顶驱下套管装置的研制(2)
- 格式：pdf
- 大小：176.41 KB
- 文档页数：4
文档推荐
-
顶驱下套管汇总页数:10
-
四川盆地顶驱下套管技术页数:5
-
顶驱下套管装置的研制(2)页数:4
-
顶驱下套管页数:10
-
顶驱下套管作业装备配套及工艺初探页数:4
-
顶驱下套管装置技术方案要求页数:3
-
4-TESCO的顶驱下套管系统页数:10
下载文档原格式
合集下载
4-TESCO的顶驱下套管系统
顶驱下套管的优势（三）
• 节约施工时间
一、节约通井、短起下时间； 二、通过旋转、划眼顺利通过复杂井段，
减少施工风险，节约施工时间； 三、在井架任意位置可以及时方便的进
行泥浆循环，不用安装循环头； 四、可划眼到井底
顶驱下套管的优势（四）
• 经济效益高
一、节约人员 二、节约设备租用及维护费用 三、时效的节余 四、处理事故的时间节余
• 内驱动
9 5/8”, 10 3/4”, 11 3/4”, 13 3/8”, 16”, 18 5/8”, 20”
其他相关附件
• 液压站 • 耐磨扶正套 • 套管划眼鞋 • 承扭环
顶驱下套管系统的原理及工具
• 导向器使工具进入套管 • 皮碗涨开可密封套管 • 抓管器的作用类似于卡瓦
抓住套管 • 执行器可以使皮碗涨开抓
管器抓住套管 • 上接头连接顶驱可使套管
旋转
工具分类
API 6 5/8”右旋正规扣连接 350吨API 8C额定负荷 40,000英尺磅额定扭矩
• 外驱动
4 1/2”, 5”, 5 1/2”, 6 5/8”, 7”
年第二季度此项服务就收入630万美 圆。
Hale Waihona Puke 常规下套管的缺陷• 遇到缩径、狗腿等复杂井段强行 压入，存在风险，而且有可能起 出套管，用钻杆通井后再次下入 套管。
• 一旦井底沉砂，套管就很难下到 设计位置。
• 套管下入时，需要专门的灌浆设 备和时间。
• 下套管期间，安装套管头进行泥 浆循环程序复杂。
顶驱下套管的优势（一）
• 操作安全性高 取消了下套管
时两个最容易出现 伤害事故的操作岗 位： 一、套管扶正台的井 架工 二、操作套管钳的钻 工
顶驱钻机介绍应用材料
沐风书苑
20
3、节约辅助钻进时间，提高钻井效率
由于顶驱采用立柱钻进，钻完一立柱后可直接
加一立柱钻井，因此每钻完一立柱比常规转盘钻 机钻完一立柱要节约2/3以上的辅助时间，仅此一 项，可提高钻井效率15%一20%。在定向井中， 由于采用立柱钻进，减少了每次接单根后重新调 整工具面角的时间。顶驱的马达为无级调速，可 达到与井底导向马达、MWD、高效能钻头的最佳 配合，以提高机械钻速，准确控制井眼轨迹。在 取心钻进中，用立柱钻进省去了许多复杂的操作， 提高了取心收获率。国内外大量实践说明，采用 顶驱可减少钻井时间10%一30%。
(2)打开吊卡，提升顶驱。 (3)自二层台接立柱，与下部钻具对扣。 (4)降低顶驱，使中心管与立柱上部接头对扣， 马达顺时针旋扣并达到规定扭矩。 (5)提起卡瓦，开泵循环钻进。
沐风书苑
18
2、操作安全
由于顶驱采用立柱钻进，接单根总次 数仅为通常的l/3，倾斜装置可以使吊环、 吊卡摆至小鼠洞或二层台指梁，大大减少 了作业者工作的危险程度。
沐风书苑
13
三、顶驱系统的优点
与常规转盘钻机相比，顶部驱动系统 有很多优点。
沐风书苑
14
1、起下钻过程简单
常规转盘钻机接单根的钻井过程如下：
(1)打完单根后停止旋转和循环，提升系统上提 方钻杆，卡瓦卡住钻具，用液压大钳松开钻杆与 方钻杆的接头连接。
(2)将方钻根与鼠洞中的单根连接，液压大钳上 紧，提升方钻杆。
在起下钻遇阻、遇卡时，管子处理装 置可以使中心轴与钻杆在任何位置相接， 开泵循环，进行立柱划眼作业。
沐风书苑
19
注： 与转盘钻起下钻遇阻、遇卡时的操作对比：
采用方钻杆与转盘时，就得卸掉一到两个单根，接方 钻杆划眼，每次只能划一个单根。在大位移井接单根划眼， 卡钻、鳖泵的危险性较大，特别在上提遇卡和下放遇阻时， 很难接方钻杆循环。如果使用顶驱，很容易在任何时间、 任何位置立即用在钻柱上的动力水龙头进行旋转钻具循环 钻井液，大大减少了卡钻等复杂情况。在下套管遇阻时， 可迅速接上大小头，边循环边旋转下放，通过遇阻井段。 扭矩管及托架总成起扶正作用，保证下套管作业中套管居 中。顶驱内防喷阀及其执行机构，在发现井涌时可立即执 行井控动作，其作用类似于方钻杆旋塞。
顶驱下套管装置的研制
维普资讯
石
一
油
机
械
８２ 一
ｃ ＡＰ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｍ Ｃ ＩＥ Ｙ ⅢＮ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ａ ＨＮ Ｒ
２０ ０ ８年
第３ ６卷
第 ９期
●新 产 品开 发
顶驱 下套 管 装 置 的研 制
张 国 田 邹连 阳 黄 衍 福 张 宏 英 周 家 齐
驱 动装置 ，当套管 直径 大 于 或 等 于 １７８ｍ 时 采 ７． ｍ
用 内部驱 动 装 置 。２种 装 置 都 包 含 以下 主 要 结 构 ：
成旋 转 、提放 及循 环钻 井液 等工作 ，最 大 限度 地保 证 了套管 能正 常下 到井 底 。 国内大港 油 田钻采 院成 功研制 出 ２种循环 下 套 管 装置 ＿ ，一 种 是 顶 驱 自动 灌 浆 解 卡 装 置 ，另 一 ３ Ｊ 种 是转 盘钻 自动灌 浆解 卡装 置 ，均可 以在下套 管 过 程 中 ，随 时 在 井 口灌 钻 井 液 ，无 须 停 止 下 套 管 作 业 ，在 下套 管过程 中出现遇 阻现 象还 可 以立 刻建 立
