套管防磨保护技术V2(石油工业)[精]

降低深井套管磨损应用技术【摘要】针对深井钻井过程中套管磨损突出问题，制定利用非金属防磨接头配合高效减磨剂的双效防磨技术及配套工艺实现对套管的保护。

利用LANDMARK计算套管侧向载荷，确定非金属防磨接头不同工况下的安放位置，现场利用不同工况下减磨剂配伍性试验、钻井参数变化和磁铁吸附物变化检验了双效防磨技术的应用效果，验证了双效防磨技术优于单一防磨技术的特点。

通过上述技术措施的实施，为解决深井套管磨损难题做出了有益的尝试，取得了较好的现场应用效果。

【关键词】深井;减磨技术;非金属防磨接头;减磨剂钻井过程中的套管磨损主要由钻柱与套管内壁相互摩擦引起。

发生磨损后，套管抗内压强度明显降低，对油气井安全生产造成威胁。

针对川西地区进行的深井套管磨损研究显示，造成该地区深井套管磨损的主要因素有：天然气目的层埋藏深,一般垂直深度达到4000m；深部地层硬，研磨性强；深部井段机械钻速低、钻井周期长；实际井眼轨迹局部狗腿度大。

该地区已完的X101井、CX565井、DY101井、DY4等井，因为套管磨损，导致后期开发存在较为严重的安全隐患[1]。

针对深井套管磨损问题，优选出防磨接头加减磨剂的“双效防磨技术”方案，在多口井应用效果推广，实际使用效果显著，套管磨失铁屑降低率平均在70%以上。

1.川西深井套管防磨技术难点（1）根据川西地层三压力剖面，深井井身结构优化空间较小，目前以须二为目的层的深井普遍采用四开制井身结构，平均井深在5400m左右，四开采用Φ139.7mm尾管射孔完井，钻井过程中对上部三开Φ193.7mm油层套管本身存在磨损风险。

（2）深井段须二储层岩石硬度高、石英含量大，可钻性差，平均厚度约500~700m，平均机械钻速仅0.6~0.8m/h，而纯钻率仅为40%，频繁起下钻和较长的钻井周期对套管的磨损更加严重。

（3）深井段地层自然造斜率大、方位漂移在130~330°变化没有规律，局部井段井斜角变化率和狗腿度变化大也是造成深井套管磨损的重要原因。

油套管双向防偏技术研究与应用摘要：随着油田进入高含水开发后期，井况不断恶化，大斜度井、侧钻4吋套井逐渐增多，导致油管出现内外双向偏磨的问题逐渐增多，常规的防治措施难以适应，极大地增加了油井机采配套的难度。

因此，通过深入研究油套管双向偏磨的机理，确定油套管偏磨井段，从而完善机采配套工艺，对于油田的高效开发具有重要的意义。

关键词：油套管；偏磨井；技术研究一、项目概况（一）立项背景目前我厂大斜度井（井斜角≥30°）共有126井次，在生产过程中，大斜度井主要采用普通油管接箍，存在的问题如下：1.井斜引起油管外偏磨42口，造成油管接箍偏磨刺漏每年5井次以上；2.工作制度不合理：大泵径高冲次，加剧油套管偏磨，小泵径低冲次限制油套偏磨井提液潜力；3.油管蠕动弯曲变形，侧向力作用于套管，存在破漏风险，加剧井况恶化。

二、项目完成内容1.大数据分析确定了油套管偏磨井段，为防偏配套提供理论依据。

2.论证工作参数对偏磨影响，参数配套指导普适性，充分发挥大斜度井提液潜力。

3.研制应用新型高强度抗磨油管双保接箍，方便现场操作，实现油套管双向保护。

三、创新内容（一）大数据分析确定油套管偏磨井段统计近5年油套管偏磨井数据，分析发现，油套管偏磨导致躺井比例逐渐增多，其中油套偏磨井中73%为大狗腿度井，狗腿度（全角变化率）为油套管偏磨的重要因素。

