徐新樂 涂增文 吳樂平 李金濤 安偉(中國石油渤海鉆探第五鉆井分公司，河北 河間 062450)

0 引言

常規(guī)的下套管在下套管期間不能快速循環(huán)、旋轉(zhuǎn)和上下活動套管。在復(fù)雜的地層可能會發(fā)生垮塌、縮徑和巖屑沉積等，從而導(dǎo)致下套管失敗。據(jù)統(tǒng)計，由于縮徑和卡鉆造成的非生產(chǎn)時間占整個下套管過程的49%。然而最有效的避免縮徑和卡鉆辦法是鉆井液保持循環(huán)。頂驅(qū)下套管技術(shù)[1]的引進打破了傳統(tǒng)下套管施工中的各種難題，把頂驅(qū)鉆進的優(yōu)點應(yīng)用到下套管施工中。下套管過程中，可以隨時循環(huán)或者一直保持循環(huán)，在不穩(wěn)定地層下套管可以保持循環(huán)，利于井眼的穩(wěn)定。頂驅(qū)下套管技術(shù)提高了自動化程度，降低了勞動強度，提高了下套管施工的安全性和效率。

1 國內(nèi)外技術(shù)現(xiàn)狀

國外頂驅(qū)下套管裝置[2,4]研發(fā)較早，主要生產(chǎn)廠家Tesco、Canrig、Volant、Weatherford、Franks、Offshore Energy及Premiere等。其中Tesco公司的頂驅(qū)下套管裝置較經(jīng)典。目前，Tesco公司主要有內(nèi)卡式和外卡式兩類頂驅(qū)下套管裝置。內(nèi)卡式頂驅(qū)下套管裝置夾持套管內(nèi)表面，外卡式頂驅(qū)下套管裝置夾持套管外表面。Tesco公司的頂驅(qū)下套管裝置產(chǎn)品共有350t外卡、500t內(nèi)卡及750t內(nèi)卡3種。截止2015年底Tesco公司已經(jīng)利用頂驅(qū)下套管技術(shù)完成了1152井次的套管鉆井作業(yè)施工[3]，其中定向井110口，水平井25口，海洋鉆井66口。國內(nèi)最近幾年才開始對頂驅(qū)下套管裝置進行研發(fā)，主要生產(chǎn)廠家有中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院北京石油機械廠。北京石油機械廠的頂驅(qū)下套管裝置的工作原理與 Tesco 公司的產(chǎn)品相似，都采用液壓驅(qū)動的方式，其主要產(chǎn)品有XTG178 和XTG244 兩種型號。國內(nèi)頂驅(qū)動下套管技術(shù)在中石油，中石化、中海油都已經(jīng)有過應(yīng)用案例?？偩當?shù)也已超過百口。

2 頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)下套管技術(shù)工藝流程及注意事項

頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)下套管作業(yè)其工藝流程簡單，整個下套管過程和常規(guī)接鉆桿作業(yè)一樣，至要動作包括抓取單根套管—提升單根套管—下放套管以對扣、上扣—松卡瓦—套管柱下放—坐卡瓦—灌注泥漿(必要時)—上提大鉤以抓取下一根套管。下套管過程中，作業(yè)基本裝備和智能輔助設(shè)備交互配合使用，直至完成整個作業(yè)。

與常規(guī)下套管作業(yè)(利用液壓套管鉗)相比，利用頂驅(qū)下套管裝置進行上扣時，下套管裝置的夾持機構(gòu)(內(nèi)卡或外卡)與套管的接觸面積更大，相應(yīng)單位面積的壓應(yīng)力就更小，進而對套管的損傷降低，這對于提高套管壽命和油井壽命有重要意義。

注意事項：

(1)連接套管驅(qū)動系統(tǒng)作業(yè)程序及注意事項

①工具及地面設(shè)備到達井場，協(xié)調(diào)安排工作間等地面設(shè)備的安裝。

②嚴格遵守作業(yè)現(xiàn)場各項作業(yè)安全管理制度，進行地面設(shè)備安裝前的安全作業(yè)分析，保證所有的作業(yè)安個有序進行。

③從頂驅(qū)上卸掉吊卡、引導(dǎo)管。井架工盒上背鉗裝上防轉(zhuǎn)支架，如有必要卸掉安全接頭和接頭片瓦。

④用吊車或絞車將套管驅(qū)動系統(tǒng)提至鉆臺。

⑤連接套管驅(qū)動系統(tǒng)和頂驅(qū)，上扣。

⑥安裝防轉(zhuǎn)工作臂。

⑦測試工具各項功能，確保每個部件都正常工作，沒有泄漏、檢查壓力。

(2)下套管作業(yè)程序及注意事項

①設(shè)置頂驅(qū)的扭矩和轉(zhuǎn)速。

②下放單根吊卡，套在單根套管上，插好安個銷，上提套管。

③入扣，備鉗打在套管本體處。

④將套管驅(qū)動系統(tǒng)卡瓦插入套管，啟動套竹驅(qū)動系統(tǒng)卡瓦卡住套管，頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)上扣。

⑤提起套管串，提開卡瓦。下放套管串入井。

3 頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)下套管技術(shù)的優(yōu)點

頂驅(qū)下套管技術(shù)作為一項新技術(shù)，具有以下優(yōu)點：

(1)隨時循環(huán)鉆井液，及時灌入泥漿。頂部驅(qū)動裝置密封連接套管和頂驅(qū)。確保了隨時循環(huán)鉆井液，攜帶帶巖屑。鉆井液循環(huán)保證了井眼的清潔和尺寸，確保了下套管作業(yè)的安全順利進行。鉆井液隨時循環(huán)對于深井、復(fù)雜井和大位移井的井眼穩(wěn)定至關(guān)重要。