高 了作 业 的安 全 性 和 效率 。美 国 Ｗｅｔｅｆ ｄ公 司 ａ ｒｒ ｈ ｏ
开发 了一 种 用 于套 管 钻 井 的 Ｄ Ｃ 内驱 动套 管 系 ｗ
统 ，该 系统 既能 安全 快速地 连接 单根 套管 ，也 能够 驱动 深度不 超 过 ４５ ０ｉ ６ ４ ０ ｎ的 ２４一＋ ３． ｍ （ ３９ ７ｍ ９ ％ 一１ ％ 英 寸 ） 套 管 柱 或 深 度 不 超 过 １５０Ｉ 的 ３ ０ Ｉ Ｔ
维普资讯
２０ ０ ８年
第３ ６卷
第 ９期
张 国 田等 ：顶 驱 下套 管 装 置 的 研 制
石
一
油
机
械
８２ 一
ｃ ＡＰ Ｔ Ｏ Ｅ Ｍ Ｍ Ｃ ＩＥ Ｙ ⅢＮ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ａ ＨＮ Ｒ
２０ ０ ８年
第３ ６卷
第 ９期
●新 产 品开 发
顶驱 下套 管 装 置 的研 制
张 国 田 邹连 阳 黄 衍 福 张 宏 英 周 家 齐
驱 动装置 ，当套管 直径 大 于 或 等 于 １７８ｍ 时 采 ７． ｍ
用 内部驱 动 装 置 。２种 装 置 都 包 含 以下 主 要 结 构 ：
成旋 转 、提放 及循 环钻 井液 等工作 ，最 大 限度 地保 证 了套管 能正 常下 到井 底 。 国内大港 油 田钻采 院成 功研制 出 ２种循环 下 套 管 装置 ＿ ，一 种 是 顶 驱 自动 灌 浆 解 卡 装 置 ，另 一 ３ Ｊ 种 是转 盘钻 自动灌 浆解 卡装 置 ，均可 以在下套 管 过 程 中 ，随 时 在 井 口灌 钻 井 液 ，无 须 停 止 下 套 管 作 业 ，在 下套 管过程 中出现遇 阻现 象还 可 以立 刻建 立
高 了作 业 的安 全 性 和 效率 。美 国 Ｗｅｔｅｆ ｄ公 司 ａ ｒｒ ｈ ｏ
开发 了一 种 用 于套 管 钻 井 的 Ｄ Ｃ 内驱 动套 管 系 ｗ
统 ，该 系统 既能 安全 快速地 连接 单根 套管 ，也 能够 驱动 深度不 超 过 ４５ ０ｉ ６ ４ ０ ｎ的 ２４一＋ ３． ｍ （ ３９ ７ｍ ９ ％ 一１ ％ 英 寸 ） 套 管 柱 或 深 度 不 超 过 １５０Ｉ 的 ３ ０ Ｉ Ｔ
维普资讯
２０ ０ ８年
第３ ６卷
第 ９期
张 国 田等 ：顶 驱 下套 管 装 置 的 研 制
景宏顶新驱培训课本(景宏顶驱的系统组成跟功能)
大庆景宏石油设备制造有限公司
(4)动力水龙头: 动力水龙头部分由主电机、电机上端的刹车与风冷装置、
平衡装置、提环、冲管总成、减速箱及其它零部件等组成。 动力水龙头主要功能是使主电机驱动主轴旋转钻进，为上/ 卸扣提供动力源，同时循环泥浆，保证正常的钻井工作进行。
平衡装置
提环 冲管总成
减速箱
刹车与风冷装置
大庆景宏石油设备制造有限公司
9、单牙板防松机构,承扭能力大,安装拆卸方便。 10、电缆均采用整体防护, 增加了机械强度，提高使用可 靠性。 11、回转头通过固定轴与箱体联接，起下钻或使用震击器 解卡时，主轴不受力，提高了主轴轴承的使用寿命。 12、专利技术的顶驱下套管装置，下套管过程中遇阻和井 涌时，可实现顶驱和套管快速对接，建立泥浆循环，减少事 故发生（用户选配）。 13、配备了手动卡瓦气动提升装置，减少了工人的劳动强 度，提高了钻井速度（用户选配）
其主要技术特点有： 1、采用专利技术的双油缸对夹式背钳，无需定位 锁紧回转头就可以实现上卸扣功能，适用性强、操作 方便、简单，上卸扣过程省时省力。
大庆景宏石油设备制造有限公司
2、液控IBOP机构采用齿轮齿条的专利机构，并且油缸油路 内部沟通，外部无液压管线，避免了刮碰和损坏，使IBOP 工作可靠性大大提高。
3、导轨采用滑插式可折叠的结构，安装拆卸快捷、方便、 安全。相比国内外其它品牌顶驱导轨安装节省了2～3小时。
4、减速箱主轴密封采用倒油杯的专利结构，运行过程中 润滑油不会因为主轴油封失效而漏油。
5、司钻操作台配备了触摸控制屏，及时了解设备运行状 态及故障点，提高设备运行可靠性。
6、专利技术的单液压缸平衡系统，对称性好，受力均匀。 7、双PLC控制系统，互为备份，大大提高顶驱可靠性。 8、液压源安装于顶驱本体，集成化程度高，方便安装。
顶驱下套管装置介绍
顶驱下套管装置介绍作者：初德军邢志彪来源：《中国机械》2014年第16期摘要：海洋石油勘探开发作业中深井、大位移井、大斜度井作业量不断增加，常规下套管方式已经不能满足对作业安全性和时效性的要求。
顶驱下套管装置是一种基于顶驱系统用于下套管作业的集机械、液压于一体的装置。
它将顶驱、套管钻井技术的优点组合起来，使套管柱同时完成旋转、提放及泥浆循环等工作，从而实现一次将套管下到井底。
关键词：套管；遇阻；泥浆循环；执行器；封隔器皮碗；引导矛头引言近年来四海地区大位移大斜度的深井作业数量明显增加，目前普遍使用的常规下套管方式存在诸多弊端，如对井眼规则性、井壁稳定性及钻井液的性能等要求很高，已经不能满足该类井下套管作业对其安全性、时效性的要求。
世界上多家石油装备公司一直在积极的开发安全、时效性强、操作简单的下套管设备。
如：（1）美国BJ公司开发出一种用于油田下套管和油管作业的全机械化系统。
