井身结构、套管程序与钻进施工程序方案 海洋石油钻井典型井身结构及套管程序是什么

3.2.1 制定井身结构、套管程序方案的基本原则

井身结构和套管程序，是钻探技术设计中必须首先确定的技术环节，它对钻探技术设计的其他环节，如钻探设备方案设计、取心或扩孔钻进用钻头方案设计、孔内钻具系统方案设计等，都有至关重要的影响作用。此外，对钻探施工的经济性也有重要的影响作用。

确定钻井的井身结构和套管程序，应遵循以下基本原则：

1）套管程序留有余地，以满足钻遇复杂地层时增加套管层次的需求。套管层次多对施工安全更加有利，并且钻达目标的把握性更大。但是套管层次多，将带来施工成本的上升和施工难度加大。因此，须综合考虑施工安全性、钻达目标的把握性和施工成本等因素后予以确定。参照已实施的类似钻井项目的经验，该井除导管之外，考虑7层套管，留1级储备，即最多可有8层套管。

2）套管与井壁之间有足够的间隙，以保证下套管、固井施工的顺利进行。同时，还要考虑下一级钻头能够顺利地在本级套管内通过。在同时满足这两个条件的基础上，应该将套管之间的间隔尽量设计得小一些，也即在有限的空间范围内使套管层数尽量多一些，这样可减小钻井直径，提高钻进效率和降低钻进成本。

3）采用标准尺寸套管，尽量采用普通的连接方式，但特殊条件下，考虑采用小接箍套管或无接箍套管，以减小钻井直径。

4）尽可能采用尾管固井，以节省钻井成本。

3.2.2 13000m科学超深井的套管程序和钻进施工程序

目前13000m科学超深井钻进的地点和地层情况全为未知，按钻井设计要求，不能够进行钻井的井身结构和套管程序设计。但如果不进行井身结构和套管程序设计，后续的其他设计将受此影响，对13000m科学超深井钻探施工可行性的评价便无法开展。因此，在此设计中，参考类似项目的经验，对13000m科学超深井的套管层次、套管规格和套管下入深度，提出建议方案。

本设计对13000m超深井考虑两种套管程序和钻进施工程序，即“超前孔裸眼钻进方法”和“等井径钻进方法”。

（1）采用“超前孔裸眼钻进方法”时的套管程序和钻进施工程序

上部采用“超前孔裸眼钻进方法”施工。该方法是科学深钻施工中常用的方法，在前苏联科拉超深井、德国KTB先导孔、中国大陆科学钻探科钻一井、汶川地震科学钻探项目的钻井中都得到过应用。该方法的优点是，适合在地层条件未知的情况下使用，有利于解决大直径井段的取心问题、垂孔钻进问题和测井问题。该方法的基本原理如下：全井以一种较小的直径取心钻进，施工效率高、成本低，容易实现。小直径取心钻进时，上部的大环空间隙会给钻探施工带来多种不利：泥浆上返流速太低，岩粉携带和排除效果差；钻杆柱受力恶劣，容易发生断钻杆事故；孔底钻具工作不平稳，导致钻头寿命低、取心效果差。为了解决这些问题，取心钻进前，先下一层与取心钻头直径接近的可回收套管（活动套管），遇到复杂情况必须下套管护孔时，将活动套管拔出，扩孔钻进穿过不稳定层，并下套管和固井，然后继续往下钻。根据套管直径和钻孔深度情况决定，下部钻进时是否再下活动套管。采用该方法施工有以下好处：

1）解决大直径井段的取心问题。13000m科学超深井上部钻孔直径在400～800mm之间。在这么大直径的钻井中取心钻进，从理论上说是可行的，但是技术难度大、钻进成本很高，并且对于不同的口径需要不同的取心钻具，钻具研制的成本也很高。而采用该方法施工，只采用一种钻具，而且是小直径（216mm）钻具程序，施工成本低、可靠性高。

2）解决上部井段的垂孔钻进问题。为了实现钻达13000m的目标，钻井的上部7000～8000m必须保持铅直。根据德国KTB主孔的施工经验，采用自动垂直孔钻进系统可实现此目标。在本超深井的小直径的超前孔钻进阶段，可实施自动垂直孔钻进方案。其优点与取心钻进的类似，即只采用一种小直径自动垂钻系统，使用成本很低、可靠性很高。