(2)拓展了頂驅(qū)的應(yīng)用頂驅(qū)借助頂部驅(qū)動裝可以實現(xiàn)套管旋轉(zhuǎn)固井和套管鉆井頂驅(qū)下套管技術(shù)縮短了處理事故的時間，減少了非生產(chǎn)時間。頂驅(qū)下套管工具可提升沒有節(jié)箍的套管，大大提高下套管的效率。頂驅(qū)下套管技術(shù)也具有扶正套管的功能，消除了扶臺的使用，提高了套管的安全性。

(3)微痕抓卡技術(shù)，減小套管損傷。頂驅(qū)下套管裝置上的卡瓦面積大，增大了卡瓦與套管的接觸面積受力面積更大，力更均勻套管的損傷更小，甚至可以忽略。與傳統(tǒng)的套管鉗比較，頂驅(qū)下套管裝置的使用減小了上扣過程中的損傷，提高了套管的化學(xué)抵抗力，延長了套管的壽命。

4 長寧H8平臺概況

長寧地區(qū)龍馬溪組頁巖氣屬非常規(guī)頁巖氣藏。構(gòu)造位置位于四川盆地與云貴高原結(jié)合部，川南古坳中隆低陡構(gòu)造區(qū)與婁山褶皺帶之間，北受川東褶皺沖斷帶西延影響，南受婁山褶皺帶演化控制，其構(gòu)造特征集二者于一體的構(gòu)造復(fù)合體。目的層為龍馬溪組，巖性為灰色、黑色頁巖。

施工鉆井隊為渤海鉆探第五鉆井分公司50521鉆井隊，鉆機型號為50LDB,頂驅(qū)型號為DQ50BC，一開二開使用水基鉆井液，三開使用油基鉆井液，完鉆鉆井液比重為2.13。

井身結(jié)構(gòu)概況：長寧H8-1井完井井深5180m，水平段長1700m，最大井斜98.25°；長寧H8-2井完井井深5000m，水平段長1500m，最大井斜97.87°；長寧H8-3井完井井深4870m，水平段長1500m，最大井斜98.08°。

長寧H8平臺井為三維井型，造斜段增井斜的同時需要扭方位，狗腿度較大，三開裸眼段地層為韓家店組，石牛欄組，龍馬溪組。地質(zhì)條件復(fù)雜，水平段軌跡均為上傾，井斜較大，并且龍馬溪組頁巖易垮。油層套管的下入作業(yè)存在極大的難度和井下安全風(fēng)險。

5 頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)下套管技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用情況

5.1 上扣要求

如圖1、2所示，上扣過程中，都需要計算機實時監(jiān)控上扣扭矩并記錄，提供有上扣扭矩圖，保證每個套管接扣都能上到位。瓦姆套管上扣扭矩22.12KN.m，BGT2氣密封套管上扣扭矩25.5KN.m。

圖1 長寧H8-1井瓦姆套管上扣扭矩圖

5.2 施工過程

5.2.1 下套管前通井情況

以長寧H8-1井通井過程為例。2016年2月20日13:00組合三扶常規(guī)鉆具通井，為下套管做準備。

圖2 長寧H8-1井氣密封套管上扣扭矩圖

通井鉆具組合為φ215.9mm HJ517G大齒牙輪鉆頭(江鉆)+430/4A10雙母接頭+φ212mm扶正器+浮閥+φ165mm鉆鋌×1根+φ210mm扶正器+φ165mm 鉆鋌×2根+φ206mm扶正器+φ165mm鉆鋌×3根+4A11/410接頭+φ127mm加重鉆桿×5根+震擊器+φ127mm加重鉆桿×4根+411/NC520+φ127mm鉆桿。

下鉆至著陸點3480m后，反復(fù)刮拉造斜扭方位段(2812～3480m)技術(shù)劃眼。2月22日15:00技術(shù)劃眼到井底5180m。做兩次短起下至4000m，循環(huán)好泥漿起鉆?？傮w來講下套管前井況較好。

5.2.2 旋轉(zhuǎn)下套管使用情況

2月24日10:00-24:00使用常規(guī)下套管方法下至技套鞋處(2154m)。2月25日0:00-3:00安裝旋轉(zhuǎn)下套管設(shè)備，2月26日3:30在未旋轉(zhuǎn)套管，未開泵的前提套管下至井深4370m，此時常規(guī)方法下入困難，開始旋轉(zhuǎn)套管開泵下入。

旋轉(zhuǎn)下套管參數(shù)：頂驅(qū)轉(zhuǎn)速20～30r/min，排量單泵60沖排量13.5L/s(F1600型泥漿泵，缸套140mm)，立管壓力14MPa套管下入過程順利，懸重穩(wěn)定，無遇阻現(xiàn)象，套管下入速度4～5根/小時。

2月26日21:00接聯(lián)頂節(jié)聯(lián)入8.05m完成坐封。21:00—24:00循環(huán)泥漿。2月26日0:00—5:00拆除Tesco頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)下套管裝置。接固井循環(huán)頭繼續(xù)循環(huán)泥漿，做固井準備。

6 結(jié)語

頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)下套管技術(shù)在長寧H8平臺作業(yè)過程中，套管旋扣過程平穩(wěn)，上扣扭矩控制精確，作業(yè)過程安全高效，可以隨時轉(zhuǎn)動套管，循環(huán)鉆井液，具有傳統(tǒng)下套管方式無法比擬的優(yōu)勢。本平臺油層套管均一次性下到位，有效減少了在下套管作業(yè)中的事故復(fù)雜，應(yīng)用非常成功，得到了各方的一致認可。建議復(fù)雜井、水平井下套管作業(yè)推廣應(yīng)用該技術(shù)。