可用于下7〞～36〞的套管，大大提高了作业的安全性和效率；（2）美国威德福公司开发了一种用于套管钻井的内驱动套管系统，该系统机能安全快速地连接单根套管，也能够驱动深度不超过4500m的9-5/8〞～13-3/8〞套管柱或深度不超过1500m的（16〞～20〞）套管柱；（3）加拿大Tesco公司研制出一种先进的套管驱动系统，该系统根据不同规格的套管分外驱动和内驱动两种，分别适用于（4-1/2〞～7〞）套管和7〞～9-5/8〞套管，在遇到困难井眼时配套附件还可以扩眼；以上新型下套管设备都可以在下套管作业时使套管柱同时完成旋转、提放及循环钻井液等工作，最大限度地保证了套管能正常下到井底。
1.传统下套管装置的缺点传统的下套管方式不仅效率低、质量差，而且动用的人员多、风险高，遇到缩径井段时处理问题能力不足，在位移和斜度较大的井进行下套管作业风险较高，具体问题如下：1.1.由于下放遇阻而无法将套管下到设计位置；1.2.要求井壁极为规则，对于全角变化率大的井段要求反复大幅度活动钻具；1.3.对下套管过程中的静止时间要求很短，套管柱较长时间静止不动时可能发生的套管与井壁粘卡；1.4.由于激动或套管泥浆灌注不足可能发生的井控情况；1.5.由于采用套管异径过渡接头进行泥浆循环而产生套管丝扣被损坏的危险；1.6.对于地层承压能力较差，钻井过程中发生过漏失或者有潜在漏失层的井，采用常规下套管方式作业风险很高；1.7.下套管遇阻后无法继续时，需要将套管柱起出，重新组合通井钻具对井眼进行净化、划眼并二次下套管，明显的降低时效；1.8.自动化程度低，需要使用套管动力钳，大吨位游动吊卡、套管扶正台、单独的套管泥浆灌注或循环工具或管线等器具，作业所需的人员多且劳动强度大，风险高，效率低。
北京石油机械厂 顶驱
DQ70BSC 顶部驱动钻井装置 7000(114mm钻杆)ຫໍສະໝຸດ DQ50BC 顶部驱动钻井装置
5000(114mm钻杆)
DQ40BC 顶部驱动钻井装置
4000(114mm钻杆)
DQ40Y 顶部驱动钻井装置
4000(114mm钻杆)
2000 6750 9000 6750 4500 4500 3150 2250 2250
87～187(2 7/8～5 1/2钻杆)
60
87～187(2 7/8～5 1/2钻杆)
50
87～187(2 7/8～5 1/2钻杆)
Copyright2006 北京石油机械厂 京ICP备05018999号
北京石油机械厂
首页 产品详细说明
网站旧版 | 中文 | English
企业介绍
企业文化
产品中心
一次可钻进28m长一个立根，上卸扣时间减少了三分之二； 在起钻时若遇阻遇卡可迅速接上钻具，一边旋转，一边循环泥 浆； 进行倒划眼和下钻划眼，大范围活动钻具，减少了卡钻事故； 由于有遥控的内防喷控制机构，井控安全； 在额定扭矩下连续堵转运行； 单双电机运行切换简单； 技术参数设置合理，自动化程度高，程序运行可靠。
最大载荷(kN)：9000 转速范围(r/min)：0～200 工作扭矩(连续)(kNm)： 85(0～100r/min) 最大卸扣扭矩(kNm)： 135 背钳夹持范围(mm)：87～250(2 7/8～6 5/8钻杆)
Copyright2006 北京石油机械厂 京ICP备05018999号
北京石油机械厂
首页 产品详细说明
网站旧版 | 中文 | English
企业介绍
企业文化
产品中心
企业资质
塔里木油田成功应用油钻杆氮气钻完井新技术
关取得 阶段性 突破 ，也预示着依奇克里克油 田重焕青春 。
迪北 １ ０ ４井于今年 ２月 ５日开钻 ，１ ０月 １ １日完成 四开 中完 和氮气钻 完井 准备 工作 。随后采用氮气钻井技术进行 目的层
钻探 ，钻 至 ４ ７ ９ ４ ． ８ １ ｍ完钻并转入测试 流程 。迪北 １ ４ 井获高产之前 ，油 田在迪北 区块 的 ３口井施 工中均采用过 氮气钻井 ０ 技术 ，由于无法攻克钻井工程技术风 险和氮气完井技术难题 ，都 没有 实现氮气钻完 井全过程储 层保护 目标 。迪 北 区块为致 密砂 岩油气藏 ，属于液体敏感型储层 ，钻井 中油 、水介质污染储 层 ，即使通 过储层 改造 技术 ，也难 以获 得地层 原始产 能。 ２ ０ １ ２年 ，迪西 １ 井 获高 产油 气流 ，后 采用钻井液压井完井 ，导致储 层污染 ，高产井 变为失利井 。２年来 ，参与迪北 区块勘 探开 发的钻井工程技术人员不断积累原始钻完井资料 ，总结经 验教训 ，针对 失利原 因进行 评价分析 ，制 定了迪北 １ ０ ４井 目 的储层氮 气钻 完井 的完善方案 。为确保迪北 １ ４ 井 目的层氮气钻完井 成功 ，塔里木 油 田联合西 南石油大学 、川 庆钻探钻采 ０ 工程技术研究院等单位 ，先期进行 了一系列技术攻关 。在迪北 １ ０ ４井 氮气钻完井 过程 中，技术人员 在 国内陆上油 田首次成 功使 用油钻杆 ，并采用油钻杆坐挂工艺技术完井 ，降低 了常规钻井 和压井 引发 的储层 污染 。 此次氮气钻完井 的成功经验 ，为塔里木今后针对高压致 密砂 岩储 层的勘探开发指明了方 向，尤其 是储 层 “ 零污染 ”模 式为高产高效井创造 了有利条件 。 （ 内容来 自中石 油钻 井院网站 ，本刊有 改动 ）
２ ． ２ ． ２ 技 术特 点
迪北 １ ０ ４井于今年 ２月 ５日开钻 ，１ ０月 １ １日完成 四开 中完 和氮气钻 完井 准备 工作 。随后采用氮气钻井技术进行 目的层
