁存在泥饼、水泥硬化过程体积收缩也是造成油、气、水窜的原因。 十八、水泥浆失重：指水泥浆柱在凝固过程中对其下部或地层作用的压力逐渐减小的现象。十九、防止油、气、水窜的措施：①采用两用水泥；②分级注水泥；③减小水泥浆返高；④环空憋压候凝；⑤使用特种水泥。 二十、特殊固井技术：习惯上把除了常规一次注水泥技术方法。 二十一、特殊固井技术的种类：⑴、内管注水泥；⑵、尾管固井工艺；⑶、分级注水泥技术。二十二、完井：指从打开生产层到把井交付给采油生产期间的全部生产过程。 二十三、完井包括：打开生产层、下油层套管固井、射孔到试采的全部工艺过程。 二十四、井下复杂情况：钻井作业过程中，由于钻井液的类型与性能选择不当及井身质量较差等原因造成井下钻具的遇阻遇卡、钻进时严重憋跳钻、井漏、井喷等现象，不能维持钻进与其他钻井作业正常进行。 二十五、钻井事故：由于检查不周到，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、顿钻及井喷失火等恶果。
石油装备新技术 题目：顶驱下套管技术 姓名： 老师： 学号： 专业：机械电子工程
顶驱下套管技术 西南石油大学，成都610500 摘要：下套管作业是钻井作业过程中的一个非常重要的环节,作业质量好坏直接影响固井 质量、采油产量及油井的寿命。顶驱下套管技术具有作业效率高、套管上扣质量高、现场作业安全度高、劳动强度低等优点。通过对顶驱下套管技术的工作原理，结构，技术参数的研究，对顶驱下套管技术具有重大工程指导意义。 关键词：顶驱；下套管；原理机构
1.引言 石油钻井工程是石油工业中一项为石油天然气增储上产而开辟油气通道和采集地下信息的入地工程。下套管作业作为钻井工程中的的一项常规作业，是指把大直径管子（套管）按照设计下放到裸眼井的预定深度的作业。 套管是指从地表下入已钻井眼作为衬壁的管子，根据下入阶段和深度不同依次分为导向套管、表层套管、技术套管、生产套管和射孔段等，如图1-1所示。 1-1套管结构图 1.1.常规下套管技术 常规的下套管工艺流程是使用简易吊卡提升单根套管；安装对扣护套对扣；在连接时使用液压套管钳旋转顶部套管单根；启动上部气动卡瓦，松开下部钻台启动卡瓦，使上部气动卡瓦支撑套管柱的全部重量，下放套管柱；按要求及时向套管柱内灌注泥浆，完成一根套管下入井内【1】。重复以上流程，直至把全部套管连接并下入井底。传统下套管技术存在如下缺点：（1）套管旋扣操作复杂、扭矩不易精确控制；（2）悬挂在井眼中的套管柱不能旋转；（3）不能根据需要随时循环泥浆；（4）下套管作业效率不高，存在极大的安全隐患。
图1-2 常规下套管作业 1.2.顶驱钻井系统 为避免传统下套管技术作业的缺点[1]，在下石油装备领域，顶驱钻井系统已成为代替传统下套管技术的一种必然趋势。顶驱套管送入装置是一种基于顶部驱动钻井系统，集机械、液压于一体的新型套管送入装置，该装置需针对不同规格的套管配套相应系列工具，以适应相同规格各种常用壁厚的下套管作业。利用顶驱套管送入装置进行下套管作业具有作业效率高、套管上扣质量高、现场作业安全度高、劳动强度低等优点，大大减少下套管遇卡、遇阻等潜在的安全危害，极大地提高了下套管作业的成功率，可降低或避免井下事故的发生，降低钻井综合成本。从世界钻井机械的发展趋势上看，它符合21世纪钻井自动化的历史潮流。现在我国赴国外打井的队伍，如果没有安装该系统将不允许在投资竞争中中标，由此可见顶部驱动钻井系统已经到了非用不可的地步【2】。 1.3.顶驱下套管技术 顶驱套管送入装置，它是顶驱装置的延伸产品，它扩大了顶驱装置的应用范围，除了钻井作业外还可完成下套管作业，替代了目前普遍应用的液压套管钳等设备【3】。 顶驱套管送入装置是一种基于顶部驱动钻井系统，集机械、液压于一体的新型套管送入装置，该装置需针对不同规格的套管配套相应系列工具，以适应相同规格各种常用壁厚的下套管作业。利用顶驱套管送入装置进行下套管作业具有作业效率高、套管上扣质量高、现场作业安全度高、劳动强度低等优点，大大减少下套管遇卡、遇阻等潜在的安全危害，极大地提高了下套管作业的成功率，可降低或避免井下事故的发生，降低钻井综合成本。配备相应的装备是保证套管顺利下入预定深度的前提。应用顶驱套管送入装置可以极大减少下套管作业事故的发生，提高下套管质量和效率，降低钻井成本，因而具有良好的发展前景。
