套管钻井是指用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压，实现钻头旋转与钻进。整个钻井过程不再使用钻杆、钻铤等，钻头是利用钢丝绳投捞，在套管内实现钻头升降，即实现不提钻更换钻头钻具。减少了起下钻和井喷、卡钻等意外事故，提高了钻井安全性，降低了钻井成本。

历史

特点

优点

基本点

范围

准备条件

注意事项

参数控制

技术要求

历史

早在20世纪50年代就有人设想用套管代替钻杆来完成钻井作业，但受当时的技术和装备条件的限制，很难实现这一设想。在20世纪90年代，由于新技术、新材料以及电子技术的大发展，促进了石油开采技术不断发展，一大批钻井新工艺、新工具、新装备涌现出来，套管钻井技术再一次被人们提出来。加拿大Texco公司1996年钻成了第一口套管钻井的试验井，该井为试验场地井，用95/8″套管钻进了150米。到2000年底Texco公司采用套管钻井技术一共完成了20多口开发井，取得了良好的经济效益。

特点

套管钻井与常规钻杆钻井相比具有明显的优势，它是钻井工程的一次技术性革命，它能为油田经营者带来巨大的经济效益。套管钻井有如下特点：

1、套管钻井使用标准的油井套管，并使钻井和下套管作业同时进行；

2、井底钻具组合装在套管柱的下端，可用钢丝绳通过套管内部迅速取出。在取出过程中可保持泥浆连续循环；

3、整个钻进过程中，一直保持套管直通到井底，改善井控状况；

4、套管只是单方向钻入地层，不再起出。除非打完井后确认是干井，可能要起出最后一段套管柱；

5、套管钻井可沿用许多已有的钻井技术，如定向钻井、注水泥、测井、取芯和试井等作业；

6、应用这些技术和原来相比主要区别是不再依靠钻杆，而是靠钢丝绳进行更换钻头作业；

7、套管钻井使用标准的油田套管进行，唯一不同的是，套管接箍或螺纹需要改进，以便提供钻井所需要的扭矩；Tesco公司打第一口试验井时选用的螺纹是(Hydrill 511 Premium Thread)，接箍则选用改进型加强接箍(Modified Buttress Coupling)。

优点

1、减少起下钻的时间。用钢丝绳起下更换钻头要比传统的用钻杆起下钻大约快5-10倍；

2、节省与钻杆和钻铤有关的采购、运输、检验、维护和更换的费用；

3、因为井筒内始终有套管，也不再有起下钻杆时对井筒内的抽汲作用，使井控状况得到改善；

4、消除了因起下钻杆带来的抽汲作用和压力脉动；

5、用钢丝绳起下钻头时能保持泥浆连续循环，可防止钻屑聚集，也减少了井涌的发生；

6、改善了环空上返速度和清洗井筒的状况。向套管内泵入泥浆时因其内径比钻杆大，减少了水力损失，从而可以减少钻机泥浆泵的配备功率。泥浆从套管和井壁之间的环形空间返回时，由于环空面积减小，提高了上返速度，改善了钻屑的携出状况；

7、 可以减小钻机尺寸、简化钻机结构、降低钻机费用。原因如下：

(1) 水力参数的改善降低了对钻机泥浆泵功率的需求。

(2) 可以取消二层平台和排放钻杆的钻杆盒，

(3) 不再使用钻杆，

(4) 套管钻井是基于单根套管进行的，不再需要采用类似双根或三根钻杆构成的立根钻井方式，因此井架高度可以减小，底座的重量可以减轻；对于深井钻机而言，建造一台基于单根钻井的钻机，其井架和底座要的结构和重量比基于立根钻井的钻机简单的多；

8、钻机更加轻便，易于搬迁和操作。人工劳动量及费用都将减少；

9、根据Tesco公司的测算，打一口10000英尺的井，可节省钻井时间约30%。

基本点

套管钻井工艺、工具、装备套管钻井工艺的基本点是取消常规钻杆、以套管代替

钻杆。其泥浆循环方式、送钻方式、取芯方式、防喷器组以及各种钻井参数与常规钻井没有大的区别。在套管钻井过程中，套管是由顶部驱动装置带动旋转，由套管传递扭矩，带动安装在套管端部工具组上的钻头旋转并钻进。由于套管钻井没有起下立柱的问题的问题，因此，钻机高度可以降低到20 米左右，并且结构也可以简化（见图1 所示）。由于钻头内径小于套管内径，不能钻出直径大于套管外径的井眼，故在钻头上方工具上另外装有可以张或缩进的的扩眼器。钻进工况下扩眼器打开，即可将井眼扩大。泥浆自套管当中进入，由套管与井眼之间的环行空间返回。钻头固定在一个专门设计的工具组前端，工具组锁定在套管柱端部（如图2 所示），并通过钢丝绳与一部专用起下钻头的绞车相连接。当需要更换钻头时，将锁定装置送开，利用绞车通过套管将工具组起出。换上新钻头后，再用绞车通过套管将工具组送入，锁定在套管端部；钻头的钻进过程也就是下套管的过程。套管一根根地打下去，不再提起。完钻后即可开始固井。