钻探 ，钻 至 ４ ７ ９ ４ ． ８ １ ｍ完钻并转入测试 流程 。迪北 １ ４ 井获高产之前 ，油 田在迪北 区块 的 ３口井施 工中均采用过 氮气钻井 ０ 技术 ，由于无法攻克钻井工程技术风 险和氮气完井技术难题 ，都 没有 实现氮气钻完 井全过程储 层保护 目标 。迪 北 区块为致 密砂 岩油气藏 ，属于液体敏感型储层 ，钻井 中油 、水介质污染储 层 ，即使通 过储层 改造 技术 ，也难 以获 得地层 原始产 能。 ２ ０ １ ２年 ，迪西 １ 井 获高 产油 气流 ，后 采用钻井液压井完井 ，导致储 层污染 ，高产井 变为失利井 。２年来 ，参与迪北 区块勘 探开 发的钻井工程技术人员不断积累原始钻完井资料 ，总结经 验教训 ，针对 失利原 因进行 评价分析 ，制 定了迪北 １ ０ ４井 目 的储层氮 气钻 完井 的完善方案 。为确保迪北 １ ４ 井 目的层氮气钻完井 成功 ，塔里木 油 田联合西 南石油大学 、川 庆钻探钻采 ０ 工程技术研究院等单位 ，先期进行 了一系列技术攻关 。在迪北 １ ０ ４井 氮气钻完井 过程 中，技术人员 在 国内陆上油 田首次成 功使 用油钻杆 ，并采用油钻杆坐挂工艺技术完井 ，降低 了常规钻井 和压井 引发 的储层 污染 。 此次氮气钻完井 的成功经验 ，为塔里木今后针对高压致 密砂 岩储 层的勘探开发指明了方 向，尤其 是储 层 “ 零污染 ”模 式为高产高效井创造 了有利条件 。 （ 内容来 自中石 油钻 井院网站 ，本刊有 改动 ）
２ ． ２ ． ２ 技 术特 点
顶驱IBOP与泥浆泵启动互锁装置的研制与应用
顶驱IBOP与泥浆泵启动互锁装置的研制与应用发布时间：2022-11-27T08:05:23.989Z 来源：《科技新时代》2022年15期作者：王子龙[导读] 在当前竞争激烈的经济形势下，我们的企业要摆脱困境，立于不败之地，王子龙中石化西南石油工程有限公司钻井工程研究院四川德阳 618000摘要:在当前竞争激烈的经济形势下，我们的企业要摆脱困境，立于不败之地，要么进口先进设备，要么对现有设备技术改革加以完善，挖掘潜能，科学的策划，合理的改造。
随着油田工程板块设备维修成本较高，局限性等等，工程技术方面井深设计的变化，从浅井到深井，从深井到超深井，从直井到定向井，从定向井到水平井，从井深的增加，井斜的增加，方位的增加，水平段长的增加。
对井下安全的要求越来越高，对设备要求越来越高，从世界钻井机械的发展趋势上看，为适应钻井自动化进步的需求，顶部驱动钻井装置。
顶驱在工作中发挥这巨大的作用，但是也伴随着一些小问题的到来。
钻井施工过程中忘记打开顶驱液压旋塞（IBOP）而启动泥浆泵，造成憋泵，安全销剪断和管线刺漏的风险。
增加IBOP互锁功能很好的解决了操作失误带来的安全问题。
对这些问题进行了一些整改，保证了人身安全，设备安全，井下安全，确保了生产任务的圆满完成。
关键词：顶驱IBOP互锁、泥浆泵、安全、效益。
1 引言顶驱的全称为顶部驱动钻井装置TDS（TOP DRIVE DRILLING SYSTEM），是美国、法国、挪威近20年来相继研制成功的一种顶部驱动钻井系统。
它可从井架上部空间直接旋转钻杆，沿专用导轨向下送进，完成钻杆旋转钻进，循环钻井液，接立柱，上卸扣和倒划眼等多种钻井操作。
该系统显著提高了钻井作业的能力和效率，并已成为石油钻井行业的标准产品。
自20世纪80年代初开始研制，已发展为最先进的整体顶部驱动钻井装置IDS（INTEGRATED TOP DRIVE DRILLING SYSTEM），是当前钻井设备自动化发展更新的突出阶段成果之一。
顶驱旋转下套管技术及在长宁H8平台的应用
注意事项：(1)连接套管驱动系统作业程序及注意事项①工具及地面设备到达井场，协调安排工作间等地面设备的安装。
②严格遵守作业现场各项作业安全管理制度，进行地面设备安装前的安全作业分析，保证所有的作业安个有序进行。
③从顶驱上卸掉吊卡、引导管。
井架工盒上背钳装上防转支架，如有必要卸掉安全接头和接头片瓦。
④用吊车或绞车将套管驱动系统提至钻台。
⑤连接套管驱动系统和顶驱，上扣。
⑥安装防转工作臂。
⑦测试工具各项功能，确保每个部件都正常工作，没有泄漏、检查压力。
(2)下套管作业程序及注意事项①设置顶驱的扭矩和转速。
②下放单根吊卡，套在单根套管上，插好安个销，上提套管。
③入扣，备钳打在套管本体处。
④将套管驱动系统卡瓦插入套管，启动套竹驱动系统卡瓦卡住套管，顶驱旋转上扣。
⑤提起套管串，提开卡瓦。
下放套管串入井。
3 顶驱旋转下套管技术的优点顶驱下套管技术作为一项新技术，具有以下优点：(1)随时循环钻井液，及时灌入泥浆。
顶部驱动装置密封连接套管和顶驱。
确保了随时循环钻井液，携带带岩屑。
钻井液循环保证了井眼的清洁和尺寸，确保了下套管作业的安全顺利进行。
钻井液随时循环对于深井、复杂井和大位移井的井眼稳定至关重要。
(2)拓展了顶驱的应用顶驱借助顶部驱动装可以实现套管旋转固井和套管钻井顶驱下套管技术缩短了处理事故的时间，减少了非生产时间。
顶驱下套管工具可提升没有节箍的套管，大大提高下套管的效率。
顶驱下套管技术也具有扶正套管的功能，消除了扶台的使用，提高了套管的安全性。
(3)微痕抓卡技术，减小套管损伤。
顶驱下套管装置上的卡瓦面积大，增大了卡瓦与套管的接触面积受力面积更大，力更均匀套管的损伤更小，甚至可以忽略。
