CN114541981A - 用于深部钻孔中的钻探套管装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻探技术，尤其涉及用于深部钻孔中的钻探套管装置。该钻探套管装置包括：经水泥固井的表层套管、井口板、扶正器、套管悬挂部、套管主体以及套管支撑部等部件。套管悬挂部、套管主体与套管支撑部通过螺纹连接；每级套管依次通过悬挂悬挂部悬挂部分重量；第一级套管通过悬挂部悬挂在井口板上，第二级套管通过悬挂部悬挂于第一级套管悬挂部，后级层次套管依次通过本级套管悬挂部叠置于上一级套管悬挂部上；井口板将套管重量分散传递到混凝土层；套管经过悬挂后剩余重量通过套管支撑部作用于钻孔换径处岩石台阶上，换径处岩石台阶对套管起承托作用。本发明的钻探套管装置，结构简单、使用方便、加工容易、稳定可靠。本发明的钻探套管装置可以保障深部钻探工程在套管安装与钻进施工过程中上部悬挂、中间扶正、底部承托安全稳定、钻井液密封，可有效预防套管事故发生，保证套管在深部钻孔施工结束后能顺利进行起拔回收。

Description

用于深部钻孔中的钻探套管装置

技术领域

本发明的实施例涉及钻探技术，尤其涉及用于深部钻孔中的钻探套管装置。

背景技术

套管是钻探钻井过程中处理复杂地层钻进难题的重要技术措施，可以改善钻杆柱受力条件，保证钻进过程中钻杆柱回转稳定性，提高钻进效率和延长钻杆柱使用寿命；可以有效隔离复杂地层，保持钻孔孔壁稳定，提高钻进安全性；可以快速有效封堵涌水、漏水孔段，起护壁止涌堵漏作用，减少地层涌漏水对钻进施工的影响；可以减小钻杆柱外环空间隙，提高环空钻井液上返流速，提高钻井液冲孔排渣效果，减少冲孔时间和岩粉沉淀，保持钻孔内清洁。

常规地质钻探由于钻孔较浅，深度一般不超过1000米，钻孔终孔口径一般在Ø75mm至Ø100mm之间，施工周期短，例如几天至几十天。一个钻孔内，通常会根据地层情况和钻孔施工深度与口径，设置一级或多级套管，常用套管规格为Ø89mm、Ø108mm、Ø127mm、Ø146mm。自开孔至终孔，套管直径由大到小，最后一级套管直径最小、长度最长，套管长度小于或接近孔深1000m，套管重量小，每级套管下入尽量选择比较完整稳定的岩层段作为承托。所以，常规地质钻探套管只考虑套管底部的承托和中间稳定性，不考虑套管上部井口悬挂问题。

相比普通地质钻探，深部钻探在钻孔口径、钻孔深度、地层复杂程度、施工工艺有着很大区别。在大口径深部取心钻进施工中，为了提高钻进效率、改善钻柱受力条件、封隔不稳定地层、止涌堵漏等，会根据具体情况下入各种规格不同深度的套管。深部钻探下入套管直径、壁厚、长度远远大于普通地质钻探，套管安全直接影响到深部钻探的成败。由于深部钻探钻孔地层复杂、应力较大，井斜和井壁稳定性不易控制，为了防止活动套管事故发生，保证钻进安全、保证施工中特殊情况下顺利地起下活动套管或钻孔终孔能成功起出套管，需要对套管采取相关的技术措施。除了考虑套管底部的承托和中间稳定性外，还必须考虑套管上部井口悬挂及套管环空密封问题。