范围

套管钻井适用于油层埋藏深度比较稳定的油区：由于套管钻井完井后直接固井完井，然后射孔采油，没有测井工艺对储层深度的测量、储层发育情况的评价，故此要求油层发育情况及埋藏深度必须稳定，这样套管钻井的深度设计才有了保证。

适用于发育稳定，地层倾角小的区域：由于套管钻井过程中不可避免地存在井斜，井斜影响结果就是导致完钻井深和垂深存在差异，井斜越大，这种差异越大。而地层倾角的大小、裂缝、断层等的发育情况，对井斜的影响起着重要作用。因此设计套管钻井区域地层倾角要小，裂缝、断层为不发育或欠发育，才有利于套管钻井中井斜的控制。

准备条件

就位钻机基座必须水平，为设备平稳运转及钻井过程中的防斜打直创造良好的条件。

套管钻井中所选择套管必须是梯形扣套管，因其丝扣最小抗拉强度是同规格型号圆形扣套管的2倍左右，能有效增大套管钻井过程中的安全系数；其次梯形扣套管，便于操作过程中上卸扣钻头优选条件必须满足施工中扭矩尽可能小，水马力适中的原则。根据扭矩的情况，可以考虑选择牙轮钻头和PDC钻头。因牙轮钻头数滚动钻进，能有效减少转盘及套管扭矩，但其要求钻压较大，不利于套管柱的防斜。PDC钻头需钻压小，一般（20-60KN），钻进速度较快，套管柱所受弯曲应力小，扭矩小，符合选择要求。在选择钻头的同时，还要求选好水眼。水眼过小，总泵压高，对套管内壁冲蚀严重，长时间高压容易损坏套管；水眼过大，钻头处冲击力低，将影响钻井速度。

注意事项

井斜控制问题

套管钻井过程中，井斜控制是首要问题，井斜直接影响到所钻井眼的垂直深度。也就是说油层的埋藏深度与所钻实际深度能否相稳合，关键取决于井斜。控制钻压10-30KN合理范围内钻进。由于套管钻井时，套管柱中没有钻铤和扶正器等，在加压过程中，套管柱受压极易弯曲导致井斜。因此钻井过成中要严格控制钻压，从这个角度讲，选择PDC钻头更适合于套管钻井。转盘转速控制为低转速，一般控制在60-120r/min内，低转速钻进过程，有利于套管柱的稳定，有利于井斜的控制。井架基座安装平直，保证开钻井口垂直，加强中途测斜监控，一方面便于了解控制下部井斜控制情况，另一方面便于计算垂深。

套管保护问题

套管钻井完井后，套管柱直接留在井内，因此对套管保护很重要。要使用套管丝扣胶。套管依靠丝扣密封，在套管钻井过程中，要使用套管专用胶，保证丝扣部位密封可靠，联接牢固。套管防腐问题。套管钻进时，由于旋转，外壁受到磨损，其外防腐层容易脱落。内壁受到钻井液的冲刷，内防腐层也受到冲蚀。一是要求用于钻井的套管，做好内外涂层防腐；二是钻井中采用低转速小钻压钻进，有利于减少套管外壁的磨损，三是采用增大钻头水眼尺寸，降低管内泵压，减少钻井液对套管内壁的冲蚀。

参数控制

钻压控制在10-30KN。一是有利于防止套管弯曲引起井斜；二是有利于减少套管扭矩，防止钻进过程中出现套管事故。

转速控制压60-120r/min。其优点是：①减少套管柱扭矩；②低转速钻进，有利于减轻套管柱外壁与井壁之间的磨损。

总泵压控制在6-7MPa以内。一是减少钻井液对套管柱内壁冲蚀；二是减少对回压凡尔的冲蚀磨损。

技术要求

套管钻井与常规钻杆钻井有相同之处，亦有不同之处。下面介绍套管钻井特有的技术要求。

钻具的主要构成（如图2）有套管、扶正器、轴向承载壳体、承扭壳体、套管鞋、密封器、轴向锁定器、止位环、扭矩锁定器、扩眼器、钻头等，这些工具与常规钻杆钻井工具不同或者技术参数要求不同，它们构成了套管钻井独特的技术特征。钻具的主要构成（如图2）有套管、扶正器、轴向承载壳体、承扭壳体、套管鞋、密封器、轴向锁定器、止位环、扭矩锁定器、扩眼器、钻头等，这些工具与常规钻杆钻井工具不同或者技术参数要求不同，它们构成了套管钻井独特的技术特征。