CN111270994A - 一种深海无隔水管跟管钻进下套管工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及海洋工程的技术领域,特别是涉及一种深海无隔水管跟管钻进下套管工艺及装置,实现钻进(扩孔)下套管一次成井,解决深海无隔水管钻进复杂地层下套管作业难、施工风险大、作业成本高;包括以下步骤:(a)先将设计长度的套管连接好;(b)在套管内部下入一套带有导向钻头、套管下扩孔器、钻铤和螺杆马达的钻具组合;(c)下钻到海底;(d)利用螺杆马达驱动导向钻头钻进一个新的井眼,通过套管下扩孔器扩孔至设计井径;(e)钻进直至套管设计深度;(f)启动下套管工具脱开机构,将套管脱开并使套管留在预定位置;(g)提钻;(h)进行后续作业。
Description
技术领域
本发明涉及海洋工程的技术领域,特别是涉及一种深海无隔水管 跟管钻进下套管工艺及装置。
背景技术
众所周知,地球面积的71%被海洋覆盖,海洋中蕴藏着丰富的矿 产资源,包括石油、天然气、天然气水合物及镍、钴、锰、铅、锌、 金、银、铝等金属矿产资源。在全世界范围内,随着经济社会的不断 发展,陆地资源开发利用日趋枯竭,从而使海洋矿产资源的开发利用 受到广泛关注,甚至呈现出越演越烈的全球竞争局面。要认识地球, 必须研究海洋及洋底的地层。据专家估计,全球未来油气总储量的 40%将来自深海,未来替代能源“可燃冰”也主要来自深海。深海更 是研究解决生命起源、地球演化、气候变化等重大科学问题的前沿领 域。因此,挺进深海是历史发展的必然,而深海钻探是最有效的研究 海洋及洋底地层的最直接手段。
目前,我国海洋钻探技术人才短缺,装备落后,技术薄弱,软硬 件基础较差,深海钻探关键技术、装备牢牢掌握在国外几家公司和研 究机构手中。资料表明,世界大洋科学钻探在绝大多数情况下均采用 无隔水管方法施工。
无隔水管钻进在松散破碎地层(如淤泥、砂卵石、流砂、坡积), 常因孔壁不稳定而导致各种孔内事故发生(如塌孔、埋钻、卡钻等), 给施工作业带来困难,甚至钻孔报废。海上钻探作业日费高昂,出现 钻孔报废损失惨重。现有常规下套管作业程序是:先在海底实施钻孔(有时还需要进行扩孔作业),然后提钻,连接套管,在套管串顶端 安装套管悬挂器,通过下套管工具将套管串连接到钻杆上,之后利用 钻杆重新进入钻孔并下套管到预定位置,最后启动下套管工具脱开机 构,将套管脱开并使套管留在预定位置,提钻,所有这些操作(从完 成钻孔作业到重新进入钻孔并将套管下到位)需要一段时间,在此期 间,裸露的钻孔完全依靠孔中的泥浆进行护壁,以防塌孔或埋钻。常 见的问题是:由于地层缩径、钻孔坍塌或埋钻,导致套管柱不能下入 到预先钻好的井眼(有时甚至找不到老眼)或中途遇阻下不到位(达 不到封隔不稳定地层目的),在水敏性、松散、无固结、断碎破碎带 或其他不稳定地层中这种情况尤其严重。
深水油气钻井领域,国际惯例一般采用喷射法安装表层导管,即 表层导管随喷射钻具同时下入,表层导管喷射到位后无需固井作业, 仅依靠套管周围地层的摩擦阻力保持稳定,表层导管喷射到位后套管 周围地层回填挤密压实需要一定时间,导管才具备足够的承载力为 BOP等水下设备提供支撑,时间窗口通常在12~24h之间,影响作业 效率、增加钻井成本。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种针对深海无隔水管钻进钻 孔条件复杂,下套管作业困难,施工风险大,成本高等难题,提出采 用跟管钻进下套管工艺,利用下套管工具、套管下扩孔器、井下动力 钻具等,优选配套钻具组合、优化跟管钻进工艺,实现钻进(扩孔) 下套管一次成井,解决深海无隔水管钻进复杂地层下套管作业难、施 工风险大、作业成本高等技术难题的深海无隔水管跟管钻进下套管工 艺。
本发明的一种深海无隔水管跟管钻进下套管工艺,包括以下步 骤:
(a)先将设计长度的套管连接好;
(b)在套管内部下入一套带有导向钻头、套管下扩孔器、钻铤 和螺杆马达的钻具组合;
(c)下钻到海底;
(d)利用螺杆马达驱动导向钻头钻进一个新的井眼,通过套管 下扩孔器扩孔至设计井径;
(e)钻进直至套管设计深度;
(f)启动下套管工具脱开机构,将套管脱开并使套管留在预定 位置;
(g)提钻;
(h)进行后续作业。
本发明的一种深海无隔水管跟管钻进下套管工艺,所述钻具组合 以上钻杆部分通过下套管工具与套管连接。
本发明的一种深海无隔水管跟管钻进下套管工艺,所述步骤(d) 中设计井径大于套管外径。
本发明的一种深海无隔水管跟管钻进下套管装置,包括套管,所 述套管内部设置有钻杆,钻杆底端设置有下套管工具,下套管工具与 套管之间设置有套管悬挂器,下套管工具底端设置有钻铤,钻铤底端 设置有螺杆马达,螺杆马达底端设置有套管下扩孔器,套管下扩孔器 底端设置有导向钻头。