发明内容

为了解决上述问题的任一方面，本发明的实施例提供一种用于深部钻孔中的钻探套管装置。

根据本发明的实施例提供深部钻孔中的钻探套管装置，其包括：表层套管，在钻孔中使用时，表层套管的外表面采用固井水泥固定于钻孔内，在钻孔的地面位置处设置有混凝土层，表层套管的上部的外表面固定于混凝土层，并且表层套管延伸出钻孔的部分与混凝土层齐平；第一级套管，第一级套管包括第一级套管主体、第一级套管悬挂部以及第一级套管支撑部，第一级套管主体与第一级套管悬挂部可拆卸的连接以及第一级套管主体与第一级套管支撑部可拆卸的连接；第二级套管，第二级套管包括第二级套管主体、第二级套管悬挂部以及第二级套管支撑部，第二级套管主体与第二级套管悬挂部可拆卸的连接以及第二级套管主体与第二级套管支撑部可拆卸的连接；井口板，在使用时，井口板设置于混凝土层；其中，第一级套管悬挂部设置于井口板，第二级套管悬挂部设置于第一级套管悬挂部；第一级套管主体位于表层套管内；第二级套管主体位于第一级套管主体内；第一级套管支撑部位于钻孔的第一预定位置；第二级套管支撑部位于钻孔的第二预定位置。

本发明实施例所提供的钻探套管装置，该装置在使用时，将井口板设置于钻孔地面位置处的混凝土层，第一级套管悬挂部设置于井口板，第二级套管悬挂部设置于第一级套管悬挂部。从而，井口板将多级套管部分重量分散传递到混凝土层。第一级套管主体经过悬挂后剩余重量通过第一级套管支撑部作用于钻孔换径处岩石台阶上，即钻孔换径处岩石台阶对第一级套管起承托作用。通过井口板和混凝土层分散第一级套管和第二级套管的部分重量，以减少第一级套管和第二级套管对相接触的钻孔换径处岩石台阶的压力，有效避免换径台阶处岩石失稳。套管装置可以保障深部钻探工程在套管安装与钻进施工过程中钻探套管装置上部悬挂以及底部承托安全稳定，可有效预防套管事故发生，保证钻进安全，保证第一级套管和第二级套管在深部钻孔施工结束后能顺利进行起拔回收。

通过阅读本申请的说明书、权利要求书及附图，将清楚本发明的其他目的和特征。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的钻探套管装置的剖视图；

图2是图1中钻探套管装置的俯视图；

图3是本发明实施方式的钻探套管装置的第一级套管的剖视图；

图4是本发明实施方式的钻探套管装置的井口板的剖视图；

图5是本发明实施方式的钻探套管装置的第一级套管悬挂部的结构性示意图；

图6是本发明实施方式的钻探套管装置的第二级套管的剖视图；

图7是本发明实施方式的钻探套管装置的第一级套管悬挂部的其他方向的结构性示意图；

图8是本发明实施方式的钻探套管装置的第二级套管悬挂部的结构性示意图；

图9是本发明实施方式的钻探套管装置的扶正器的结构性示意图；

图10是本发明实施方式的钻探套管装置的扶正器的其他方向的结构性示意图；

图11是本发明实施方式的钻探套管装置的第一级套管支撑部的结构性示意图；

图12是本发明实施方式的钻探套管装置的第一级套管支撑部的其他方向的结构性示意图；

图13是本发明实施方式的钻探套管装置的第二级套管支撑部的结构性示意图；

图14是本发明实施方式的钻探套管装置的第二级套管支撑部的其他方向的结构性示意图；

图15是本发明实施方式的钻探套管装置的第二级套管悬挂部的其他方向的结构性示意图。

主要元件符号说明：

10、钻探套管装置；20、钻孔；30、混凝土层；40、固井水泥；

100、表层套管；

200、第一级套管；

210、第一级套管主体；211、套管件；

220、第一级套管悬挂部；221、法兰；2211、径向延伸部；2212、轴向延伸部；2213、轴向延伸部的圆锥面；222、螺纹；223、密封槽；224、第一级套管悬挂部的圆锥面；225、密封件；