进一步对油套偏磨井的位置分布统计分析发现72%的油套偏磨井为泵上油管偏磨，油套管偏磨段主要集中于泵上20根内，狗腿度4-10度左右，有57%的偏末端在大狗腿度段以下，43%在大狗腿度以上约50m处。

若钻井井眼复杂，势必出现拐点，井下的油管形状就必然弯曲，而抽油泵在抽汲过程中，会导致油管进行蠕动造成油管接箍和本体与套管之间发生摩擦、偏磨。

（二）生产参数组合优选1.油套偏磨井躺井分布规律统计2019至今油套偏磨井躺井情况，大数据反映，油套偏磨井集中在44mm、38mm泵径井，其特点是泵挂深、冲次高。

套管防磨推荐做法一、概述深井、超深井、定向井以及复杂区块井钻井施工中，由于钻井时间长，在下部井段钻进中，有时不可避免的出现对上部技术套管磨损现象，技术套管的损坏对这些井下部施工往往带来极大的困难，如套管断裂错位、变形，造成下钻遇阻，承压能力下降造成井漏以及压井施工中形成下喷上漏现象等，有的甚至造成报废，损失极大。

以前使用最多的是钻杆胶皮护箍，它的缺点是使用寿命短容易脱落，易引起井下复杂，给正常施工增加一定难度。

套管防磨接头就是针对套管磨损开发的一种新型专用井下工具，应用于钻井周期长的井，特别是井眼轨迹差、“狗腿度”大时，使用套管防磨接头尤为重要，在长期钻井施工中，能有效的防止钻具磨坏套管。

目前，套管防磨接头在新疆各油区施工井中得到广泛应用，效果很好，使深井、超深井施工时，上部套管得到很好保护，有效遏制了深井、超深井长时间施工造成套管磨穿现象，保证了钻井安全施工。

二、结构及工作原理套管防磨接头的工作原理：套管防磨接头：由上接头、下接头、滑动套、防磨套组成。

根据井眼及技套尺寸选择防磨接头，套管防磨接头接在钻杆上，由于套管防磨接头本体中间有一个直径大于钻杆接头外径的滑动套，可在钻杆和套管间形成以套管防磨接头为支撑的隔离点，有效的减少钻杆和套管的直接接触面，并且使钻杆与套管之间磨擦有滑动变成滚动，从而减少钻杆和套管的磨损，很好的保护套管和钻杆。

三、套管防磨接头的使用方法：⑴套管防磨接头使用范围超深井、钻井周期长、井眼轨迹差、地层压力高、套管封固段有复杂地层等。

⑵组装方式一般要求每间隔100m～150m钻杆接一个，根据井眼轨迹情况，使用数量以及间距可做适当调整。

⑶套管防磨接头使用与维护：①每次下钻要适当调整各防磨接头位置，使套管易磨损位置得到最好保护。

②每次下钻要调整最下部一个套管防磨接头位置，使该只钻头钻进中，最下部一只套管防磨接头不出套管。

③每次起钻时要对套管防磨接头进行检查和保养，对出现问题的要及时地更换或维修。

套管防偏磨技术研究与应用摘要：在油层开采过程中，抽油杆的稳定是保证开采效率的重要因素。

本文对于影响抽油井杆偏磨的因素进行分析，并且套管防偏磨技术的应用进行探讨。

关键词：套管防偏磨应用一、前言油田开发过程中，注聚单元后转为后续水驱过程中，采用抽油是采油厂原油稳产的重要手段，但是在驱油过程中，抽油杆柱偏磨问题较为严重，偏磨现象不仅造成大量油管、抽油杆浪费，也造成了抽油机井维护量增加，使维护成本升高，降低了油田开采效益[1]。