第二部分固井基础知识 第一章基本概念 1、什么叫固井？ 固井是指向井内下入一定尺寸的套管串，并在其周围注以水泥浆，把套管与井壁紧固起来的工作。 2、什么叫挤水泥？ 是水泥浆在压力作用下注入井中某一特定位置的施工方法。 3、固井后套管试压的标准是什么？ 5英寸、5 1/2英寸试压15MPa，30分钟降压不超过 0.5MPa，7英寸，9 5/8英寸分别为10MPa和8MPa，30分钟不超过0.5MPa；10 3/4—13 3/8英寸不超过6MPa，30分钟压降不超0.5MPa。 4、什么叫调整井？ 为挽回死油区的储量损失，改善断层遮挡地区的注水开发效果以及调整平面矛盾严重地段的开发效果所补钻井叫调整井。 5、什么叫开发井？ 亦属于生产井的一种，是指在发现的储油构造上第一批打的生产井。 6、什么叫探井？ 在有储油气的构造上为探明地下岩层生储油气的特征而打的井。 7、简述大庆油田有多少种不同井别的井？ 有探井、探气井、资料井、检查井、观察井、标准井、生产井、调整井、更新井、定向井、泄压井等。 8、什么叫表外储层？ 是指储量公报表以外的储层（即未计算储量的油层）。包括：含油砂岩和未划含油砂岩的所有含没产状的储层。 9、固井质量要求油气层底界距人工井底不少于多少米？探井不少于多少米？ 固井质量要求，调整井、开发井油、气层底界距人工井底不少于25米（探井不少于15米）。 10、调整井（小于等于1500米）按质量标准井斜不大于多少度？探井（小于等于3000米）按质量标准井斜不大于多少度？ 调整井按质量标准井斜不大于3度。探井按质量标准井斜不大于5度。
11、调整井（小于等于1500米）井底最大水平位移是多少？探井（小于等于3000米）井底最大水平位移是多少？ 调整井井底最大水平位移是40米。探井井底最大水平位移80米。 12、目前大庆油田常用的固井方法有哪几种？ （1）常规固井（2）双密度固井（变密度固井）（3）双级注固井（4）低密度固井（5）尾管固井 13、目前大庆油田形成几套固井工艺？ （1）多压力层系调整井固井工艺技术。 （2）水平井固井工艺技术。 （3）斜直井固井工艺技术。 （4）小井眼固井工艺技术。 （5）深井及长封井固井工艺技术。 （6）欠平衡固井工艺技术。 14、水泥头是用来完成注水泥作业的专业工具，常用的有哪几种？（1）简易水泥头；（2）单塞水泥头；（3）双塞水泥头；（4）尾管固井水泥头。 15、5 1/2″水泥头销子直径为多少毫米？ 5 1/2″水泥头销子直径为24mm。 16、常用的套管有哪些规格？ 5″、5 1/2″、7″、7 5/8″、8 5/8″、9 5/8″、10 3/4″、12 3/4″、13 3/8″、20″等。 17、简述技术套管及油层套管的作用？ 技术套管是封隔复杂地层，保证固井顺利进行，安装井口装置，支承油层套管重量，必要时可当油层套管使用。 油层套管是封隔油、气、水层与其它不同压力的地层，如因保护套管形成油气通道，满足开采和增产措施的需要。 18、常用扶正器的规格有哪些？ 5×5 1/4，5 1/2×7 1/2，5 1/2×8 1/2，5 1/2×9 3/4，9 5/8×12 1/4，13 3/8×17 3/4。 19、上胶塞的作用是什么？ （1）在管内隔开水泥浆和泥浆或清水；
海外石油钻井 下套管与固井安全操作规程 一、下管套 下套管的方法有多种。目前，国际上普遍采用的是得 克萨斯绳索法。这种方法操作简单、工作效率高而又安全；其特殊之处就是套管扣吊卡及扶正在套管扶正台处进行、 从场地上拉套管利用游车、单根提升吊卡，而不用猫头或 吊车、我们推荐采用得克萨斯绳索法下套管。 无论采用哪种下套管方法，其整个过程的安全注意事 项基本相同。首先，下套管的安全注意事项与下钻杆的基 本相同。下套管需要特别注意的是要安全地从场地上拉套 管和正确使用套管扶正台。 下套管前，必须做好充分准备。准备好的绳套、绳环等，其端部应固定牢靠，长度应适中，无破损或断丝并保 证强度。套管扶正台或临时搭成的工作台应固定牢靠，整 个台面任何处都能承受2000牛顿的力，扶正台上的栏杆应 完好无损，其要求与二层平台栏杆相同。 要认真检查游动系统、死活绳头，保证完好并能承受 所下套管可能遇到的最大负荷。刹车应灵活。检查并润滑