230、第一级套管支撑部；231、薄壁钻头；232、螺纹；

300、第二级套管；

310、第二级套管主体；311、套管件；

320、第二级套管悬挂部；321、法兰；3211、径向延伸部；3212、轴向延伸部；3213、轴向延伸部的圆锥面；322、螺纹；323、密封槽；

330、第二级套管支撑部；331、薄壁钻头；332、螺纹；

400、井口板；410、通孔；420、井口板的圆锥面；430、密封件；440、密封槽；

500、扶正器；510、管状接头；511、连接部；520、扶正块；530、凹槽。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

图1是本发明实施方式的钻探套管装置10的剖视图。图2是图1中钻探套管装置10的俯视图。参见图1和图2，用于钻孔20中的钻探套管装置10包括表层套管100、第一级套管200、第二级套管300和井口板400。

钻探套管装置10在钻孔20中使用时，表层套管100的外表面采用固井水泥40固定于钻孔20内，表层套管100与钻孔20环空用固井水泥40将表层套管100的外表面固定于钻孔20的内壁。

在钻孔20的地面位置处设置有混凝土层30，表层套管100的上部的外表面固定于混凝土层30，并且表层套管100延伸出钻孔20的部分与混凝土层30齐平。

第一级套管200包括第一级套管主体210、第一级套管悬挂部220以及第一级套管支撑部230，第一级套管主体210与第一级套管悬挂部220可拆卸的连接以及第一级套管主体210与第一级套管支撑部230可拆卸的连接。

第二级套管300包括第二级套管主体310、第二级套管悬挂部320以及第二级套管支撑部330，第二级套管主体310与第二级套管悬挂部320可拆卸的连接以及第二级套管主体310与第二级套管支撑部330可拆卸的连接。

在使用时，井口板400设置于混凝土层30。其中，第一级套管悬挂部220设置于井口板400，第二级套管悬挂部320设置于第一级套管悬挂部220。

第一级套管主体210位于表层套管100内；第二级套管主体310位于第一级套管主体210内。

第一级套管支撑部230位于钻孔20的第一预定位置。第二级套管支撑部330位于钻孔20的第二预定位置。

进一步地，井口板400开设有通孔410，第一级套管主体210能够穿过通孔410直至位于表层套管100内。通孔410的直径等于表层套管100的外径。

根据本发明所提供的实施例，一方面，井口板400可以分散第一级套管200的部分重量；另一方面，混凝土层30与井口板400相接触的表面可能并不平整，可能会存在凹凸不平的地方，井口板400可以避免第一级套管200的晃动和偏心。

进一步地，表层套管100用于隔离覆盖层，覆盖层是指覆盖在基岩之上的各种成因的松散堆积、沉积物。例如砂卵砾石层、砂土层和人工填筑的碎石土体等。

在一些实施例中，表层套管100通过固井水泥40固定于钻孔20内。先在地表上形成混凝土层30，等混凝土层30达到强度后，利用固井水泥40将表层套管100固井至与混凝土层30的上表面相平齐，等固井水泥40达到强度后，将井口板400设置于混凝土层30。

本实施方式的用于钻孔20中的钻探套管装置10，在使用时，井口板400设置于混凝土层30，第一级套管悬挂部220设置于井口板400，第二级套管悬挂部320设置于第一级套管悬挂部220。井口板400将多级套管部分重量分散传递到混凝土层30，第一级套管主体210经过悬挂后剩余重量通过第一级套管支撑部230作用于钻孔20换径处岩石台阶上，换径处岩石台阶对第一级套管200起承托作用。通过井口板400和混凝土层30分散第一级套管200和第二级套管300的部分重量，以减少第一级套管200和第二级套管300对相接触的钻孔20换径处岩石台阶的压力，有效避免换径台阶处岩石失稳。套管装置可以保障深部钻探工程在套管安装与钻进施工过程中钻探套管装置上部悬挂以及底部承托安全稳定，可有效预防套管事故发生，保证钻进安全，保证第一级套管200和第二级套管300在钻孔20施工结束后能顺利进行起拔回收。

