2010.11.25套管钻井技术宣传手册

中国石油天然气集团公司 科技发展部

目录

简介

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特色技术系列

典型案例 科研装备 资质与标准 专家介绍

中国石油天然气集团公司是国家授权投

资的机构和国家控股公司，是实行上下游、内外贸、产销一体化、按照现代企业制度运作，跨地区、跨行业、跨国经营的综合性石油公司，下设上游17家、下游30家、销售24家大型企业。作为中国境内最大的原油、天然气生产、供应商和最大的炼油化工产品生产、供应商，中国石油天然气集团2009年国内生产原油1.08亿t ，生产天然气617亿m 3，加工原油1.25亿t ，全年实现营业收入12560亿元，实现利润1326亿元，实现利润在国内企业中位居榜首。

在美国《财富》杂志公布的2009年度全球500强公司排名中，中国石油天然气集

团公司位第13位，在全球50家大石油公司中位居第5位。

中国石油天然气集团公司履行资源、市场和国际化战略，坚持推进科技进步，实施技术创新，以全面提升技术创新能力为主线，以解决制约主营业务发展的重大瓶颈技术为重点，不断完善技术创新体系，优化科技资源配置，强化科技人才队伍建设，技术创新能力大幅度提升，技术实力显著增强，取得了一大批高水平，具有自主知识产权的创新成果。

套管钻井技术(CDT)就是具有代表性的重大创新成果之一。

应于转盘驱动方式下的套管钻井技术的攻关与实践，形成了多项独有的特色技术，拥有一批优秀的套管钻井技术专业人才，成熟的套管钻井配套工具与设备，可提供 中国石油的套管钻井技术已在中国的

全套优质的套管钻井技术服务。 吉林油田、大庆油田、大港油田、河南 中国石油在套管钻井技术方面自主研油田等4个油田推广应用40余口井。套发了4大系列12项特色实用技术。这四大管钻井技术获得高度的评价，取得了良系列分别是单行程套管钻井技术、多行程好的应用效果和口碑。

套管钻井技术、尾管钻井技术、套管柱优 中国石油愿将套管钻井的先进技术化技术。

和成功经验与世界共享。

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套管钻井是指在钻进过程中，直接用套管取代传统的钻杆向井下传递扭矩和钻压，边钻

进边下套管，完钻后做钻柱用的套管留在井内用来完井。套管钻井技术把钻井和下套管合并成一个作业过程，不再需要常规的起下钻作业。所谓单行程套管钻井技术，就是指采用一只钻头钻完设计进尺，中途不进行起下钻和更换钻头作业的套管钻井技术。该技术适用于表层（技术套管）钻井及过油层的浅开发井钻井。

可捞式表层套管钻井技术

可捞式表层套管钻井就是在表层套管钻井完钻后，下入打

捞工具通过可捞钻头装置捞取表层套管内的井下工具及钻头的套管钻井技术。可捞式表层套管钻井可有效的解决表层钻井所遇见的各种复杂情况，明显的缩短钻井周期，节省钻井成本。

可钻式表层套管钻井技术

可钻式表层套管钻井技术就是将可钻的钻鞋与最下面一根套

管连接，以常规方式进行钻井作业。钻头内设有浮箍并作为套管柱的一部分一同入井，钻至设计井深后可以进行固井，留在井内的钻头体可在下次开钻时被钻掉的套管钻井技术。可钻式表层套管钻井可有效的节省钻井时间和作业成本。

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可裸眼测井套管钻井技术 可裸眼测井油层套管钻井是在油层套管钻井完钻后，通过脱接装置，将钻头丢弃在井底，而后根据需要上提套管柱

达一定高度，实现对主力目的层进行裸眼测井的套管钻井技术。该技术可为地质部门提供准确的测井资料。

常规油层套管钻井技术

常规油层套管钻井是指在转盘驱动方式下，

通过套管夹持器或承扭保护器使方钻杆与套管柱连接，套管柱下部通过完井连接器与钻头相连，完钻后钻头留在井内直接进行固井完井的套管钻井技术。该技术适合于浅层井的开发，可以降低钻井成本、减少井下事故的发生、缩短建井周期，减少对储层的伤害，提高单井产能。

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钢丝绳密封装置

该装置主要由锥孔螺钉、密封胶芯和外筒等组成。在套管

钻井过程中起到钢丝绳密封的作用。钢丝绳装置具有密封效果好、使用寿命长、密封体更换方便等优点。

井口泵入短节

该短节主要由主轴、钢丝绳密封装置、皮碗和锁紧螺母等组成。在井内起下工具串时，钢丝绳从钢丝绳密封装置中穿过，通过钢丝绳密封装置中的密封胶芯对钢丝绳进行密封，保证钻井液的正常循环。井口泵入短节具有密封效果良好、

