程林

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在地質(zhì)勘探中，很多情況下要到達(dá)地質(zhì)比較復(fù)雜的第四系地層，而且還時常會遇到風(fēng)化和熔斷較為嚴(yán)重的軟層、斷裂帶等。在這種復(fù)雜的地質(zhì)中鉆井很容易出現(xiàn)異物流落和坍塌的問題，因此需要采用跟套管技術(shù)來解決。跟套管技術(shù)在復(fù)雜的地層鉆探中有著廣泛的應(yīng)用，如高壓旋噴施工、礦產(chǎn)勘探、工程地質(zhì)勘察等，實際的應(yīng)用中也取得了較好的效果。但是目前跟套管技術(shù)在石油領(lǐng)域的應(yīng)用還較少，因此可創(chuàng)新的將其用于石油鉆井中，以此來針對性解決易漏、易垮地形的鉆井問題。

1 跟套管技術(shù)簡介

跟套管技術(shù)已經(jīng)發(fā)了一段時間，目前其技術(shù)已經(jīng)較為成熟，應(yīng)用的范圍也較廣。結(jié)合當(dāng)前的實際情況，跟套管技術(shù)的常見應(yīng)用主要有以下幾種：

斑加鉆跟套管鉆進(jìn)。該技術(shù)通常只用于鉆淺孔，在套管的頂部設(shè)置平臺，在平臺上人工操作鉆桿，從套管內(nèi)向下鉆進(jìn)。

偏心擴底式跟套管鉆進(jìn)。該項技術(shù)常用的是潛孔錘，從套管內(nèi)下到孔底，在底部安裝有偏心式的擴底鉆頭，這樣鉆孔就會略大于套管，當(dāng)潛孔錘在沖擊時就會帶動套管同時跟進(jìn)。

同心式跟套管鉆進(jìn)。該技術(shù)是在套管的底部安裝換裝鉆頭和管鞋，用鋼絲繩將其固定承插，在管套內(nèi)放入潛孔錘和導(dǎo)向鉆頭，當(dāng)潛孔錘對導(dǎo)向鉆頭沖擊時會帶動套管一起鉆進(jìn)。

頂驅(qū)式跟套管鉆進(jìn)。頂驅(qū)式跟套管鉆進(jìn)是在鉆桿的頂部安裝沖擊機構(gòu)，這樣就能實現(xiàn)在管套內(nèi)超前鉆孔。當(dāng)鉆機運動時，其回轉(zhuǎn)機構(gòu)會驅(qū)動套管同時的回轉(zhuǎn)跟進(jìn)。

頂居式跟套管鉆進(jìn)。頂居式跟套管鉆進(jìn)技術(shù)是首先用搓管機將套管鉆入一定的深度，在套管頂部用液壓驅(qū)動鉆頭，這樣就可在套管內(nèi)反循環(huán)向下鉆進(jìn)排渣，套管在液壓機的驅(qū)動下跟進(jìn)。

水域微型頂居式跟套管鉆進(jìn)。水域微型頂居式跟套管鉆進(jìn)是將套管穿過甲板后插入水底，通過輕型的鉆機取樣，如圖1所示。一般而言，水域微型頂居式跟套管鉆進(jìn)主要是用于水域的鉆探，可隨著鉆孔的深入跟進(jìn)套管。

圖1 水域微型頂居式鉆機

（7）水平孔屏蔽跟套管技術(shù)。如圖2所示，為水平孔屏蔽跟套管鉆進(jìn)示意圖，這種工藝適用于垂直孔的鉆進(jìn)，鉆桿與套管可以同時回轉(zhuǎn)，也能分別回轉(zhuǎn)。

圖2 水平孔屏蔽跟套管鉆進(jìn)示意圖1—回轉(zhuǎn)器；2—導(dǎo)向器；3—套管卡盤，4—鉆桿卡盤，5—操作臺，6—注油器，7—套管，8—鉆桿，9—潛孔錘，10—套管鉆頭，11—氣龍頭，12—送氣管，13—制動器，14為機架。

除上述的幾種跟套管技術(shù)外，還有旋轉(zhuǎn)鉆跟套管技術(shù)、雙回旋驅(qū)動跟套管技術(shù)等。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善，跟套管技術(shù)的種類越來越多，而且其應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷擴大。根據(jù)當(dāng)前的實際情況，跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在河灘、人工填土地鉆探等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。而且很多著名的工程都采用了跟套管鉆進(jìn)技術(shù)，如四川鹽源金河大橋錨固工程、新疆烏奎高速公路風(fēng)層采空區(qū)注漿孔施工等，這些實例都說明了跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的廣泛性與潛在市場。