套管钳和套管吊卡。尤其是下尺寸较大、较深的套管，更 要引起高度重视。 下套管前的最后一次起钻期间，要注意把钻具均匀、 紧凑地摆放在钻杆盒上，以使钻台通往大门坡道留有足够 大的通道。 钻台大门坡道口的两边应有两根具有足够强度的兜绳桩。兜绳桩根牢牢地焊接在钻台上。桩柱螺纹与桩根连紧；桩高1—1.2米S桩柱上端应有便于绑缠兜绳的小环。兜绳 的一端绑在一根桩柱上；另一端缠在另一根桩柱上。 当套管公接头将到达钻台面时，司销操作必须放慢； 套管公接头到钻台面时，卸护丝动作要快，卸护丝的手在 护丝两边转动而不得伸到护丝端面，以免摆动的套管与钻 台面接触砸到手。缠在立桩一端的兜绳要慢慢松开。兜绳 的长度要够，但要注意不能缠到人。 夜间下套管时。要有充分的照明。注意场地与钻台之 间的联络。任何人都要注意避开大门跑道、大门坡道及其 周围。套管护丝不得随便往钻台下面甩，应由适当强度的 棕绳串好，用气动或电动绞车放至钻台下面在钻台上扣吊 卡时，周围的人要躲开。
IADC/SPE 155694 顶驱下套管：提高施工安全和效率 Zhang Hongying，SPE，He TaO，Wang Na，liu Guanghua，SPE，Zou lianyang，Huang Y anfu，中石油研究院北京石油机械厂 摘要 下套管是钻井施工中的一个重要步骤。随着水平井和大位移井的增多，为了防止套管串卡钻的发生，迫切需要一种技术，能够在下套管的过程中循环钻井液和旋转套管。这篇文章介绍了顶驱下套管技术(TDCR)。该技术能够满足下套管过程中的各种挑战。中国西南四川盆地所打的水平气井计划下入7寸套管，该施工由于地质条件复杂存在难度。顶驱下套管技术成功的将套管下到了目标深度。顶驱下套管技术使得在长的水平段遇到复杂情况时能旋转、活动和循环，是成功作业的关键。 顶驱下套管技术的好处还有利用了顶驱精确控制套管的上扣扭矩，这对于优化扣的上扣是非常重要的。下套管过程中遇到不稳定地层可以开泵循环保证井眼的稳定，避免了复杂情况的发生。由于省去了扶正台，减少了非生产时间，提高了安全和效率。顶驱下套管技术将成为下套管作业的主角并且在将来获得更加广泛的应用。 介绍 传统的下套管技术通常使用一些专用的工具，比如套管动力钳。在下套管的过程中不能循环、旋转和上下活动套管。在复杂地层可能会发生缩径、垮塌和岩屑沉积，导致下套管失败。据统计，下套管过程中49%的非生产时间是由于缩径和卡钻造成的。为了避免缩径和卡钻，最有效的办法就是循环，而这正是传统施工方法的瓶颈，不能同时循环和活动套管串。并且要花较长时间转换为循环模式。下套管时为了套管内外压力平衡，每下入几根就要灌浆一次。这种方法很不方便又耗费劳力，并且容易漏灌，从而影响下套管质量。并且如果套管遇阻需要起出所有套管，另外组合钻具进行划眼和通井。然后重新下套管，这样既费时又效率低下。顶驱下套管技术的引进打破了施工中的各种难题。它把顶驱钻进的优点带到了下套管施工中。下套管过程中遇到不稳定地层可以开泵循环保证井眼的稳定，避免了复杂情况的发生。顶驱套管施工意味着自动化程度的提高和劳动强度的降低，因而提高了安全和效率。 顶驱系统作为一项主要的油田钻井技术研发于1980年，已经成为标准技术取代了一次只能接一根钻杆的方钻杆和转盘系统。它的主要优点还有更好的处理钻具和内防喷器操作。还能在钻进和起下钻过程中旋转钻具和循环，减小了卡钻和其它井下事故发生的机率。 九十年代开始，套管灌注工具和循环工具的出现改变了日常的施工流程，大大的缩减了灌浆时间，被广泛应用到在海上和陆地套管作业中。 二十一世纪初始，一项新技术给下套管作业带来了变革。这项新技术整合了套管钳和灌浆与循环工具，通过顶驱能实现下套管作业，被称为顶驱下套管技术。它已径成功地应用在了海上和陆地来应对工程上的挑战，被认为是工业上最具有价值的技术之一。顶驱下套管充分利用了顶驱的优点，实现了套管上扣的自动控制，并且能够在循环钻井液和上下活动套管串的同时旋转套管，降低了卡套管和井下复杂情况的机率。顶驱下套管工具还被广泛地应用在套管钻井作业。该工具扩大了顶驱的应用范围实现了各项作业的整合。该项技术的应用极大的降低了下套管过程中井下和地面出现复杂情况的机率。提高了下套管作业的质量、安全和效率，降低了钻井成本，在将来的应用和继续提高上有着极为广阔的前景。 设备和操作流程 除了钻机和其他设备，顶驱下套管操作主要依靠顶驱和下套管工具。与此同时，在设备机