3）采用先钻小直径超前孔、再扩孔的施工方法。有利于上部井段采用非标准的钻头尺寸，最终可在相同套管层次的条件下使井眼直径变小，钻井效率提高，钻井成本降低。

4）全部采用标准尺寸套管。上部扩孔井段采用非标准钻头尺寸，以便能在有限的空间内尽可能多下套管，可减小钻进直径和套管直径，降低钻井成本。

5）从245mm套管开始，套管柱设计成尾管，以节省钻井成本。尾管固井工艺使用的限制是，要保证足够的环空上返泥浆流速，以保证好的携带岩屑效果和钻进施工正常进行。

为此，13000m超深井“超前孔裸眼钻进方法”井身结构和套管程序设计方案见表3.1、表3.2、图3.1。

表3.1 13000m超深井井身结构和套管程序-1（“超前孔裸眼钻进方法”）

表3.2 13000m超深井井身结构和套管程序-2（“超前孔裸眼钻进方法”）

图3.1 13000m超深井套管程序图（“超前孔裸眼钻进方法”）

（2）采用“等井径钻进方法”时的套管程序和钻进施工程序

等井径钻井技术是石油天然气领域的一个重大突破。该技术利用可膨胀管的技术特性，用可膨胀管代替套管，在井眼内下入多级同一尺寸的膨胀管并固井。采用该技术形成的井身结构与传统井身结构相比，具有如下显著的优点：

1）有助于地面设备的标准化。在深井钻井作业中，大量的时间花费在钻台上，如更换底部钻具组合、从钻台上甩钻杆和吊钻杆、防喷器组的尺寸受所设计的入井套管柱的限制等。采用等井径钻井技术可以将不同尺寸的地面设备标准化，可以使用一种尺寸的钻柱和钻头，缩小防喷器组的尺寸，从而大大降低一口井的钻井、完井费用。

2）有利于环保并减少总建井投资成本。因为不需要下入多层大尺寸套管，用小型钻机钻井即可，因而等井径系统能明显地降低环境影响，同时减少对材料的消耗。据报道，采用等井径钻井技术平均每口井可节省44%的钻井液用量，降低42%的套管质量，节约42%的固井水泥，节省59%的岩屑处理费用。

3）有利于钻井作业安全。常规作业中，在设备处理过程中经常会造成人身伤害，等井径钻井技术虽不能取消这些作业，但可明显减小处理设备的尺寸，获得更安全的工作环境。

为此，13000m超深井“等井径钻进方法”井身结构和套管程序设计方案见表3.3、表3.4、图3.2。

表3.3 13000m超深井井身结构和套管程序-3（“等井径钻进方法”）

表3.4 13000m超深井井身结构和套管程序-4（“等井径钻进方法”）

图3.2 13000m超深井套管程序图（“等井径钻进方法”）

科拉超深孔取心钻进技术~

俄罗斯（前苏联）是世界上最早和最大规模地进行科学钻探的国家之一，该国在结晶岩中施工了大量的取心科学深孔和超深孔，如科拉超深孔、乌拉尔超深孔、萨阿特雷超深孔、迪尔劳兹深孔和沃罗季洛夫深孔等。上述钻孔施工中，基本上都是连续取心，并几乎毫无例外地采用了统一的钻探技术体系（钻进工艺方法、钻探设备和器具）以及钻孔结构和套管程序设计原则，形成了具有鲜明特色的俄罗斯（前苏联）结晶岩科学深钻技术。
俄罗斯（前苏联）在结晶岩中施工科学深孔和超深孔采用的钻孔结构、套管程序和钻进施工程序，遵循的原则是“超前孔裸眼钻进方法（advanced open borehole method）”。由于钻孔深度较深，除了上部较浅部位的地质和地球物理资料比较齐全、可信外，下部地质条件基本上未知。因此在设计钻孔结构和套管程序时，仅确定第一层（有时到第二层）套管的深度。开孔钻穿上部松散地层并进入稳固的基岩后，下入孔口套管并用水泥固井。然后在固定套管内下入一层可回收的活动套管，随后以终孔直径进行取心钻进，即钻进“超前孔”。如果遇到复杂情况必须下套管护孔时，则将活动套管拔出，扩孔钻进穿过不稳定层，并下套管和固井，然后继续往下钻。根据套管直径和钻孔深度情况，可能在新下的技术套管内再悬挂一层活动套管。然后再进行取心钻进，直至终孔深度。这种方法被称为“超前孔裸眼钻进方法”。
这种施工方法的特点是：钻孔结构和套管程序设计留有余地，可应付复杂情况。如果岩层稳定，可尽量采用裸眼和小尺寸钻头钻进。这样一则可保证较高的钻进效率；二则可简化井身结构，减少下套管的数量，最终降低施工成本。前苏联在结晶岩中施工的所有科学钻孔都采用了这种施工方法，其有效性得到了充分的证实。
科拉超深钻施工是连续取心钻进，采用216mm×60mm牙轮钻头以及涡轮马达孔底驱动，通过提钻回收岩心。
钻杆柱在钻进中要承受自重、扭矩、振动、摩擦引起的附加阻力和温度等多项载荷的复合作用，工作条件十分恶劣。当钻孔超过某一深度后，单是钻杆柱的自重就足以使钻杆柱发生破坏。目前最好的钢钻杆也只能用到10000m的深度（表6.1）。
表6.1 不同钢级的钻杆可钻进的钻孔深度