图3是本发明实施方式的钻探套管装置10的第一级套管200的剖视图。参见图1和图3，第一级套管悬挂部220的一端设置有法兰221，第一级套管悬挂部220的另一端设置有螺纹222，第一级套管悬挂部220与第一级套管主体210通过螺纹222连接。其中，法兰221悬挂设置于井口板400。

进一步地，井口板400的上表面与法兰221的下表面为平面接触，以减小压强。

图4是本发明实施方式的钻探套管装置10的井口板400的剖视图。参见图1和图4，井口板400与法兰221相接触的表面开设有密封槽440，密封槽440内设置有密封件430。

进一步地，第一级套管200能够向密封件430施力，以实现第一级套管200和表层套管100之间的环状空间的密封，防止钻井液及其所携带杂质进入上述环状空间，防止泥沙沉淀卡埋第一级套管200，不利于后期起拔回收。

在一些实施例中，密封槽440可以为环状密封槽。进一步地，密封槽440的轴心线与法兰221内径的轴心线共线设置。

在一些实施例中，密封件430可以为麻绳、布条、橡胶、弹性件或塑料件，只要可以进行密封，密封件430的材质并不做具体限定。

图5是本发明实施方式的钻探套管装置10的第一级套管悬挂部220的结构性示意图。参见图1、图4和图5，法兰221包括径向延伸部2211以及轴向延伸部2212。其中，轴向延伸部2212与井口板400两者相接触处分别设置圆锥面，轴向延伸部的圆锥面2213与井口板的圆锥面420设置成锥面配合，以保证井口板400的通孔410的轴心线与第一级套管200的轴心线共线设置，使得井口板400与第一级套管200同心居中。

在一些实施例中，径向延伸部2211与轴向延伸部2212一体成型，或径向延伸部2211和轴向延伸部2212焊接。

在一些实施例中，轴向延伸部2212、径向延伸部2211的内径等于第一级套管主体210的内径，轴向延伸部2212的外径等于第一级套管主体210的外径，径向延伸部2211的外径大于井口板400的内径。

图6是本发明实施方式的钻探套管装置10的第二级套管300的剖视图。参见图1和图6，第二级套管悬挂部320的一端设置有法兰321，第二级套管悬挂部320的另一端设置有螺纹322，第二级套管悬挂部320与第二级套管主体310通过螺纹322连接。其中，法兰321悬挂设置于第一级套管悬挂部220。

图7是本发明实施方式的钻探套管装置10的第一级套管悬挂部220的其他方向的结构性示意图。参见图1和图7，第一级套管悬挂部220与法兰321相接触的表面开设有密封槽223，密封槽223内设置有密封件225。

进一步地，第二级套管300能够向密封件225施力，以实现第二级套管300和第一级套管200之间的环状空间的密封，防止钻井液及其所携带杂质进入上述环状空间，防止泥沙沉淀卡埋第二级套管300，不利于后期起拔回收。

在一些实施例中，密封槽223可以为环状密封槽。

在一些实施例中，密封件225可以为麻绳、布条、橡胶、弹性件或塑料件，只要可以进行密封，密封件225的材质并不做具体限定。

图8是本发明实施方式的钻探套管装置10的第二级套管悬挂部320的结构性示意图。参见图7和图8，法兰321包括径向延伸部3211以及轴向延伸部3212。其中，轴向延伸部3212与第一级套管悬挂部220两者相接触处分别设置圆锥面，轴向延伸部的圆锥面3213与第一级套管悬挂部的圆锥面224设置成锥面配合。

在一些实施例中，径向延伸部3211与轴向延伸部3212一体成型，或径向延伸部3211和轴向延伸部3212焊接。

在一些实施例中，轴向延伸部3212、径向延伸部3211的内径等于第二级套管主体310的内径，轴向延伸部3212的外径等于第二级套管主体310的外径。

图9是本发明实施方式的钻探套管装置10的扶正器500的结构性示意图。参见图3和图9，钻探套管装置10还包括扶正器500。第一级套管主体210可以包括多个套管件211，多个套管件211中间隔至少一个套管件211连接有扶正器500，使得第一级套管主体210和表层套管100同轴设置。扶正器500同时具有连接和扶正的功能。