本发明的一种深海无隔水管跟管钻进下套管装置,所述钻杆外部 设置有重入锥。
本发明的一种深海无隔水管跟管钻进下套管装置,套管外部设置 有泥垫。
与现有技术相比本发明的有益效果为:先将设计长度的套管连接 好,在套管内部下入一套带有导向钻头、套管下扩孔器、钻铤和螺杆 马达的钻具组合,下钻到海底,利用螺杆马达驱动导向钻头钻进一个 新的井眼,通过套管下扩孔器扩孔至设计井径,钻进直至套管设计深 度,启动下套管工具脱开机构,将套管脱开并使套管留在预定位置, 提钻,进行后续作业,这种方法可以使钻进、扩孔、下套管三步并作 一步,简化了施工作业程序,效率得以大幅提高,从而降低了从钻成 井眼到下套管过程中因为长时间停留造成孔内事故的发生概率,既保 证了钻孔安全,又具有良好的经济效益。
附图说明
图1是本发明的一种深海无隔水管跟管钻进下套管装置的结构示 意图;
附图中标记:1、重入锥;2、套管悬挂器;3、下套管工具;4、 套管;5、钻铤;6、螺杆马达;7、导向钻头;8、套管下扩孔器;11、 钻杆;12、泥垫。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。 以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
实施例1:
先将设计长度的套管连接好,在套管内部下入一套带有导向钻 头、套管下扩孔器、钻铤和螺杆马达的钻具组合,钻具组合以上钻杆 部分通过下套管工具与套管连接,下钻到海底,利用螺杆马达驱动导 向钻头钻进一个新的井眼,通过套管下扩孔器扩孔至设计井径,设计 井径大于套管外径,钻进直至套管设计深度,启动下套管工具脱开机 构,将套管脱开并使套管留在预定位置,提钻,进行后续作业。
对比例1:
先在海底实施钻孔(有时还需要进行扩孔作业),然后提钻,连 接套管,在套管串顶端安装套管悬挂器,通过下套管工具将套管串连 接到钻杆上,之后利用钻杆重新进入钻孔并下套管到预定位置,最后 启动下套管工具脱开机构,将套管脱开并使套管留在预定位置,提钻。
对比例2:
喷射法安装表层导管,即表层导管随喷射钻具同时下入,表层导 管喷射到位后无需固井作业,仅依靠套管周围地层的摩擦阻力保持稳 定,表层导管喷射到位后套管周围地层回填挤密压实需要一定时间, 导管才具备足够的承载力为BOP等水下设备提供支撑。
根据实施例1、对比例1和对比例2进行施工作业,得到以下数据:
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领 域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以 做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种深海无隔水管跟管钻进下套管工艺,其特征在于,包括以下步骤:
(a)先将设计长度的套管连接好;
(b)在套管内部下入一套带有导向钻头、套管下扩孔器、钻铤和螺杆马达的钻具组合;
(c)下钻到海底;
(d)利用螺杆马达驱动导向钻头钻进一个新的井眼,通过套管下扩孔器扩孔至设计井径;
(e)钻进直至套管设计深度;
(f)启动下套管工具脱开机构,将套管脱开并使套管留在预定位置;
(g)提钻;
(h)进行后续作业。
2.如权利要求1所述的一种深海无隔水管跟管钻进下套管工艺,其特征在于,所述钻具组合以上钻杆部分通过下套管工具与套管连接。
3.如权利要求2所述的一种深海无隔水管跟管钻进下套管工艺,其特征在于,所述步骤(d)中设计井径大于套管外径。
4.一种深海无隔水管跟管钻进下套管装置,其特征在于,包括套管(4),所述套管(4)内部设置有钻杆(11),钻杆(11)底端设置有下套管工具(3),下套管工具(3)与套管(4)之间设置有套管悬挂器(2),下套管工具(3)底端设置有钻铤(5),钻铤(5)底端设置有螺杆马达(6),螺杆马达(6)底端设置有套管下扩孔器(8),套管下扩孔器(8)底端设置有导向钻头(7)。
5.如权利要求4所述的一种深海无隔水管跟管钻进下套管装置,其特征在于,所述钻杆(11)外部设置有重入锥(1)。
6.如权利要求5所述的一种深海无隔水管跟管钻进下套管装置,其特征在于,套管(4)外部设置有泥垫(12)。
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CN113846972A (zh) * | 2021-10-26 | 2021-12-28 | 国能神东煤炭集团有限责任公司 | 一种扩孔装置和扩孔方法 |
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