使用寿命长、结构简单等优点。

坐底套管

该工具内部有锁定短节，锁定短节的下部有硬质合金的套管鞋。多行程套管钻井在需要时，通过打捞矛等专用工具实现井下工具串与坐底套管的锁定和解锁。做底套管结构简单、锁定牢固、解锁可靠。

随钻扩眼器

该工具主要由外壳体、齿条轴、弹簧、喷嘴、卡簧、扩眼器刀片和销轴等组成，扩眼器刀片上镶嵌有PDC 切削颗粒。在套管钻井时，能将领眼钻头所钻井眼扩大到设计尺寸；随钻扩眼器具有耐磨损、硬度高、钻速快、寿命长等优点。

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3、尾管钻井技术

尾管钻井技术是指用钻杆通过专用机构与

尾管钻井系统连接, 并通过该系统进行钻进，完钻后固井并将钻杆起出，而把套管留在井下的一种钻井技术。该技术为衰竭油气藏、大压差地层以及深度不明、压力差异很大的裂缝地层的钻井施工提供了一种有效的钻井方法。

旋转机构

该装置主要由外套、轴承、旋转动密封组件和心轴组成。连接在常规固井水泥头与方钻杆之间，使得水泥头与方钻杆可以存在相对转动，提高固井质量。

旋转尾管悬挂器

该工具主要由送入工具、悬挂器、固井附件组成。既能参与钻井，又能进行旋转固井。旋转尾管悬挂器具有钻井可靠、操作安全、固井质量优良的特点。

密封机构 主体 卡瓦 坐挂滑套 扶正器 下接头

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4、套管柱优化技术

该技术通过开展不同井下工

况条件下的套管柱力学性能分析，建立了套管钻井管柱力学模型，集成了套管钻井管柱力学分析软件平台，该平台可以进行套管钻井中管柱屈曲和弯曲行为分析，进行摩阻和扭矩计算，进行管柱剩余强度分析和疲劳强度、疲劳寿命预测以及进行作业参数优化设计等工作。

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专利技术

作为套管钻井技术不断探索和实践者，中国石油拥有6项发明专利、30项实用新型专利。这些专利及相应的产品奠定了中国石油在套管钻井领域的领先地位。

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1、可捞式表层套管钻井技术

吉林油田新民、扶余等区块在表层钻进

过程中易出现坍塌、漏失、掉块，下部地

层压力异常等现象，造成表层套管下入困

难，不得不进行起套管、划眼等作业，损

失了大量的时间，浪费了资金和人力物力。

于2006年在新民及扶余地区应用了可捞式

表层套管钻井技术，解决了上述问题，机

械钻速提高了4.33%，钻井周期缩短了

10.26%。现在该技术已成为吉林油田复杂

地区表层钻井的常用方法。

2、可钻式表层套管钻井技术

于2007年在大港油田滩海地区钻井中应

用了可钻式表层套管钻井技术，累计完成

7口井，同常规钻井相比，机械钻速提高

了10%，完井周期缩短了50%，提高了钻

机利用率和钻井效率，有效的降低了钻井

成本。

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3、可裸眼测井油层套管钻井技

术 4、常规油层套管钻井技术

利用该技术在吉林油田、大庆油田

和中石化河南油田采用与常规钻井相

同的井身结构，累计完成了23口井。

与同地区常规钻井相比，机械钻速提

高了9.52%，完井周期缩短了25.94%，

钻井成本降低了11.52%，同时在保护

储层、提高单井产能方面也展现出良

好势头。 于2005年在吉林油田的扶余地区的西XX-XX.X 井采用该技术进行了现场施工，利用钻头脱接装置实现了主力油层裸眼测井，完成了双侧向、声速、伽玛、电极器、连斜等5项，满足了地

质部门对地层资料的准确获取。

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中国石油拥有高水平的套管钻井技术研发及服务实力，拥有2个装备精良的实验室和各种专业设备。

石油管工程实验室

石油管工程实验室是中国石油天然气集团公司重点实验室，从事石油管工程技术应用基础和超前储备技术研究，是石油管科学研究、科技创新及人才培养的基地。可进行油井管与管柱力学、输送管与管线力学、管道安全与完整性技术、石油管的失效诊断及预测预防技术、石油管腐蚀与防护技术等研究。