本文对于抽油杆偏磨的影响因素进行分析，并且对于套管防偏磨技术进行探究，期望为相关的问题提供参考。

二、抽油井管杆偏磨机理与影响因素1.抽油井管杆偏磨机理造成抽油井管杆偏的主要作用力是由以下力综合而形成的，包括：（1）轴向力，轴向力是稠油过程所产生的作用力，因为抽油杆某一位置的合理为0，而这一位置的上部以及下部都会受到了的作用，当所承受的压力超过临街载荷时，会导致弯曲偏磨，在临界弯曲状态下，所受合力为0以下的抽油杆受到压力的作用产生弯曲，从而引起偏磨。

（2）法向力。

法向力是因为原油开采过程中的一种非牛顿流体作用力，即杆柱偏离油管内部的中心位置时，将抽油杆推向油管内壁并且接触，从而产生抽油杆磨损。

（3）杆柱振动载荷，抽油杆具有一定的弹性模量，当液柱载荷向上运动时，会造成抽油杆振动，从而引发交变多次的载荷作用，2.抽油井管杆偏磨影响因素影响抽油井杆偏磨的主要因素有以下几个方面，包括：（1）地层蠕动、油套管变形的影响，由于地层蠕变会造成井段弯曲，从而产生套管变形，而变形的套管会造成油管发生偏移，从而造成油管与抽油杆摩擦，引发油杆断脱或是管漏等事故。

（2）井斜角、全角变化率的影响，在采油过程中，随着井斜角不断增大，偏磨井也不断增多。

因为井斜角较大的地方油杆进行往复运动，井斜角大的油杆与油管接触面较大，容易造成较大的摩擦，从而引发偏磨，导致断脱或油管漏。

（3）井身轨迹的影响，在相关的研究中，定向井的增斜段以及降斜段容易引发管杆的偏磨，当增斜段以及降斜段的井斜角较大时，井眼弯曲度变化，造成的偏磨现象较为严重。

73油井高含水、特高含水开发阶段，抽油机井采油面临一系列技术难题，其中杆管偏磨是最主要的问题。

近年来油田开展了一系列治理油井杆管偏磨的技术攻关，其中塑料内衬油管的是使用量最多的技术。

塑料内衬油管采用超高分子量聚乙烯管作为内衬管，使抽油杆与油管之间的摩擦转变为抽油杆与塑料材质的摩擦，由于塑料所具有的优良耐磨特性，使杆管偏磨问题得以大大减少。

塑料内衬管与金属油管之间是不粘接的，要求有一定壁厚，在小套管井采用塑料内衬油管治理杆管偏磨能够使用的泵径很小，影响排液量[1]。

涂层油管是一种在油管内壁涂敷一层耐磨材料的产品，涂层厚度约0.7mm，油管内径减小量很小，可采用原来尺寸的抽油杆、抽油泵型号，涂层材料耐磨性能和附着力成为涂层油管能否担当抵挡杆管偏磨的重要参数，可通过室内试验进行耐磨性测试[2]，本文不同类型涂层油管经实验室试验，优选出了激光熔覆油管，经现场应用，在治理杆管偏磨上取得了良好效果。

1 小套管油井对下入工具的限制我国陆上油田多采用51/2 in的套管完井，其外径为139.7mm，壁厚7.72mm、9.17mm和10.54mm的套管内径分别为124.26m m 、121.36m m 和118.62mm，能够下入外径不大于115mm的井下工具、泵和油管，由于使用接箍连接，所有入井接箍外径都要小于115mm。

小套管井一般指下入41/2 in的套管，套损井经套管补贴后内径减小[3]，这些小套管井或套管补贴井，内径小于100mm，使得能够下入的井下工具、泵和油管尺寸受到到限制。