在一些实施例中，多个套管件211中任意两个套管件211之间连接有扶正器500。在另一些实施例中，每间隔两个或两个以上的套管件211之间连接有扶正器500。扶正器500不仅可以具有扶正的功能，还具有连接的功能。

参见图9，扶正器500包括管状接头510和多个扶正块520。管状接头510的内径和外径分别与第一级套管主体210的内径和外径匹配。管状接头510两端设置有连接部511，连接部511分别与扶正器500的两端的套管件211连接。多个扶正块520沿管状接头510的径向间隔设置于管状接头510外表面，多个扶正块520中的任意一个扶正块520的外表面与钻孔20的内壁面相支撑。

在一些实施例中，连接部511可以为螺纹，扶正器500的两端通过螺纹分别与套管件211连接。扶正器500的螺纹与套管件211的螺纹可以为同一规格。

在一些实施例中，管状接头510的内径和分别与第一级套管主体210的内径和外径相等。在另一些实施例中，管状接头510的外径可以略大于第一级套管主体210的外径，管状接头510的内径可以略小于第一级套管主体210的内径。

参见图6和图9，钻探套管装置10还包括扶正器500。第二级套管主体310可以包括多个套管件311，多个套管件311中间隔至少一个套管件311连接有扶正器500，使得第二级套管主体310和第一级套管主体210同轴设置。扶正器500同时具有连接和扶正的功能。

在一些实施例中，多个套管件311中任意两个套管件311之间连接有扶正器500。在另一些实施例中，每间隔两个或两个以上的套管件311之间连接有扶正器500。扶正器500不仅可以具有扶正的功能，还具有连接的功能。

参见图9，扶正器500包括管状接头510和多个扶正块520。管状接头510的内径和外径分别与第二级套管主体310的内径和外径匹配。管状接头510两端设置有连接部511，连接部511分别与扶正器500的两端的套管件311连接。多个扶正块520沿管状接头510的径向间隔设置于管状接头510外表面，多个扶正块520中的任意一个扶正块520的外表面与第一级套管主体210的内表面相支撑。

进一步地，扶正器具有连接和扶正的双重功能。

在一些实施例中，连接部511可以为螺纹，扶正器500的两端通过螺纹分别与套管件311连接。扶正器500的螺纹与套管件311的螺纹可以为同一规格。

在一些实施例中，管状接头510的内径和分别与第二级套管主体310的内径和外径相等。在另一些实施例中，管状接头510的外径可以略大于第二级套管主体310的外径，管状接头510的内径可以略小于第二级套管主体310的内径。

图10是本发明实施方式的钻探套管装置10的扶正器500的其他方向的结构性示意图。参见图10，多个扶正块520中相邻两个扶正块520之间形成有凹槽530。

进一步地，凹槽530沿管状接头510的轴向设置，凹槽530可以作为钻井液的流动通道。

图11是本发明实施方式的钻探套管装置10的第一级套管支撑部230的结构性示意图。图12是本发明实施方式的钻探套管装置10的第一级套管支撑部230的其他方向的结构性示意图。参见图3、图11和图12，第一级套管支撑部230的一端设置有薄壁钻头231或钻头钢体，第一级套管支撑部230的另一端设置有螺纹232，第一级套管支撑部230与第一级套管主体210通过螺纹232连接。

进一步地，一端设置为薄壁钻头231或是钻头刚体的第一级套管支撑部230不仅可以承托第一级套管主体210的部分重量，还可以在第一级套管200安装到钻孔20内时清理孔壁的凸出障碍物。