固井技术规定 第一章总则 第一条固井是钻井工程的关键环节，其质量好坏不仅关系到钻井工程的成败和油气井的寿命，而且影响到油气田勘探开发的整体效果。为保证固井工程质量，特制定本规定。 第二条固井工程必须从设计、准备、施工、检验四个环节严格把关，采用适合地质特点及各种井型的先进固井工艺技术，确保质量，达到安全、可靠、经济。 第三条固井作业必须按固井设计执行，否则不得施工。 第二章固井设计 第一节设计格式与审批 第四条固井设计格式按勘探与生产分公司发布的《xx井xx套（尾）管固井设计》要求执行。 第五条固井审批程序按勘探与生产分公司发布的《中油股份公司勘探与生产工程技术管理办法》执行。 第二节套管柱强度要求 第六条套管柱强度设计方法SY/5322-2000执行。其中，在高压气井和超深井的强度设计时，必须考虑密封因素。 对安全系数的要求见下表数据。 系数名称安全系数 抗挤安全系数≥1.125 抗内压安全系数≥1.10
抗拉安全系数管体屈服强度≥1.25 螺纹连接强度直径244.5mm及以上套管≥1.6 直径244.5mm以下套管≥1.8 第七章套管柱抗挤载荷计算在正常情况下按已知产层压力梯度、钻井液压力梯度或预测地层孔隙压力值计算。遇到盐岩层等特殊地层时，该井段套管抗挤载荷计算取上覆地层压力梯度值，且该段高强度套管柱长度在盐岩层段上下至少附加50m 第八条套管柱强度设计应考虑热采高温注蒸汽过程中套管受循环热应力的影响。 第九条对含有硫化氢等酸性气体井的套管柱强度设计，在材质选择上应明确提出抗酸性气体腐蚀的要求。有关压裂酸化、注水、开采方面对套管柱的技术要求，应由采油和地质部门在区块开发方案中提出，作为设计依据。 第三节冲洗液、隔离液和水泥浆要求 第十条冲洗液及隔离液 1、使用量：在不造成油气侵及垮塌的原则下，一般占环空高度的300～500m。 2、性能要求：冲洗液和隔离液能有效冲洗、稀释、隔离、缓冲钻井液，与钻井液及水泥浆具有良好的相容性，并能控制失水量，不腐蚀套管，不影响水泥环的胶结强度。 第十一条水泥浆试验按SY/T5546-92执行，试验内容主要包括：密度、稠化时间、滤失水、流变性能、抗压强度等。
深井固井井眼准备及下套管技术 川庆钻探工程公司工程技术处二0一0年七月二十七日
第一部分井眼准备及下套管技术 一、井眼准备 川渝地区地质构造复杂，地层承压能力低及井漏普遍存在，为确保套管柱下入和注水泥施工的安全顺利进行，因此井眼准备是下套管及注水泥施工作业前的最重要的工作之一。 1、地层承压能力试验 固井施工作业前应了解和掌握地层的三条压力曲线，即地层压力、地层漏失压力和地层破裂压力，固井施工最理想状态是使整个管柱环空当量液柱压力，大于地层压力而小于地层漏失压力，上述几条压力曲线是设计固井施工参数（水泥浆密度、注替排量等）的最重要依据。地层压力和地层破裂压力可通过钻井设计和实钻资料了解和掌握，而地层漏失压力多数情况下不得而知，常常需要对地层做承压试验来了解。在下套管作业前，通常采用三种方式对地层进行承压试验，即井口憋回压（其前提条件：在不发生静止井漏或循环井漏的情况下，井内静液柱压力与憋压值之和折算为当量泥浆密度应小于上层套管鞋处地层破裂压力梯度，否则不能采用）、加重钻井液摸拟固井施工压力和加大循环排量摸拟固井施工压力，或上述几种的综合应用，如龙岗构造、九龙山构造、七里北构造等各构造的井普遍进行了承压试验，根据试压结果最终确定施工方案和施工主要参数。 2、堵漏及提高地层承压能力