2 石油鉆井設(shè)備工具及工藝

在石油鉆井的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)井壁坍塌的問題，而且還有鉆頭被埋的現(xiàn)象，這就導(dǎo)致施工受到極大影響。因此可將跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在石油鉆井中，針對性的改進(jìn)相關(guān)設(shè)備與工藝。

2.1 設(shè)備的改進(jìn)

首先對于轉(zhuǎn)盤部分而言，它主要作用是傳遞動力，應(yīng)用在石油鉆井時可將方補心裝置替換成液壓夾緊裝置，以此將動力傳遞給鉆桿和鉆頭，也能方便套管的順利放下。當(dāng)然，這需要對設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，增加液壓裝置的控制開關(guān)。其次，鉆鋌也要針對性的改進(jìn)，這是為了在鉆進(jìn)時將套管順利的放下。相應(yīng)的改進(jìn)可在鉆井下安裝連接裝置，同時增加鎖緊的設(shè)備。這樣就能將連接裝置每個部位都固定，而且也能避免連接裝置和套管連接件的碰撞。再者是對套管的改進(jìn)，這是因為石油鉆井的套管與普通套管有一定的差異，需要在套管內(nèi)部留一個平段。以此方便鉆鋌連接裝置和套管的連接。最后是對鉆頭的改進(jìn)，相應(yīng)的改進(jìn)是為了鉆頭能夠從套管中順利的取出，在這方面可采用收縮鉆頭，其他的配套設(shè)施不用做出改變。

2.2 設(shè)備工作原理

跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在石油鉆井中需要對設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)鉆柱做鉆進(jìn)運動時，其下方連接的裝置會向下動作，這時裝置的滾珠就能把連接裝置的旋轉(zhuǎn)運動變化為垂直運動，而且還能預(yù)防鉆頭與套管之間的撞擊磨損，實現(xiàn)套管與鉆進(jìn)的同步進(jìn)行。當(dāng)然，還需要在連接裝置上開孔，這是為了方便鉆井液的循環(huán)、隨著鉆井深度的不斷增加，套管也會下降跟進(jìn)，當(dāng)整個工程完工時將鉆頭從套管中取出即可。

2.3 跟套管鉆進(jìn)流程設(shè)計

跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在鉆井中應(yīng)用與傳統(tǒng)的技術(shù)基本相同，首先需對連接裝置進(jìn)行確認(rèn)，在鉆鋌的什么位置安裝連接要根據(jù)鉆頭的長度確定，校核好位置后才能固定連接裝置。其次，當(dāng)鉆進(jìn)到一定深度后，需增加一跟套管時，需控制將井臺的轉(zhuǎn)盤液壓夾緊裝置放開，放入一跟套管后再夾緊，然后按照此操作循環(huán)。之后在鉆井工程完工后把鉆頭縮小，提鉆桿時鉆頭會隨著鉆桿一同上升，最后用水泥固定。

從上述的分析可以看出，將跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在使用鉆井中所需的設(shè)備改動并不大，相應(yīng)的工作原理也較為簡單，只需對關(guān)鍵的設(shè)備進(jìn)行改裝就可實現(xiàn)應(yīng)用。而且從實際來看，目前也有部分石油企業(yè)在鉆井時應(yīng)用了跟套管鉆進(jìn)技術(shù)整體取得了良好的效果。因此在后續(xù)的發(fā)展中，可進(jìn)一步強化跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用，為石油鉆井工程的開展提供強有力的支持。

3 石油鉆井中跟套管鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的石油鉆井中，由于地質(zhì)原因很容易發(fā)生井壁坍塌的問題，鉆頭被埋的事故也時常發(fā)生。但是將跟套管鉆進(jìn)技術(shù)引入石油鉆井中可很好的解決這一問題，通過合理的改裝能增強石油鉆井的穩(wěn)定性。當(dāng)然，相應(yīng)的套管設(shè)備等都要作出調(diào)整和改進(jìn)，這樣才能更好的應(yīng)用跟套管鉆進(jìn)技術(shù)。