2 抽油机井杆管偏磨治理技术抽油机井采用抽油杆上下往复运动驱动井下抽油杆工作，由于井筒不是绝对垂直的，井身轨迹存在倾斜和弯曲，抽油杆与油管内壁之间存在正压力，在缺乏油作为润滑介质时，抽油杆的往复运动，导致抽油杆、接箍或油管内壁出现磨损，严重时抽油杆断脱或油管被磨穿，这就是杆管偏磨现象，杆管偏磨严重影响油井正常生产，造成停井，大幅度缩短油井作业周期，成为高含水抽油机井工艺方案重点需要解决的问题。

石油钻井套管磨损与防护措施研究摘要：在现代石油开采项目中，我们必须把钻井技术和钻井技术作为两个专门课题，积极加强研究、研究和实践，不断改进钻井和钻井技术，以更好地促进和保障石油生产，提高效率和安全性分析了石油钻杆磨损和保护措施，以供参考。

关键词：石油钻井;套管磨损;防护措施引言在石油开采项目中，钻井和钻井技术至关重要，决定了石油开采的效率和安全性，因此，我们必须予以高度重视和重视。

必须客观了解该国相关技术发展的现状和差距，积极研究、探索和应用科学技术方法，以改进该国的钻井和钻井技术，从而进一步促进和保障石油生产1概述在进行石油钻探过程当中，除了设计好井深、井轨迹以避开危险区之外，使用合适的钻杆、套管；设计优良的套管性能也相当重要。

伴随着石油工业的飞速发展，面对大位移井、水平井、深井都需要有足够优良性能的钻井套管。

所以，分析石油钻井套管磨损十分重要，设计合理的防磨措施也成为了研究人员在科研工作当中尤为需要注意的问题。

2石油工程开展钻井工作所用的技术2.1水平井钻井技术这种技术可被视为一种定向钻探方法，主要由特殊的深孔钻探设备和高技术测量装置组成，钻探时倾角超过86度。

此技术允许您在应用钻孔工具时对其进行稳定操作，其主要设计点是钻孔工具类型。

转盘的多次开口可以最大限度地减少摩擦，并确保设备的工作高度。

一般情况下，水平剖面勘探板的准入规则应超过总准入规则的3/4。

使用时，您可以根据实际情况调整楔形块和锤子的实际方位。

为了防止井壁受到损害，通常进行短程钻探。

水平钻探技术使人们能够了解已完成钻探的地区的实际情况，并相应地调整钻探。

2.2连续管道钻探技术在此阶段，对连续管式钻井技术进行了一些修改，在喷油器上安装了环形橡胶，从而便于开采平衡压力不足的钻井，并防止了对土层的破坏。

这将有助于确保在缺乏平衡压力的情况下石油开采活动的顺利运作，并保护石油和天然气储藏。

泵无需停机即可应用连续钻井技术，从而可循环利用钻井液，防止井喷。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201620392589.9(22)申请日 2016.05.04(73)专利权人 成都德勤精机科技有限公司地址 610200 四川省成都市双流县西南航空港经济开发区工业集中区腾飞四路478号(72)发明人 陈华元　钟代全　敖泽勇　(74)专利代理机构 成都弘毅天承知识产权代理有限公司 51230代理人 徐金琼(51)Int.Cl.E21B 17/10(2006.01)(54)实用新型名称一种石油钻杆防磨保护器的防磨套本体(57)摘要本实用新型公开了一种石油钻杆防磨保护器的防磨套本体，用以套在石油钻杆上，保护石油钻杆和套管不被磨损，所述防磨套本体呈切开的圆柱体状，所述防磨套本体的两个竖切面上沿防磨套本体轴向设置连接端，所述防磨套本体的外表面沿防磨套本体周向均匀设置凸起的支撑棱，所述支撑棱的长度与防磨套本体的长度一致，所述支撑棱平行于防磨套本体的中心轴，所述防磨套本体的两端嵌有金属骨架，所述防磨套本体的内表面沿防磨套本体周向均匀设置内凹的泥水通道，所述泥水通道与防磨套本体的长度一致且与防磨套本体的中心轴平行。