为了满足固井施工安全和固井质量要求，对于实钻中发生井漏和承压试验发生漏失的井，都必须进行堵漏作业。针对不同漏失性质分别采取颗粒级配的复合堵漏材料、随钻堵漏材料和注水泥堵漏等多种方法。九龙山构造的龙16井、龙17井和铁山坡构造的坡1-X2井等在下生产套管前，都耗费了大量物力、财力进行了长达数十天的堵漏及提高地层承压能力工作。 3、钻井液性能处理及循环 固井施工作业前，钻井液性能是否得到优化处理和调整以及充分有效的循环对于固井作业安全和提高固井质量的严重影响愈来愈受到固井界工程技术人员的高度重视。充分认识到钻井与固井是两套不同的钻井液性能要求，钻井主要重视钻井液对砂屑的携带、悬浮和对井壁保护的能力，而固井则要求其具有较低的粘切和屈服值，使其易于被顶替；注水泥前对钻井液充分有效的循环有助于破坏其结构力、改善其流动性和对井筒的清洁、净化，更有利于确保施工安全和进一步提高水泥浆顶替效率。固井施工设计中即规范了固井对钻井液性能和钻井液的循环要求，彻底改变了以前固井前不管泥浆性能好坏，下完套管开泵正常即施工的习惯做法。 4、通井 针对目前川渝地区所钻直井、定向井、水平井及井身结构情况，按照摸拟入井套管柱的刚性、尺寸的原则，规范和制定了从
Safety is the goal, prevention is the means, and achieving or realizing the goal of safety is the basic connotation of safety prevention. （安全管理） 单位：___________________ 姓名：___________________ 日期：___________________ 钻井队通井、下套管技术措施(新 版)
钻井队通井、下套管技术措施(新版)导语：做好准备和保护，以应付攻击或者避免受害，从而使被保护对象处于没有危险、不受侵害、不出现事故的安全状态。显而易见，安全是目的，防范是手段，通过防范的手段达到或实现安全的目的，就是安全防范的基本内涵。 一、通井技术措施 1、钻具结构以8寸井眼为例：应用215.9mm钻头+扶正器+钻铤+加重钻杆+钻杆的钻具结构通井（扶正器大小和加放位置根据现场井下实际情况定），下钻中途，避开造斜井段和薄弱易漏地层打通循环钻井液。 2、在斜井段要严格控制下钻速度，遇阻严禁硬压强下，开泵循环划眼通过，以上提下放为主，避免划出新井眼。 3、下钻到井底后，先小排量平稳开泵，待井下情况正常后再逐渐增大至正常钻进排量充分循环钻井液，循环清洗井眼时间不少于2周，震动筛处无明显岩屑；循环过程中，严密监视钻井液性能变化，起钻前，要循环观察有无油气侵，并停泵观察有无溢流，确认井下无溢流后方可起钻。起钻前在斜井段打入加润滑剂的钻井液封闭斜井段。 4、起钻前搞好短起下作业，达到不阻不卡，确保井眼畅通;起钻过程中，在油层井段严禁使用高速档，防止抽汲诱发溢流或井喷。
下套管及固井作业的规定 （试行） 油气勘探公司 钻井工程部
下套管及固井作业的规定 一、总则 为进一步加强落实套管使用管理规定，严格执行下套管各项技术措施，提高安全意识，把井下安全、工程质量、规范操作放在第一位，杜绝违章指挥、违章操作，确保下套管及固井质量，现制定下套管及固井作业有关规定。 二、职责 （一）钻井队 1套管、附件准备及验收 1.1套管到井后，井队技术员应及时清点送井套管、短套管及套管附件，检查其数量、型号是否与送井清单一致；套管和套管附件送井时要有检验合格证和检验记录。钻井队技术员应收集好套管及附件合格证备查。送井套管公扣和母扣端必须戴齐护丝，以防止碰坏丝扣。 1.2逐根清洗并检查套管及附件的丝扣。 1.3下套管工具必须完好，套管吊卡应有明显标记，不能与钻杆吊卡混用。 1.4对所送套管要复查套管丝扣、壁厚、钢级，由工程技术员组织丈量（套管长度不含公扣长度，长圆扣套管从公扣根部起丈量，特殊扣套管从“Δ”标记处起丈量）套管，将套管长度用红漆标记在套管本体上，数据要求两对口。按入井顺序编排套管，检查累计的套管长度是否满足井深要求，入井套管和剩余套管分开摆放，将不下的套管用棕绳捆绑，作好标记，