在一些实施例中，薄壁钻头231或钻头钢体的厚度大于或第一级套管主体210的厚度，以减少第一级套管200对岩石台阶的压强。

在一些实施例中，第一级套管支撑部230也可以不设置薄壁钻头231。

图13是本发明实施方式的钻探套管装置10的第二级套管支撑部330的结构性示意图。图14是本发明实施方式的钻探套管装置10的第二级套管支撑部330的其他方向的结构性示意图。参见图6、图13和图14，第二级套管支撑部330的一端设置有薄壁钻头331或钻头钢体，第二级套管支撑部330的另一端设置有螺纹332，第二级套管支撑部330与第二级套管主体310通过螺纹332连接。

进一步地，一端设置为薄壁钻头331或是钻头刚体的第二级套管支撑部330不仅可以承托第二级套管主体310的部分重量，还可以在第二级套管300安装在钻孔20内时清理孔壁的凸出障碍物。

在一些实施例中，薄壁钻头331或钻头钢体的厚度大于或等于第一级套管主体210的厚度，以减少第一级套管200对岩石台阶的压强。

在一些实施例中，钻探套管装置10还包括更多级的套管，例如三级套管、四级套管等。可以将某一级套管称为第N级套管。第N级套管包括第N级套管主体、第N级套管悬挂部以及第N级套管支撑部，第N级套管主体与第N级套管悬挂部可拆卸的连接以及第N级套管主体与第N级套管支撑部可拆卸的连接。其中，第N级套管悬挂部设置于第N-1级套管悬挂部。第N级套管主体位于第N-1级套管主体内。第N级套管支撑部位于钻孔20的第N预定位置。N为大于2的自然数。

在一些实施例中，N可以为3。钻探套管装置10还包括第三级套管。第三级套管包括第三级套管主体、第三级套管悬挂部以及第三级套管支撑部，第三级套管主体与第三级套管悬挂部可拆卸的连接以及第三级套管主体与第三级套管支撑部可拆卸的连接。其中，第三级套管悬挂部设置于第二级套管悬挂部320。第三级套管主体位于第二级套管主体310内。第三级套管支撑部位于钻孔20的第三预定位置。

图15是本发明实施方式的钻探套管装置10的第二级套管悬挂部320的其他方向的结构性示意图。参见图15，第二级套管悬挂部320包括法兰321，法兰321包括径向延伸部3211和轴向延伸部3212。径向延伸部3211与第三套管悬挂部相接触的表面开设有密封槽323，密封槽323内设置有密封件。

进一步地，第三级套管能够向密封件施力，以实现第二级套管300和第三级套管之间的环状空间的密封，防止钻井液及其携带杂质进入上述环状空间，防止泥沙沉淀卡埋第三级套管，不利于后期起拔回收。

在一些实施例中，密封槽323可以为环状密封槽。进一步地，密封槽323的轴心线与法兰的轴心线共线设置。

在一些实施例中，密封件可以为麻绳、布条、弹性件或塑料件，只要可以进行密封，密封件的材质并不做具体限定。

下面以需要采用四开结构的钻孔20的具体实施例进行解释说明，但并不对此进行限定。

钻孔20一开口径Φ176mm钻至124.91m，穿过覆盖层后至完整基岩后，下入外径Φ168mm壁厚7mm的表层套管100，表层套管100与钻孔20同心。表层套管100与钻孔20的内孔壁之间的环状空间采用水泥固井，水泥返至地地表，表层套管100的上平面与混凝土层30的上平面平齐。固井水泥40凝固达到强度后，安装井口板400，井口板400为厚度30mm的钢板。井口板400设置于混凝土层30，井口板400的通孔410的内径与表层套管100的外径相同，且井口板400与表层套管100同心安装。