权利要求书1页 说明书3页 附图1页CN 205532371 U 2016.08.31C N 205532371U1.一种石油钻杆防磨保护器的防磨套本体，所述防磨套本体套设在石油钻杆上，所述石油钻杆外设有套管，其特征在于：所述防磨套本体呈切开的圆柱体状，所述防磨套本体的两个竖切面上沿防磨套本体轴向设置连接端（4），所述防磨套本体的外表面沿防磨套本体周向均匀设置凸起的支撑棱（3），所述支撑棱（3）的长度与防磨套本体的长度一致，所述支撑棱（3）平行于防磨套本体的中心轴，所述防磨套本体的两端嵌有金属骨架（1），所述防磨套本体的内表面沿防磨套本体周向均匀设置内凹的泥水通道（2），所述泥水通道（2）与防磨套本体的长度一致且与防磨套本体的中心轴平行。

在油气田勘探开发钻井中，尤其是在深井、大位移井、水平井、大斜度井中，钻杆和套管的磨损严重，给油气田带来重大损失。

因此，钻井过程中钻杆和套管的磨损及防磨问题，已引起钻井界的密切关注。

防磨综合配套技术目前，在油气田钻杆、套管防磨方面推广应用有许多配套技术。

这里，对防磨综合配套技术作一简述。

其一，钻杆胶皮护箍。

为了防止钻井过程中钻杆和套管之间的磨损，在钻杆本体上安装上一个橡胶质的胶皮护箍。

由于胶皮护箍的外径大于钻杆接头的外径，在钻进的过程中，钻杆接头不和套管内壁接触，磨损作用在胶皮和套管上，由于胶皮比套管软得多，因此主要的磨损由胶皮来承受而套管不会受到磨损，同时也避免了钻杆接头的磨损。

在使用胶皮护箍时，为了充分发挥其作用，首先要选择质量可靠的产品，另外要注意及时更换，高温下胶质护箍容易老化失效。

实践证明胶皮护箍可以有效地防止套管和钻杆的磨损，但是由于其容易老化掉块造成井下复杂（如卡钻、井眼不清洁、蹩泵等），较大外径的护箍造成井眼环空变小、影响井眼清洁，寿命较短，裸眼中胶皮护箍增加井下不安全因素及不适合于裸眼中使用等因素的影响，在实际的钻井工程中钻杆胶皮护箍没有得到很好的推广。

其二，滚珠套防磨技术。

滚珠套防磨技术的基本原理是在钻杆本体上套上一个能转动的带滚珠的套子。

同样套筒的外径大于钻杆接头的外径，它实际上是把钻杆接头与套管间的滑动磨擦去掉，变为滚动磨擦。

在设计原理上它比胶皮护箍更进一层，但是由于加工和选材上存在较大的难度，加工成本高，加工质量很难稳定，阻碍了推广应用。

其三，非旋转防磨接头。

该防磨接头直接连接在钻柱上，在接头位置形成支撑，避免钻杆接头直接磨损套管，并通过外滑套和心轴之间的轴承来防止套管磨损，同时降低钻井扭矩。

由于加工和价格的因素，此类工具国内使用较少，并且使用者基本都是租赁进口国外产品。

其四，钻杆耐磨带技术。

防止钻杆和套管磨损的一个最基本的原理是避免钻杆和套管的直接接触，在钻杆接头上加焊耐磨带也是一项有效的防磨技术。

作者： 宁丹宇
作者机构： 长城钻探公司工程技术研究院
出版物刊名： 化工管理
页码： 145-145页
年卷期： 2014年 第30期
主题词： 石油钻井;套管磨损;防磨措施
摘要：随着石油钻井技术的发展与逐步深入,深井、定向井和大斜度井数量越来越多,在这类油气井的开发过程中,常会出现钻井时间长,钻杆对套管施加的侧向应力大等状况,这是造成套管磨损的根本原因。