与传统的套管钳比较，顶驱下套管装置的使用减小了上扣过程中的损伤，提高了套管的化学抵抗力，延长了套管的寿命。
0 引言常规的下套管在下套管期间不能快速循环、旋转和上下活动套管。
在复杂的地层可能会发生垮塌、缩径和岩屑沉积等，从而导致下套管失败。
钻井作业——套管操作规程
套管操作规程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。
建议：由于表套口径较大，在斜直井中下表套容易遇阻，建议表套下端安装浮鞋。
准备工作1）更换9 5/8”卡瓦体；2）安装9 5/8顶驱下套管装置规格，安装反扭矩杆下9 5/8套管1）将套管放置钻杆输送装置上，伸出卡钳长度不小于650mm。
2）动力头与钻杆输送装置翘起对接，确保钻杆输送装置上套管与动力头同轴。
3）钻杆输送装置前伸，将套管送入下套管装置主体内部，套管接头端面进入套管≥570mm。
4）驱动液缸伸出，卡紧套管。
5）松开钻杆输送装置钳体，动力头浮动上移，上扶正器伸出，将套管送至井口，6）套管下放入井，套管接头送至井口。
7）夹持器夹紧套管，锁销伸出。
8）驱动油缸回拉，下套管装置释放套管；顶驱上移至下套管装置与套管分离。
9）重复步骤1）-5）10）井外套管与井中套管接扣，接扣压力不大于16KNM11)松开夹持器锁销，松开夹持器12）重复步骤6）-8）继续重复上述过程，实现整个下套管流程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
石
油
机
械 2008 年 第 36 卷 第 9期
82
新产品开发
CH I NA PETROLEUM M ACH I NERY
顶驱下套管装置的研制
张国田 邹连阳 黄衍福 张宏英 周家齐
( 北京石油机械厂 )
摘要 鉴于常规下套管作业的局限性, 通过对国内外相关技术的调研, 根据国内油田的需要, 研制开发了顶驱下套管装置 。该装置是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 。根据套管尺寸的不同, 分为内部驱动和外部驱动 2种结构 。重点介绍了该装置的 结构、工作原理 、技术参数及功能试验情况。样机的一系列原理试验表明, 各项试验结果满足设计 及使用要求。该装置的应用 , 将使下套管作业变得更为简单和高效, 钻井综合成本将大大减少。 关键词 下套管装置 顶驱 结构 原理 试验 工程技术研究院机械所研 制出了简易套管 钻井技
赵连禄 )
( 010) 62097692。 E - m a i: l bpm zhangg t @ v ip 163 com。
( 本文编辑
( 上接第 81页 )
表 1 Y 422
井号 文 73- 45 胡 7- 36 文 95- 78 文 34- 75 文 12 - 9 胡 7- 83 文 65- 37
引
言
术, 包括用于下 套管的机 械式套 管夹持头
[ 4]
, 夹
鉴于常规下套管作业的局限性, 各国石油钻井 公司积极开发更安全、高效的下套管装备。如美国 B J Tubu lar Serv ice公司开发出了一种用于油田下套 [ 1] 管和 油 管 作 业 的 全 机 械 化 系 统 。 可 用 于 下 177 8~ 914 mm ( 7~ 36 英寸 ) 的套管, 大大提
25- 28
第一作者简介 : 张国田 , 工 程师 , 生于 1975 年 ,
1998
年毕业于西安石油学 院机械设 计及制 造专业 , 现任 北京石 油机械厂技术工程部 副主任 , 主 要从事 石油钻 采机 械设备 的研究开发工作。地址 : ( 100083) 北京市 海淀区。 电话 : 收稿日期 : 2008- 07- 22
参 [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] 江先雄译 石油机械 , 2004 大港油田钻采院 59 2005- 07- 14 冯 来, 王 循环下套管装置 : 中国 , 力 0326619 考 文 献
定压力 , 停泵保压 5 m in , 观察有无泄漏并记录其 最大压降。 ( 2) 试验结论 在顶驱液压源的最大额定压
造成影响性能的致命损伤; 用以实现循环钻井液的 密封机构也必须可靠耐用, 不仅要能保证自动灌钻 井液和循环钻井液的正常作业, 还要具有满足特殊 固井需要试高压的能力。因此, 在该装置的研制过 程中 , 专门计划安排了样机的原理试验 , 以验证上 述功能的可靠性。 1 额定压力下扭矩试验 ( 1) 试验方法 ! 对该装置 的驱动机构上腔 加压 , 使卡瓦复位 , 然后插入套管内孔 , 使套管端 面与限位机构相贴。 ∀ 把该装置整体装在可连续旋 转的液压扭矩拆装架上 , 一端夹紧该装置心轴, 一 端夹紧套管外壳。 # 给该装 置的驱动机构 下腔加 压, 使得卡瓦张开撑紧套管内壁。 ∃ 用记号笔在卡 瓦与套管处作标记。 % 套管端固定不动 , 开动拆装 架施加扭矩, 心轴可随拆装架旋转而传递扭矩。 & 随着扭矩的增大, 观察卡瓦与套管之间是否发生相 对滑动。 ( 2) 试验结论 在顶驱液压 源的最大额定压 力下 , 施加扭矩到表 1 最大工作扭矩的 1 5 倍, 卡 瓦与套管之间不发生相对滑动, 即可以实现精确传 递扭矩的功能。 2 额定压力下拉力试验 ( 1) 试验方法 ! 给该装置 的驱动机构上腔 加压 , 使卡瓦复位 , 然后插入套管内孔 , 使套管端 面与限位机构相贴。 ∀ 把该装置整体放入推拉试验 台上 , 一端固定该装置心轴 , 一端固定套管外壳。 # 给该装置的驱动机构下腔加压 , 使得卡瓦张开撑 紧套管内壁。 ∃ 用记号笔在卡瓦与套管处作标记。 % 套管端固定不动 , 开动推拉试验台, 向心轴施加 拉力 , 心轴可通过卡瓦机构而传递拉力。 &随着拉