并与套管数据复核一致。联顶节长度必须符合井架底座高度要求，两端丝扣抹黄油戴护丝保护好，避免挤压变形。 1.5对送井套管在井场上逐根通内径，内径规尺寸标准见表。并记录通内径情况，由操作者签字。 检查工具质量。 1.7计算套管数据时，要确保浮箍位置低于要求人工井底位置不小于5米。工程技术员必须清楚套管总数、入井根数、剩余根数及入井套管的编排顺序。套管长度输入计算机后必须打印出来与实际的长度、位置相校核并确认一致，坚决杜绝将长度、顺序输错导致的严重质量事故。 1.8套管原始记录在测三样前必须保留。 2设备及其它准备 2.1在完井电测期间，钻井队要对设备进行一次全面检查，保证在通井划眼、下套管及固井施工期间设备连续运转，确保各项工序连续进行。 2.2合理安排通井下套管固井时间，下完套管循环2～3周必须固井，不能长时间循环，影响固井质量。 2.3电测完后，测井队及时将数据送钻井工程部技术科。固井队及时到技术科取完井电测井径数据和实际地质分层，便于及时计算灰量组织装灰。 3井眼准备 3.1钻井过程要确保井眼规则，无大肚子井眼，防止井径扩大率和全角变化率超标，影响套管的顺利下入和固井质量。 3.2钻井液性能应能保证井壁稳定、井眼干净、无油气侵和无漏失，符
《完井与井下作业》第2阶段在线作业2020 试卷要求: 答题要求: 判断下列说法是否正确 1(5.0分) 孔隙型岩石的渗透性与孔隙度无关。 ?A) 正确 ?B) 错误 错误 2(5.0分) 侧钻井眼的钻头可采用偏心钻头，故钻出的井筒是常规井眼尺寸。 ?A) 正确 ?B) 错误
错误 3(5.0分) 对接法适用于套管破漏较浅、损坏较少、对接位置以上地层结构较 好、不坍塌的情况。 ?A) 正确 ?B) 错误 正确 4(5.0分) 低渗透储集层的完井中一定要用下套管固井，将低渗透层射开的完 井方法。 ?A) 正确 ?B) 错误
正确 5(5.0分) 负压射孔时不会产生对产层的液体污染。 ?A) 正确 ?B) 错误 错误 6(5.0分) 大位移井是指井的水平位移与井的垂深之比等于或大于2的定向井。 ?A) 正确 ?B) 错误
正确 7(5.0分) 聚合物射孔液主要用于可能产生严重漏失(裂缝)或滤失(如高渗透)以 及射孔压差较大、速敏较严重的油层。 ?A) 正确 ?B) 错误 正确 8(5.0分) 裂缝型岩石的渗透性是指流体流过裂缝的能力。 ?A) 正确 ?B) 错误 正确
9(5.0分) 化学防砂是将化学药剂注入地层，把疏松的地层砂胶结起来，形成 具有一定强度和渗透性的挡砂屏障。 ?A) 正确 ?B) 错误 正确 10(5.0分) 低渗透层在射孔时，应使用较高的射孔密度，深度要深（至少应在3 00 mm），较小直径的射孔孔径。 ?A) 正确 ?B) 错误 正确
11(5.0分) 分支井的主井筒和分支井用水泥封固，各层压力分隔，接合点及分 支井段为机械支撑，分支井可再次进入，可合采或分采，该种完井 方式称为五级完井。 ?A) 正确 ?B) 错误 正确 12(5.0分) 管内砾石充填完井的基本方式为在井中下套管固井，然后射孔。在 井中的出砂井段再下筛管，在筛管与套管的环形空间充填砾石。 ?A) 正确 ?B) 错误 正确
固井复杂问题 固井作业不仅关系到油气井能否顺利完成，影响投产后油气井质量的好坏、油气井寿命的长短及油气井产量的高低，而且其成本在整个钻井工程中也占有很大的密度（占20%～30%）。固井技术发展的目标一直围绕如何进一步提高固井质量及减少固井事故等。固井又是一个系统工程，影响因素复杂多样，具有其特殊性，主要表现在以下几个方面： （1）固井作业是一个一次性工程，如质量不合格，即使采用挤水泥等补救方法也难以取得良好的效果。 （2）固井作业是一项系统工程、隐蔽性作业，涉及到材料、流体、化学、机械、力学等多种学科，施工时未知因素多，风险大。 （3）固井作业施工时间短，工作量大，技术性强，费用高。 因此，要求固井作业要精心设计、精心准备、精心施工，并要有较完备的预防固井复杂情况的预处理方案，确保优质高效地完成固井作业。 固井作业涉及套管、水泥浆浆体性能设计、注水泥现场施工、水泥胶结质量等方面，为此，固井复杂问题和事故也可以分为以下几类。第一类：套管及下套管复杂情况，包括下套管阻卡、套管断裂、套管泄漏、套管挤毁、套管附件和工具失败、下套管后漏失或循环不通等。 第二类：水泥浆浆体性能事故，包括水泥浆闪凝、水泥浆触变性、水泥浆过度缓凝等。