科拉超深钻的设计孔深是15000m，采用钢钻杆柱显然不能满足施工要求。因此前苏联在施工科学超深孔时广泛采用了铝合金钻杆柱，表6.2是几种超深孔施工常用的铝合金钻杆材料，它们具有不同的机械性能和耐温能力，施工时可分别用于不同的孔段。
表6.2 用于前苏联超深孔钻进的铝合金材料


尽管铝合金的强度比钢的要低，但铝合金的密度比钢要低得多，钢钻柱的重量为铝合金钻柱重量的2.5倍，铝合金钻柱中由于钻柱自重引起的应力比钢钻柱的小得多，因此铝合金钻柱显示出更大的钻深潜力。
科拉超深孔的取心钻进技术、经济指标见表6.3。
表6.3 科拉超深孔的取心钻进技术、经济指标

这个问题比较复杂，建议到中海油服钻井事业部具体沟通

井身结构、套管程序与钻进施工程序方案
答：3.2.2 13000m科学超深井的套管程序和钻进施工程序 目前13000m科学超深井钻进的地点和地层情况全为未知，按钻井设计要求，不能够进行钻井的井身结构和套管程序设计。但如果不进行井身结构和套管程序设计，后续的其他设计将受此...

套管程序和钻进施工程序技术方案
答：如果遇到复杂情况必须下套管护壁时,将活动套管拔出,扩孔、下套管、固井后继续往下钻。根据套管直径和钻井的深度,可能在新下的技术套管内再悬挂一层活动套管。 这种施工方法的特点是:井身结构和套管程序设计留有余地,可应付复杂情况。如果...

第1章 套管程序设计
答：4）从245mm套管开始，套管柱设计成尾管，以节省钻井成本。依据上述原则，确定井身结构和套管程序如表1.1、表1.2和图1.1所示。钻进技术方法见表1.3所示。抗拉强度校核见表1.4所示。表1.1 13000m超深井井身结构和套管...

什么是井身结构?其施工分为哪两个阶段?
答：井身结构的施工分为两个阶段，即套管的安装和井道的掏挖。套管的安装通常是在井钻到一定深度后进行的。套管的作用是为井壁提供支撑，防止井壁坍塌，并起到了隔离地下水和地下气体的作用。井道的掏挖是在套管安装完成后进行...

套管安装流程
答：钻孔整修程序完成之后可进行试下套管,套管串下入长度一般为20～30m。试下套管时,不宜带扶正器,套管底部需带引鞋装置。(三)下套管程序与工艺 1.组配套管串 套管串由套管引鞋、套管座、套管短节、浮力装置(回压凡尔)、...

机电(17,管道工程施工技术: 管道工程的施工程序和要求)
答：工业管道由管道组成件和管道支撑件组成 1，管道组成件 连接或装配管道的原件 2，管道支撑件 三、工业管道工程的施工程序 施工准备---配合土建预留、预埋、测量---管道、支架预制---附件、法兰加工、检验--- 管段预制-...

建筑施工程序是指什么?施工程序包括哪几个步骤?
答：固有的、不可违背的先后次序，按照这种次序组织和开展施工的程序，称为施工程序。建筑施工程序包括：接受任务、了解情况阶段、施工准备阶段(包括落实施工准备计划、开辟施工现场分阶段)、全面施工阶段、竣工验收、交付使用阶段。

简述套管灌浆法的施工程序并说明其优缺点
答：1）测量放样。根据设计图的要求，由专业的验船师对钢管上需要钻孔，灌浆的零件进行施工和放样，布置每个孔的位置，并对每个孔的位置进行编号并说明，根据设计要求钻进深度。2）钻机就位。将钻机运输到施工现场，并根据孔的位置...

请陈述钢筋混泥土主体结构的施工程序和施工顺序?(求速度)
答：一、 将各前道工序，后道工序按照部位，归纳为路径。±0.00以下结构 土方开挖→边坡支护→基础砖胎模→地下室底板→地下室墙柱、楼板等结构→地下室结构验收→防水工程→土方回填 ±0.00以上结构 测量放线→墙、柱钢筋→...

科拉超深孔取心钻进技术
答：俄罗斯（前苏联）在结晶岩中施工科学深孔和超深孔采用的钻孔结构、套管程序和钻进施工程序，遵循的原则是“超前孔裸眼钻进方法（advanced open borehole method）”。由于钻孔深度较深，除了上部较浅部位的地质和地球物理资料比较...