利用顶驱下套管装置进行下套管作业 , 可以充 分发挥顶驱钻井的所有优点, 在下套管作业过程中 可同时完成套管柱的旋转、提放以及循环钻井液等 工作, 减少了复杂情况的发生 , 极大地提高了下套 管作业的效率和质量 , 具有安全、高效等特点。 ( 1) 顶驱控制上 扣扭矩, 确保 套管连接螺纹 上扣扭矩的精确性, 提高下套管作业质量。 ( 2) 液压方式驱动卡瓦机构复位 /张开 , 以传 递扭转和提升载荷, 实现下套管作业的自动化。 ( 3) 皮碗式 ( 自封作用 ) 设计, 保证了循环 钻井液和固井试压的密封可靠。
英寸Байду номын сангаас) 套管 ,
在遇到困难井眼时配套附件还可以扩眼。以上新型 下套管设备都可以在下套管作业时使套管柱同时完 成旋转、提放及循环钻井液等工作, 最大限度地保 证了套管能正常下到井底。 国内大港油田钻采院成功研制出 2种循环下套 管装置 , 一种是顶 驱自动灌 浆解卡装 置, 另一 种是转盘钻自动灌浆解卡装置 , 均可以在下套管过 程中, 随时在井口灌 钻井液, 无须 停止下套管作 业 , 在下套管过程中出现遇阻现象还可以立刻建立 循环, 利用破岩磨铣引鞋清除砂床。中国石油钻井
英寸 )
76 ( 3英寸 ) 35 / 70 4 500 6
5 8
水眼密封压力 /M Pa 最大抗拉载荷 /kN 最大工作扭矩 / ( kN m ) 上端接头螺纹 ( AP I) 6
35 /70 3 150
5 8
25 REG
50 REG
功能原理试验
由于下套管作业的安全、效率直接关系到钻井 工程的成败和效益, 对顶驱下套管装置的可靠性要 求极高。从下套管装置的使用要求来看, 用以传递 扭矩及提升载荷的卡瓦机构必须安全可靠 , 不仅要 能实现旋转和提升套管柱的功能, 而且不能对套管
114型双 向卡瓦封隔器现场试验数据
项目 分注 封上 采下 压裂 压裂 分注 压裂 分注 油层温 度 /∗ 130 135 150 145 140 130 135 井深 / m 2 780 2 480 3 390 3 140 3 210 2 680 2 900 70 66 37 57 31 油管压 套压 / 力 /M Pa M Pa 29 3 21 33 32 10 27 5
图 1 内部驱动结构示意图
1 连接螺纹 ; 2 驱动机构 ; 4 卡 瓦 机构 ; 5 3 限位机构 ; 导 向接 头 密封 机 构 ; 6
2 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, 使驱动机构的上、下 油腔充油并升压至额定压力, 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 管作业的同时循环钻井液 , 以减少或避免复杂事故 的发生。 3 主要技术参数 表 1 为适用于常用套管 ( 177 8 和 的顶驱下套管装置的主要技术参数。
结
论
( 1) 该封隔器适用于深井 和高温、高 压等油 水井 , 可作为采油、压裂、分注的配套工具。 ( 2) 在实际 应用 时, 封 隔器 上设 计 有旁 通, 易于解封 , 大大降低了卡瓦式封隔器在井眼中易卡 的可能性。 ( 3) 该封隔器坐、解封灵活, 操作简单。
84
3 8
石
油
机
械
2008 年
第 36 卷
第 9期
螺纹处溢水时用丝堵将其封堵。 ∋ 逐步升压到预
( 4) 弹簧防液压失效及吊环 防卡瓦失效安全 设计 , 使该装置更安全可靠。 ( 5) 顶驱下套管装置的应 用, 将使下 套管作 业变得更为简单和高效 , 钻井队将不再需要雇用专 业的下套管作业队 , 钻井综合成本将大大降低。
用 于下套 管和 油管作 业的 机械化 系统 2006, 34 ( 9): 94
E li T esco Bu lletin 40000e , Casing R unn ing Syste m,
结
论
辉, 王
简易套管 钻井技 术及专 2007, 35 ( 5 ):
用配套 工具 研究
石 油 钻探 技术 ,
表 1 主要技术参数
型 号 XTG 178 177 8 57 ( 2
1 4
244mm )
XTG 244 244
适用套管外径 /mm 水眼直径 /mm
力的 增 大, 观察 卡 瓦与 套 管 之间 是 否 发生 相 对 位移。 ( 2) 试验结论 在顶驱液压 源的最大额定压 力下 , 施加拉力到表 1的最大抗拉载荷 , 卡瓦与套 管之间不发生相对位移 , 即可以实现安全提升套管 柱的功能。 3 额定压力下密封试验 ( 1) 试验方法 ! 将试压接 头与下套管装置 连接在一起。 ∀ 将套管与套管接头连接在一起。 # 给该装置的驱动机构上腔加压, 使卡瓦复位 , 然后 插入套管内孔 , 使套管端面与限位机构相贴。 ∃把 该装置整体放入推拉试验台上, 调整推拉试验台油 缸, 使其与试压 接头 之间有 10 mm 左 右的间 隙。 % 给该装置的驱动机构下腔加压 , 使得卡瓦张开撑 紧套管内壁。 & 启动试压水泵。待套管接头的 NPT