第三类：注水泥现场施工复杂情况，包括注水泥漏失、环空堵塞、注水泥替空等复杂情况和事故。 第四类：水泥胶结质量复杂情况，包括油气水层漏封、水泥胶结质量差、环空气（水）窜等。 下面就上述固井复杂情况及事故发生的主要原因及预防、处理方法分别加以论述。 1、下套管复杂情况 1、1套管阻卡 套管阻卡一般可分为以下三类：一是套管粘吸卡，二是井眼缩经卡，三是井眼坍塌或砂桥卡。 1）管阻卡的原因及影响因素 1.套管粘吸卡是由于套管的外径往往大于钻杆的外径，套管与井壁的接触面积大于钻杆的接触面积，上扣时间要大于钻杆的上扣时间，且下套管时又难以旋转，因此，卡套管的发生机率较大。 2.井眼缩径卡套管是由于井眼不稳定，特别是钻遇蠕动性岩盐层或由于钻井夜性能不好形成较厚的假泥饼，导致井眼缩径，造成缩径卡套管事故。 3.井眼坍塌或砂桥卡套管是在下套管过程中或下套管结束后发生井眼坍塌或形成砂桥造成卡套管事故。 4.下套管前没有认真通井，对缩径段没有很好地划眼，易造成卡套管事故。 5.下套管作业没有认真准备（包括组织、工具等），造成下套管时间
下套管作业安全措施 1目的 为了保证下油气层套管作业的顺利进行，保护施工人员不受伤害，特制定本作业指导书。2范围 适用于重庆钻井分公司所属井队下油层(技术)套管作业。 3岗位要求 4岗位职责 5作业程序 危害识5.1下套管前的准备 5.1.1人员组织 5.1.1.1在下套管前由值班干部组织召开会议，进行人员分工，交待技术要求和安全措施，进行识别和风险评价。 5.1.1.2下套管作业时，井队安全员必须在现场进行安全监控。 5.1.1.3各岗位应按规定穿戴好劳保用品。 5.1.1.4各岗位操作应按SY5974—94《钻井作业安全规程》中4.3.2的规定执行。 5.1.2套管、工具的准备 5.1.2.1套管到井队后，井队技术人员根据交接单据对套管进行验收，组织对套管进行清洗丝扣、丈量、挑选，用符合标准的通径规进行通内径，将合格套管按下井顺序进行编号，涂匀套管密封脂；将复查不合格的套管涂上明显标记，并与合格套管分开，计算复查准确无误。 5.1.2.2用气通套管内径时，气管线两端固定牢固，防止蹩掉伤人，通径规出口端正面不准站人。 5.1.2.3由技术人员检查验收送井的下套管工具，规格准确、丝扣完好、灵活好用、配件齐全。 5.1.2.4由技术员检查套管下部结构及附件，并组织将下部结构粘胶。 5.1.3设备的准备 5.1.3.2 由司钻负责对顶驱系统、刹车系统、防碰天车、钢丝绳、死绳固定器等进行检查和整改。 5.1.3.3由副司钻负责对钻井泵和循环系统、灌泥浆管线、闸门进行检修保养。 5.1.3.4由井架工负责绑牢井架上的钻杆、钻铤，对天车、气动绞车、井架和底座、悬吊滑轮等润滑、固定、连接螺栓和销钉、钢丝绳磨损等情况进行检查保养。
顶驱下套管装置技术方案要求 关于西部钻探克拉玛依钻井公司采购顶驱下套管装置，现对产品技术方案要求如下： 1总体要求 顶驱下套管装置是一种基于顶部驱动钻井系统，集机械、液压于一体的新型顶驱下套管装置。该装置针对不同规格的套管已形成系列产品，适用于各种规格不同壁厚的下套管作业。它代替目前国内外钻井广泛使用的套管钳等下套管设备，充分发挥顶驱的优越性，不仅实现了套管柱的自动化连接，而且可以提供旋转套管以及循环泥浆的能力，大大减少下套管遇卡、遇阻等潜在的安全危害，极大地提高了下套管作业的成功率，为套管顺利下入到计划深度提供了装备保证，同时还减少了下套管需要的人员，具有安全、高效等特点。 2技术参数 XTG140型顶驱下套管装置主要技术参数 3 工作原理 顶驱下套管装置主要由与顶驱相连的连接螺纹、用以驱动卡瓦复位或张开的液压驱动机构、用以传递工作载荷（拉力和扭矩）的卡瓦机构、用以实现循环泥浆的密封机构以及便于使套管对中的导向头。为了实现与顶驱的可靠连接及确保安全，还包括连接机构等。 装置上端与顶驱主轴相连接，可以通过顶驱控制下套管作业时套管的上扣扭矩。通过顶驱的液压源，使驱动机构的上/下油腔充油并升压至额定压力，活塞将上/下运动来驱动卡瓦机构复位/张开，进而松开/卡紧套管，以传递旋转及提升载荷，完成上扣及提放套管动作。 该装置采用自封式皮碗密封套管，可以在下套管作业的同时循环泥浆，以减少或避免复杂事故的发生。 该装置使用了液压锁技术和卡瓦自锁结构，从设计上确保该产品的安全性和可靠性。液压锁技术即在顶驱下套管装置上安装液控阀门，当液压源失效或者液压软管意外被扯断等情况发生时，驱动缸中的压力保持稳定不变，这就防止了由于压力波动而可能产生的意外。由于顶驱下套管装置的卡瓦与心轴之间采用锥面结构，当卡瓦夹持套管后，在套管柱的重力下，卡瓦相对心轴有向下运动的趋势，从而形成锥面自锁，套管不会松脱，保证作业安全。