钻孔20二开口径Φ150mm，采用S150绳索取心钻具施工至961.19m ，下入外径Φ140mm壁厚6.5mm的第一级套管主体210，第一级套管主体210包括多个套管件211，相邻套管件211之间连接有扶正器500，扶正器500的外径可以为Φ149.5mm。试验中测量可得：Φ140mm第一级套管主体210计算总重量约20.57吨，在钻孔20中受冲洗液浮力影响，实际总悬重约17.48吨。为提高第一级套管主体210的稳定性，保证第一级套管主体210的同心性，第一级套管主体210的上端通过螺纹连接有第一级套管悬挂部220，第一级套管悬挂部220设置于井口板400，悬挂重量为8吨，因此连接在Φ140mm第一级套管主体210下端的第一级套管支撑部230对Φ150～Φ122mm换径处岩石台阶的压力为9.48吨，相较于第一级套管主体210的总重量（20.57吨），换径处岩石台阶压力大大减少，减少了第一级套管200对相接触的钻孔20换径处岩石台阶的压力。

钻孔20三开口径Φ122mm，采用S122绳索取心钻具施工至2154.44m，下入外径Φ114mm壁厚6.35mm的第二级套管主体310，第二级套管主体310包括多个套管件311，相邻套管件311之前连接有扶正器500，扶正器500的外径可以为Φ121.5mm。试验中测量可得：Φ114mm第二级套管主体310计算总重量约36.32吨，在钻孔20内冲洗液中实际总悬重约30.87吨。为提高第二级套管主体310的稳定性，保证第二级套管主体310的同心性，第二级套管主体310的上端连接有第二级套管悬挂部320，第二级套管悬挂部320设置于第一级套管悬挂部220，第一级套管悬挂部220设置于井口板400，第二级套管主体310和第一级套管主体210通过井口板400将部分重量传递至混凝土层30，悬挂重量为10吨，因此连接在Φ114mm第二级套管主体310下端的第二级套管支撑部330对Φ122mm～Φ96mm换径处岩石台阶的压力为20.87吨，相较于第二级套管主体310的总重量（36.32吨），换径处岩石台阶的压力大大减少，减少了第一级套管200对相接触的钻孔20换径处岩石台阶的压力。

当需要形成第四孔段时，钻孔20四开口径Φ122mm，采用S96绳索取心钻具裸孔施工至2622.56m后终孔。

在整个施工过程中未出现第一级套管200或第二级套管300移位、钻孔20岩石台阶失稳、第一级套管200或第二级套管300断裂、第一级套管200或第二级套管300跑脱等事故，保证了钻进安全、提高钻进效率。终孔之后第一级套管200和第二级套管300均一次性顺利成功起拔，回收率100%，未出现第一级套管200和第二级套管300卡埋、丝扣滑脱等问题。第一级套管200和第二级套管300使用状况完好，可在后续深孔施工中继续使用。

本实施例的钻探套管装置10，在安装与钻进过程中，上部悬挂、中间扶正、底部承托安全稳定、钻井液密封，可有效预事故发生，保证第一级套管200和第二级套管300在钻孔20施工结束后能顺利进行起拔回收。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种用于深部钻孔中的钻探套管装置，其特征在于所述钻探套管装置包括：

表层套管，在所述钻孔中使用时，所述表层套管的外表面采用固井水泥固定于所述钻孔内，在所述钻孔的地面位置处设置有混凝土层，所述表层套管的上部的外表面固定于所述混凝土层，并且所述表层套管延伸出所述钻孔的部分与所述混凝土层齐平；

第一级套管，所述第一级套管包括第一级套管主体、第一级套管悬挂部以及第一级套管支撑部，所述第一级套管主体与所述第一级套管悬挂部可拆卸的连接以及所述第一级套管主体与第一级套管支撑部可拆卸的连接；

第二级套管，所述第二级套管包括第二级套管主体、第二级套管悬挂部以及第二级套管支撑部，所述第二级套管主体与所述第二级套管悬挂部可拆卸的连接以及所述第二级套管主体与第二级套管支撑部可拆卸的连接；