高了作业的安全性和效率。美国 W eatherford 公司 开发了一种用于套管钻 井的 DwC 内驱动套管系 统 , 该系统既能安全快速地连接单根套管 , 也能够 驱动深度不超过 4 500 m 的
5 8
244~
339 7 mm ( 9
~ 13 3 英寸 ) 套管柱 或深度不超过 1 500 m 的 8
力下, 水眼分别升压至表 1 的水眼密封压力, 试验 过程中未发现渗漏现 象, 最大压降 均小于许可压 降 , 即可以实现循环钻井液及固井试压的功能。 综上所述, 通过样机的一系列原理试验, 各项 试验结果均满足设计及使用要求, 仅存在一些加工 制造的小问题需要进行设计更改, 为正式产品的研 制成功打下了坚实的基础。
油
机
械 2008 年 第 36 卷 第 9期
82
新产品开发
CH I NA PETROLEUM M ACH I NERY
顶驱下套管装置的研制
张国田 邹连阳 黄衍福 张宏英 周家齐
( 北京石油机械厂 )
摘要 鉴于常规下套管作业的局限性, 通过对国内外相关技术的调研, 根据国内油田的需要, 研制开发了顶驱下套管装置 。该装置是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 。根据套管尺寸的不同, 分为内部驱动和外部驱动 2种结构 。重点介绍了该装置的 结构、工作原理 、技术参数及功能试验情况。样机的一系列原理试验表明, 各项试验结果满足设计 及使用要求。该装置的应用 , 将使下套管作业变得更为简单和高效, 钻井综合成本将大大减少。 关键词 下套管装置 顶驱 结构 原理 试验 工程技术研究院机械所研 制出了简易套管 钻井技
赵连禄 )
( 010) 62097692。 E - m a i: l bpm zhangg t @ v ip 163 com。
( 本文编辑
( 上接第 81页 )
表 1 Y 422
井号 文 73- 45 胡 7- 36 文 95- 78 文 34- 75 文 12 - 9 胡 7- 83 文 65- 37
引
言
术, 包括用于下 套管的机 械式套 管夹持头
[ 4]
, 夹
鉴于常规下套管作业的局限性, 各国石油钻井 公司积极开发更安全、高效的下套管装备。如美国 B J Tubu lar Serv ice公司开发出了一种用于油田下套 [ 1] 管和 油 管 作 业 的 全 机 械 化 系 统 。 可 用 于 下 177 8~ 914 mm ( 7~ 36 英寸 ) 的套管, 大大提
25- 28
第一作者简介 : 张国田 , 工 程师 , 生于 1975 年 ,
1998
年毕业于西安石油学 院机械设 计及制 造专业 , 现任 北京石 油机械厂技术工程部 副主任 , 主 要从事 石油钻 采机 械设备 的研究开发工作。地址 : ( 100083) 北京市 海淀区。 电话 : 收稿日期 : 2008- 07- 22
参 [ 1] [ 2] [ 3] [ 4] 江先雄译 石油机械 , 2004 大港油田钻采院 59 2005- 07- 14 冯 来, 王 循环下套管装置 : 中国 , 力 0326619 考 文 献
定压力 , 停泵保压 5 m in , 观察有无泄漏并记录其 最大压降。 ( 2) 试验结论 在顶驱液压源的最大额定压
造成影响性能的致命损伤; 用以实现循环钻井液的 密封机构也必须可靠耐用, 不仅要能保证自动灌钻 井液和循环钻井液的正常作业, 还要具有满足特殊 固井需要试高压的能力。因此, 在该装置的研制过 程中 , 专门计划安排了样机的原理试验 , 以验证上 述功能的可靠性。 1 额定压力下扭矩试验 ( 1) 试验方法 ! 对该装置 的驱动机构上腔 加压 , 使卡瓦复位 , 然后插入套管内孔 , 使套管端 面与限位机构相贴。 ∀ 把该装置整体装在可连续旋 转的液压扭矩拆装架上 , 一端夹紧该装置心轴, 一 端夹紧套管外壳。 # 给该装 置的驱动机构 下腔加 压, 使得卡瓦张开撑紧套管内壁。 ∃ 用记号笔在卡 瓦与套管处作标记。 % 套管端固定不动 , 开动拆装 架施加扭矩, 心轴可随拆装架旋转而传递扭矩。 & 随着扭矩的增大, 观察卡瓦与套管之间是否发生相 对滑动。 ( 2) 试验结论 在顶驱液压 源的最大额定压 力下 , 施加扭矩到表 1 最大工作扭矩的 1 5 倍, 卡 瓦与套管之间不发生相对滑动, 即可以实现精确传 递扭矩的功能。 2 额定压力下拉力试验 ( 1) 试验方法 ! 给该装置 的驱动机构上腔 加压 , 使卡瓦复位 , 然后插入套管内孔 , 使套管端 面与限位机构相贴。 ∀ 把该装置整体放入推拉试验 台上 , 一端固定该装置心轴 , 一端固定套管外壳。 # 给该装置的驱动机构下腔加压 , 使得卡瓦张开撑 紧套管内壁。 ∃ 用记号笔在卡瓦与套管处作标记。 % 套管端固定不动 , 开动推拉试验台, 向心轴施加 拉力 , 心轴可通过卡瓦机构而传递拉力。 &随着拉
利用顶驱下套管装置进行下套管作业 , 可以充 分发挥顶驱钻井的所有优点, 在下套管作业过程中 可同时完成套管柱的旋转、提放以及循环钻井液等 工作, 减少了复杂情况的发生 , 极大地提高了下套 管作业的效率和质量 , 具有安全、高效等特点。 ( 1) 顶驱控制上 扣扭矩, 确保 套管连接螺纹 上扣扭矩的精确性, 提高下套管作业质量。 ( 2) 液压方式驱动卡瓦机构复位 /张开 , 以传 递扭转和提升载荷, 实现下套管作业的自动化。 ( 3) 皮碗式 ( 自封作用 ) 设计, 保证了循环 钻井液和固井试压的密封可靠。