超深井下套管固井技术 摘要：随着勘探开发的不断深入，深井、超深井数量越来越多，套管的下深也越来越大，对下套管技术也提出了越来越高的要求。在各次下套管前，认真通井做好井眼准备、调整好钻井液性能。下套管作业中严格执行制定的技术措施，保证了各次套管顺利下到预定井深。 关键词：超深井套管设计、下套管钻井、固井工艺。 典型举例： 一、超深井套管设计 （一）超深井主要应解决6个方面技术难点： （1）井深结构的局限性导致固井质量难以满足要求。 （2）技术套管磨损严重，导致下部钻进困难。 （3）套管柱设计难以完善，固井工具可靠性差。 （4）地下水质变化大，导致水泥石的腐蚀严重。 （5）井下漏失和井涌问题等井壁稳定问题突出。 （6）穿越高压层和低压盐膏层、含硫地层。 （二）套管设计 现在虽然有成熟的设计方法和设计标准但由于外在的计算条件难以确定，深井套管柱设计依然是一项困难的工作。经常发生这样的情况:按照规范设计很好的管串，在以后的生产过程中出现挤毁、破裂、变形、磨损等问题。
例如：克参1井的地层压力高达124MPa，完井选用V150、P110和NKT140梯形扣套管，试油时套管发生破裂。因此，超深井的套管设计、应适当增加安全系数，并对各种生产条件全面衡量，经过谨慎权衡后，确定最终的外载条件。用于超深井固井的主要工具、附件有内管注水泥工具、分级注水泥接筛、尾管悬挂器、浮箍、浮鞋、扶正器。扶正器对于保证顶替效果、提高固井非常重要，它的重要作用有两个：套管居中和造成局部紊流。按以下原则：（1）套管鞋部位下入1～2个扶正器。（2）油气层段及上下50m内，每根套管加1个扶正器。（3）在大肚子井段，每根套管加一个扶正器。（4）其他井段酌情下入扶正器。 二、水泥浆和前臵液设计 深井、超深井的水泥浆密度一般较高，因此，在密度一定的情况下，最重要的性能就是失水控制了。由于配制一定密度的水泥浆所需的水灰比小，所以，少量的失水就会对水泥浆性能特别是稠化时间和粘度产生极大影响，因此API失水最好在50m以内或更低。深井、超深井中往往难以采用紊流固井技术。当套管尺寸大时，虽然顶替排量较大，但由于环空容积大水泥返速较低，当套管尺寸小时，由于流体摩擦阻力大，顶替排量小。这两种情况都难以实现紊流固井。因此，最现实的方法是：低返速固井和大排量顶替固井。最佳的顶替原则是保证水泥浆在环空的壁面剪切应力接近30MPa。如果井下条件不允许，至
固井井控技术规范 固井是钻井施工的重要组成部分，包括下套管、注替水泥浆等工作。搞好固井施工中的井控工作，关系到油气井的寿命和油气资源的保护。 一、固井前期准备过程中的井控工作 固井前的井筒准备是固井井控安全的基础，包含井身结构和套管柱设计、通井作业中的井控措施等。 1、井身结构和套管柱设计 为满足井控要求，井身结构和套管柱设计应满足以下条件： （1）同一裸眼段内，原则上不应有两个以上压力梯度值相差过大的油气水层； （2）探井、超深井、复杂结构井的井身结构，应充分估计不可预测因素，留有一层备用套管； （3）在地下采掘区钻井，井筒与采掘坑道、矿井通道之间的距离不少于100m，表层或技术套管下深应封住开采层并超过开采段100m以上； （4）套管下深要考虑下部钻井最高钻井液密度和溢流关井时的井口安全关井余量； （5）含硫化氢、二氧化碳等有害气体和高压气井的油层套管，其材质和螺纹应符合相应的技术要求，且水泥浆应返至地面。 2、通井作业期间井控措施 下套管前的最后一趟通井作业应以井筒顺畅无挂卡,井下无井漏、油气水侵、溢流和井涌为目的，确保井下情况稳定。 （1）起钻前循环井内钻井液时间不应少于一周半；短程起下钻后的循环观察时间也应达到一周半以上；进出口密度差不超过0.02g/cm3。短程起下钻应测油气上窜速度，根据具体情况控制气井的油气上窜速度小于20m/h，控制油井的油气上窜速度小于15m/h，满足井控安全要求才能进行起下钻作业。 （2）对钻井液进行稀释处理时必须坚持加入稀释剂稀释钻井液的原则，不得采用大量加清水处理钻井液的办法降低密度。 （3）低压漏失井下套管前应先使用钻井液堵漏或其它堵漏方式提高地层承压能力，所需承压能力一般应根据下套管和注水泥时的最大井底动态液柱压力确