过度的磨损可能导致套管被磨穿、挤毁,引发局部井段甚至整个井眼的报废,造成严重的经济损失。

因此深井、定向井和大斜度井施工过程中的套管磨损问题将会成为目前钻井施工亟待解决的问题之一。

本文主要针对石油钻井套管磨损机理以及防磨保护措施进行分析,为相关工作者提供一些套管防磨保护建议。

套管防磨保护措施
张红生;郭永宾
【期刊名称】《石油钻采工艺》
【年(卷),期】2007(029)006
【摘要】在深井,特别在高温高压深探井中,套管的磨损是一个比较突出的问题,且保护套管和保护钻杆往往是矛盾的.崖城4井采取控制平台漂移、钻直表层井段、采用合适的钻具来控制井斜和减小井斜变化率、选用合适的钻杆等作业保护措施非常成功地达到了既保护了套管,钻杆也没有出现过度磨损的目的.介绍了该井凭借有关资料制定的相应保护措施,通过与其他井的情况对比,分析总结了该井成功经验,可为以后钻探同类型的井提供一些启示.
【总页数】3页(P116-118)
【作者】张红生;郭永宾
【作者单位】中海石油(中国)有限公司湛江分公司,广东湛江,524057;中海石油(中国)有限公司湛江分公司,广东湛江,524057
【正文语种】中文
【中图分类】TE931.2
【相关文献】
1.套管防磨技术在海上的应用 [J], 顾洪成;梁明月
2.大位移井套管防磨技术研究与应用 [J], 杨继明;李波
3.探讨大位移井套管磨损预测及防磨技术 [J], 张春贵
4.南海西部地区异常高压气井套管防磨技术 [J], 李中;李炎军;张万栋;张超;黄亮;张智
5.钻杆、套管磨损分析与防磨措施研究 [J], 王坤
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

套管双效防磨技术在川西深井X202井的应用焦少卿;周回生;涂茂川;李早元;郭小阳【摘要】针对常规防磨接头存在防磨套刚性强易磨损套管、镶嵌防磨套易脱落造成井下故障及安放位置难以确定的缺点,提出采用非金属防磨接头配合钻井液用耐磨减磨剂的双效防磨技术,非金属防磨接头耐磨且对套管磨损小,耐磨减磨剂入井后能够迅速吸附在钻具和套管表面形成高强度低摩阻有机耐磨层.利用计算出的套管内钻柱侧向载荷及现场测出的接头流阻增加值,确定入井防磨接头的数量和位置,根据耐磨减磨剂与钻井液相容性试验结果确定其加量.在X202井的现场试验表明,非金属防磨接头入井连续使用时间超过500 h,平均磨损率仅6.5％,平均返出铁屑量从124.64 g/h降至78.00 g/h,减磨效果显著.研究表明,采取双效防磨措施减缓深井套管磨损具有可行性,为深井、定向井和水平井钻井过程中的套管和钻具防磨提供了新的技术支持.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2013(041)006【总页数】4页(P78-81)【关键词】深井;套管;磨损;双效防磨【作者】焦少卿;周回生;涂茂川;李早元;郭小阳【作者单位】油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),四川成都610500;中国石化西南油气分公司工程监督中心,四川德阳618000;中国石化西南油气分公司工程监督中心,四川德阳618000;中石化西南石油工程有限公司QHSE 管理处,四川成都610041;油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),四川成都610500;油气藏地质及开发工程国家重点实验室(西南石油大学),四川成都610500【正文语种】中文【中图分类】TE921+.9深井钻井中钻具在井眼里易产生螺旋形挠曲，钻具旋转时与套管摩擦的概率大大增加，造成套管磨损[1-5］。

引起套管磨损的因素有井身质量、套管和钻具材质、钻具运动状态、钻具组合、钻井参数、钻井液性能等[6］，且套管损坏后难以修复，给钻井生产、后期开发和实施增产措施等带来极大困扰，严重时甚至造成井眼报废[6-9］。