應(yīng)用跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在進(jìn)行向下運動時，鉆具沒有另一方面的阻礙，其工作效率相對較高。而且鉆探過程中，泥漿從鉆桿和管套縫隙中流出，這樣避免了噴涌液體對井壁的沖刷，由此減少了井壁坍塌的幾率，可增強石油鉆井的安全性。除此之外，應(yīng)用跟套管技術(shù)保護(hù)井壁可有效預(yù)防疾病坍塌的危險，特別是在不穩(wěn)定地層的鉆井中，能夠起到極強的保護(hù)作用。這樣就能為石油鉆井作業(yè)的開展提供強有力的支持，讓石油行業(yè)創(chuàng)造更多的社會效益與經(jīng)濟價值。

在石油鉆井的過程中，一旦發(fā)生井壁坍塌的問題，首先會造成鉆井作業(yè)的延誤，而且還會增加鉆井液流動的阻力，導(dǎo)致作業(yè)成本增加。其次，發(fā)生井壁坍塌后會增加鉆井液當(dāng)量環(huán)控密度和對地層的壓力，這時鉆頭的轉(zhuǎn)速也會降低，很容易形成卡鉆的事故。特別是對于復(fù)雜的井下情況而言，當(dāng)發(fā)生緊壁坍塌后會形成惡性循環(huán)，很有可能導(dǎo)致井眼的報廢。因此在石油鉆井中十分關(guān)注井壁的防護(hù)。而跟套管鉆進(jìn)技術(shù)是在鉆桿和井壁之間增加防護(hù)，這樣就能有效的起到防護(hù)作用，一方面避免鉆井液、鉆桿等對井壁的損傷，另一方面還能起到支撐防護(hù)的作用。因此在石油鉆井中引入跟套管鉆進(jìn)技術(shù)有著極強的可行性和實用性，后續(xù)還可加大相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，以此為石油鉆井作業(yè)的開展提供強有力支持。

4 石油鉆井中跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢

跟套管鉆進(jìn)技術(shù)能夠解決常規(guī)鉆孔過程中出現(xiàn)的孔壁坍塌、堵孔以及難以成孔的問題，特別是在特殊地質(zhì)的鉆井中，跟套管技術(shù)能預(yù)防鉆桿與井壁間的摩擦，這樣向下鉆進(jìn)的阻力能夠有效的減少，這就延長了設(shè)備使用的壽命，而且也能減少事故的發(fā)生。

由于跟套管鉆進(jìn)的外套采用浮動結(jié)構(gòu)，所以它不會跟鉆具運動，也不會出現(xiàn)摩擦阻力。從實際的應(yīng)用來看，跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下有著極好的效果，不僅鉆進(jìn)的速度可提升一倍左右，而且也能減少鉆井噴涌液對井壁的傷害，降低鉆井工程的成本。我國原本的跟套管技術(shù)與發(fā)達(dá)國家相比還存在一定的落后性，但是近幾年隨著技術(shù)的不斷更新迭代，跟套管技術(shù)有了顯著的提升，在地質(zhì)勘探、石油鉆井等領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用，而且也獲得了社會的廣泛好評。特別是對于石油鉆探工程而言，在第四系地層的鉆探中，跟套管技術(shù)能夠解決多項難題，對于提升鉆井穩(wěn)定性有著重要的意義。

從上述的分析可以看出，跟套管鉆井技術(shù)在石油鉆井工程中的應(yīng)用有著極強的優(yōu)勢，不僅能節(jié)省成本，而且也能減少施工對環(huán)境的破壞。因此兩者的結(jié)合有著較好的工程應(yīng)用前景，能夠解決石油鉆井中面臨的技術(shù)難題。但是從當(dāng)前的實際情況來看，在石油鉆井中引入跟套管鉆進(jìn)技術(shù)的實例還較少，兩者的結(jié)合并不緊密。因此在后續(xù)的發(fā)展中需進(jìn)一步強化技術(shù)的引入，相關(guān)的研發(fā)機構(gòu)做好技術(shù)支撐，設(shè)備與工藝也要作出相應(yīng)的調(diào)整，以此為跟套管鉆井技術(shù)應(yīng)用在石油鉆井中奠定良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語

在傳統(tǒng)的石油鉆井中，由于地質(zhì)情況較為復(fù)雜，常常會出現(xiàn)井壁坍塌的問題，不僅影響施工的進(jìn)度，而且還會帶來經(jīng)濟損失。跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在解決井壁坍塌方面有著極大的優(yōu)勢，而且它在相關(guān)領(lǐng)域也有一定的應(yīng)用，因此可通過設(shè)備與工藝的改進(jìn)將跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在石油鉆井中，不僅能夠提升石油鉆井的安全性，而且還能達(dá)到節(jié)省成本的目的。