石油工程实验室

石油工程院实验室是中国石油天然气集团公司重点实验室，具有CMA （中国计量认证）和CNAS （中国合格评定国家认可委员会）资格认证。可为石油的钻采、井下工具新产品在投入现场应用之前提供中间试验手段，从而提高工具产品研究和开发的可靠性。

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磨损试验机

磨损试验机可对套管钻井用不同套管与典型岩石的磨损情况进行试验研究。研究结果可用来确定套管钻井钻至一定深度或完钻后套管外表面磨损缺陷，为实物实验模拟含有外表面缺陷的套管的抗挤、抗拉、抗内压等性能作必要的理论、数据准备，从而可以更加准确地确定套管钻井完钻后套管的剩余寿命，还可以确定给定套管和作业参数条件下，套管柱的安全可钻深度。

多功能实验机

多功能试验机通过液压控制，实现对套管钻井相关工具的加压、旋转、循环等功能性试验，确保工具的可靠性。

电子万能试验机

电子万能试验机主要用于对套管钻井用不同钢级的套管进行静力拉伸试验，从而得到不同钢级套管的静力拉伸性能参数，为能更加合理的选择套管提供科学依据。 万能材料试验机

万能材料试验机用来对套管钻井用不同钢级套管进行多轴疲劳试验，测试不同应力水平、不同扭转载荷、不同拉伸载荷等情况下的套管寿命变化，寻找出套管的疲劳机理和破坏规律，从而进行套管柱的合理优化。

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1、企业资质

中国石油具有工程总承包、工程

勘探设计等14项国家甲级资质和建

设部、交通部一级施工资质，获得

国家(AAA)级信誉等级证书，通过

了GB/T19001质量管理体系认证。

34个单位实施HSE 管理体系，其中

20家单位通过了HSE 体系认证。

2、技术标准

中国石油可提供的全系列套管钻

井技术服务，始终在API 国际行业标准内精益求精，技术工艺、产品装置与业界全面接轨和融合。

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苏义脑 教授，中国工程院院士，油气钻井国家工程实验室主任。长期从事钻井工程技术研究与应用，在钻井力学、轨道控制和井下工具研究中多项创新成果居国际先进水平，形成的体系用于生产效益显著；提出“井下控制工程学”新领域并主持相关前沿技术攻关。获得国家技术发明二等奖1项，国家科技进步一等奖1项，国家科技进步二等奖2项。授权国家发明专利18项，出版专著7部，发表论文150余篇。 联系电话：010-83597067

张凤民 教授级高工，吉林油田公司副总经理。长期从事钻井新技术、新工艺的研究与推广应用工作。主持完成多项国家级、集团公司级项目的攻关科研，获中国石油集团公司公司技术创新一等奖2项，二等奖多项、国家专利10余项和发表论文20余篇。

联系电话：0438-6258019

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王 力 高级工程师，吉林油田公司钻井工艺研究院总工程师，从事钻井技术研究和推广应用工作，主持并完成了套管钻井技术的研究和现场试验工作。孙越崎能源科技奖获得者，曾承担国家级以及集团公司级项目多项，获省部级成果5项、发表论文30余篇、获国家专利16项，其中发明专利1项。

联系电话：0438-6337778

张嵇南 高级工程师，吉林油田公司钻井工艺研究院院长，从事钻井新技术、新工艺的研究与推广应用工作，对套管钻井技术在吉林油田的实施和推广做出了突出贡献。曾承担国家级以及集团公司级项目多项，获省部级成果5项、国家专利16项和发表论文25篇。

联系电话：0438-6337738

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郑万江 从事钻井工程专业28年，擅长钻井工艺及工具的研究，负责套管钻井现场技术服务工作，对拓展套管钻井技术应用领域发挥了重要作用。曾承担国家级以及集团公司级项目多项，获省部级成果3项，先后获得了国家专利16项，其中发明专利1项，发表论文8篇，连续多年被评为吉林油田钻井工艺研究院科技标兵。

联系电话：0438-6337749

宋生印 研究员，中石油管材研究所油井管中心主任，主要从事钻井、油井管领域的科研工作，负责套管柱的优化设计工作。孙越崎能源科技奖获得者，曾主持承担联合国计划开发署（UNDP ）资助项目、中英政府间技术交流项目、国家重大、重点科技攻关项目以及省部级项目20多项，有7项成果获国家、省部级科技进步奖，发表论文40余篇，合作出版专著2部，获准国家授权专利9项，其中发明专利2项。 联系电话：029-88726088

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