英寸Байду номын сангаас) 套管 ,
在遇到困难井眼时配套附件还可以扩眼。以上新型 下套管设备都可以在下套管作业时使套管柱同时完 成旋转、提放及循环钻井液等工作, 最大限度地保 证了套管能正常下到井底。 国内大港油田钻采院成功研制出 2种循环下套 管装置 , 一种是顶 驱自动灌 浆解卡装 置, 另一 种是转盘钻自动灌浆解卡装置 , 均可以在下套管过 程中, 随时在井口灌 钻井液, 无须 停止下套管作 业 , 在下套管过程中出现遇阻现象还可以立刻建立 循环, 利用破岩磨铣引鞋清除砂床。中国石油钻井
英寸 )
76 ( 3英寸 ) 35 / 70 4 500 6
5 8
水眼密封压力 /M Pa 最大抗拉载荷 /kN 最大工作扭矩 / ( kN m ) 上端接头螺纹 ( AP I) 6
35 /70 3 150
5 8
25 REG
50 REG
功能原理试验
由于下套管作业的安全、效率直接关系到钻井 工程的成败和效益, 对顶驱下套管装置的可靠性要 求极高。从下套管装置的使用要求来看, 用以传递 扭矩及提升载荷的卡瓦机构必须安全可靠 , 不仅要 能实现旋转和提升套管柱的功能, 而且不能对套管
114型双 向卡瓦封隔器现场试验数据
项目 分注 封上 采下 压裂 压裂 分注 压裂 分注 油层温 度 /∗ 130 135 150 145 140 130 135 井深 / m 2 780 2 480 3 390 3 140 3 210 2 680 2 900 70 66 37 57 31 油管压 套压 / 力 /M Pa M Pa 29 3 21 33 32 10 27 5
图 1 内部驱动结构示意图
1 连接螺纹 ; 2 驱动机构 ; 4 卡 瓦 机构 ; 5 3 限位机构 ; 导 向接 头 密封 机 构 ; 6
2 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, 使驱动机构的上、下 油腔充油并升压至额定压力, 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 管作业的同时循环钻井液 , 以减少或避免复杂事故 的发生。 3 主要技术参数 表 1 为适用于常用套管 ( 177 8 和 的顶驱下套管装置的主要技术参数。
结
论
( 1) 该封隔器适用于深井 和高温、高 压等油 水井 , 可作为采油、压裂、分注的配套工具。 ( 2) 在实际 应用 时, 封 隔器 上设 计 有旁 通, 易于解封 , 大大降低了卡瓦式封隔器在井眼中易卡 的可能性。 ( 3) 该封隔器坐、解封灵活, 操作简单。
84
3 8
石
油
机
械
2008 年
第 36 卷
第 9期
螺纹处溢水时用丝堵将其封堵。 ∋ 逐步升压到预
( 4) 弹簧防液压失效及吊环 防卡瓦失效安全 设计 , 使该装置更安全可靠。 ( 5) 顶驱下套管装置的应 用, 将使下 套管作 业变得更为简单和高效 , 钻井队将不再需要雇用专 业的下套管作业队 , 钻井综合成本将大大降低。
用 于下套 管和 油管作 业的 机械化 系统 2006, 34 ( 9): 94
E li T esco Bu lletin 40000e , Casing R unn ing Syste m,
结
论
辉, 王
简易套管 钻井技 术及专 2007, 35 ( 5 ):
用配套 工具 研究
石 油 钻探 技术 ,
表 1 主要技术参数
型 号 XTG 178 177 8 57 ( 2
1 4
244mm )
XTG 244 244
适用套管外径 /mm 水眼直径 /mm
力的 增 大, 观察 卡 瓦与 套 管 之间 是 否 发生 相 对 位移。 ( 2) 试验结论 在顶驱液压 源的最大额定压 力下 , 施加拉力到表 1的最大抗拉载荷 , 卡瓦与套 管之间不发生相对位移 , 即可以实现安全提升套管 柱的功能。 3 额定压力下密封试验 ( 1) 试验方法 ! 将试压接 头与下套管装置 连接在一起。 ∀ 将套管与套管接头连接在一起。 # 给该装置的驱动机构上腔加压, 使卡瓦复位 , 然后 插入套管内孔 , 使套管端面与限位机构相贴。 ∃把 该装置整体放入推拉试验台上, 调整推拉试验台油 缸, 使其与试压 接头 之间有 10 mm 左 右的间 隙。 % 给该装置的驱动机构下腔加压 , 使得卡瓦张开撑 紧套管内壁。 & 启动试压水泵。待套管接头的 NPT
高了作业的安全性和效率。美国 W eatherford 公司 开发了一种用于套管钻 井的 DwC 内驱动套管系 统 , 该系统既能安全快速地连接单根套管 , 也能够 驱动深度不超过 4 500 m 的
5 8
244~
339 7 mm ( 9
~ 13 3 英寸 ) 套管柱 或深度不超过 1 500 m 的 8
力下, 水眼分别升压至表 1 的水眼密封压力, 试验 过程中未发现渗漏现 象, 最大压降 均小于许可压 降 , 即可以实现循环钻井液及固井试压的功能。 综上所述, 通过样机的一系列原理试验, 各项 试验结果均满足设计及使用要求, 仅存在一些加工 制造的小问题需要进行设计更改, 为正式产品的研 制成功打下了坚实的基础。