井口板，在使用时，所述井口板设置于所述混凝土层；

其中，第一级套管悬挂部设置于所述井口板，第二级套管悬挂部设置于所述第一级套管悬挂部；

所述第一级套管主体位于所述表层套管内；所述第二级套管主体位于所述第一级套管主体内；

所述第一级套管支撑部位于所述钻孔的第一预定位置；

所述第二级套管支撑部位于所述钻孔的第二预定位置。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述第一级套管悬挂部的一端设置有法兰，所述第一级套管悬挂部的另一端设置有螺纹，所述第一级套管悬挂部与所述第一级套管主体通过螺纹连接；

其中，所述法兰悬挂设置于所述井口板。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述井口板与所述法兰相接触的表面开设有密封槽，所述密封槽内设置有密封件。

4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于所述法兰包括径向延伸部以及轴向延伸部；

其中，所述轴向延伸部与所述井口板两者相接触处分别设置圆锥面，所述轴向延伸部的圆锥面与所述井口板的圆锥面设置成锥面配合。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述第二级套管悬挂部的一端设置有法兰，所述第二级套管悬挂部的另一端设置有螺纹，所述第二级套管悬挂部与所述第二级套管主体通过螺纹连接；

其中，所述法兰悬挂设置于所述第一级套管悬挂部。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述第一级套管悬挂部与所述法兰相接触的表面开设有密封槽，所述密封槽内设置有密封件。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于所述法兰包括径向延伸部以及轴向延伸部；

其中，所述轴向延伸部与所述第一级套管悬挂部两者相接触处分别设置圆锥面，所述轴向延伸部的圆锥面与所述第一级套管悬挂部的圆锥面设置成锥面配合。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述钻探套管装置还包括：

扶正器，所述第一级套管主体包括多个套管件，所述多个套管件中间隔至少一个套管件连接有所述扶正器，使得所述第一级套管主体和所述表层套管同轴设置，所述扶正器同时具有连接和扶正的功能。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述扶正器包括：

管状接头，所述管状接头的内径和外径分别与所述第一级套管主体的内径和外径匹配，所述管状接头的两端设置有连接部，所述连接部分别与所述扶正器的两端的所述套管件连接；

多个扶正块，所述多个扶正块沿所述管状接头的径向间隔设置于所述管状接头外表面，所述多个扶正块中的任意一个扶正块的外表面与所述深部钻孔的内壁面相支撑。

10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述钻探套管装置还包括：

扶正器，所述第二级套管主体包括多个套管件，所述多个套管件中间隔至少一个套管件连接有所述扶正器，使得所述第二级套管主体和所述第一级套管主体同轴设置，所述扶正器同时具有连接和扶正的功能。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于所述扶正器包括：

管状接头，所述管状接头的内径和外径分别与所述第二级套管主体的内径和外径匹配，所述管状接头的两端设置有连接部，所述连接部分别与所述扶正器的两端的所述套管件连接；

多个扶正块，所述多个扶正块沿所述管状接头的径向间隔设置于所述管状接头外表面，所述多个扶正块中的任意一个扶正块的外表面与所述第一级套管主体的内表面相支撑。

12.根据权利要求9或11所述的装置，其特征在于所述多个扶正块中的两个扶正块之间形成有凹槽。

13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一级套管支撑部的一端设置有薄壁钻头或钻头钢体，所述第一级套管支撑部的另一端设置有螺纹，所述第一级套管支撑部与所述第一级套管主体通过螺纹连接。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述第二级套管支撑部的一端设置有薄壁钻头或钻头钢体，所述第二级套管支撑部的另一端设置有螺纹，所述第二级套管支撑部与所述第二级套管主体通过螺纹连接。

15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于所述钻探套管装置还包括：

第N级套管，所述第N级套管包括第N级套管主体、第N级套管悬挂部以及第N级套管支撑部，所述第N级套管主体与所述第N级套管悬挂部可拆卸的连接以及所述第N级套管主体与第N级套管支撑部可拆卸的连接；

其中，所述第N级套管悬挂部设置于所述第N-1级套管悬挂部；

所述第N级套管主体位于所述第N-1级套管主体内；

所述第N级套管支撑部位于所述钻孔的第N预定位置；

N为大于2的自然数。

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