专利名称：尾管钻井和完井工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及油田钻井领域中的尾管钻井工艺，尤其是尾管钻井和 完井工艺。
背景技术：
套管钻井技术是一项世界范围内钻井领域的革命性新技术，具 有广泛的应用前景。套管钻井改变了常规钻井的作业方式，将井下破 岩钻进和下套管作业同步，具有钻井与完井一体化的技术特征，既可 降低工程费用，又可减少井下复杂事故的发生，并有利于储层保护等 优点。尾管钻井工艺是套管钻井工艺的一种形式。尾管钻井属于套管 钻井的一种类型，因此同样具有降低钻井成本、减少井下事故的优点。 尤其对存在井壁坍塌等复杂异常情况的深井，使用尾管钻井技术具有 重要意义。尾管钻井工艺在国外经历了二十多年的发展完善，得到了 成功的应用。目前，国外存在以贝克-休斯、休斯-克里斯坦森、阿莫 克-温纳德和一次性等四种不同的尾管钻井系统，其中贝克-休斯尾管 钻井系统应用最多，其整体性能还有待于提高。国外的尾管钻井系统 结构比较复杂，其任一环节出现问题，都会造成工程事故，其可靠性 和深井的进尺能力等方面不能完全满足现场要求。尾管固井工艺在固 井质量和工程安全上不能完全兼顾。现有的尾管钻井工艺一般采用两 种工艺 一是先坐挂尾管，然后在不旋转尾管条件下固井。二是先在 旋转尾管条件下固井，然后再坐挂尾管。前者的缺点是固井质量难以 保证。后者的缺点是固井后如果坐挂和解脱出问题，就导致送入工具 拔不出来的严重井下事故。综上所述，现有尾管钻井工艺主要存在固 井质量难以保证，易造成严重井下事故，而且工艺复杂，涉及工具多， 可靠性差，深井钻井最长进尺为60米，满足不了钻井需求，制约尾 管钻井工艺的发展。
发明内容
为了克服现有尾管钻井工艺固井质量难以保证，易造成严重井下事故，工艺复杂，涉及工具多，可靠性差，钻井长度短的不足，本发 明提供一种尾管钻井和完井工艺，该尾管钻井和完井工艺具有固井质 量好，安全可靠，工艺简单，涉及工具少，钻井长度长的特点。本发明的技术方案是该尾管钻井和完井工艺包括技术套管完 井，在技术套管固井后；(1) 、尾管钻柱连接；包括有方钻杆、钻杆、可分别进行钻井和完 井的旋转尾管悬挂器、尾管、花篮式胶塞座、浮箍、钻头；(2) 、尾管钻井；用气体作为循环介质进行钻井；(3) 、完钻后；循环钻井液；(4) 、坐挂尾管和送入工具与尾管悬挂器解脱；通过向钻柱内投入 工作球，循环钻井液升压至5兆帕，旋转尾管悬挂器卡瓦坐挂到上一 级套管上，钻井液继续升压至8兆帕，送入工具与尾管悬挂器解脱并 保持密封，继续升压到15兆帕，固井通道打开，可进行注水泥；(5) 、完井管柱连接；水泥头与旋转机构相连，旋转机构与尾管钻 柱相连；(6) 、旋转尾管固井；转动转盘，注水泥浆，通过向管柱内投入实 心塞，替钻井液，碰压后升压至15兆帕，实心塞与空心塞复合并保 持密封， 一同下行，与胶塞座复合并保持密封；(7) 、坐封尾管悬挂器；上提送入工具一定高度，下压钻柱，将旋 转尾管悬挂器密封机构坐封到上一级套管内；(8) 、起出钻杆和送入工具。上述方案中的尾管钻井，用钻井液作为循环介质进行钻井。 本发明具有的有益效果是该尾管钻井和完井工艺由于釆用了上 述工艺，取得如下有益效果，首先是本工艺不但能参与钻井，还能进 行旋转固井，而且钻井可靠，操作安全，固井质量优良，避免送入工 具无法拔出的情况发生，满足现场要求。其次是进尺长，由现有60 米增加至300米左右。最后是工艺简单，涉及工具少，可靠性高，固 井质量好，降低工程费用，又可减少井下复杂事故的发生，并有利于 储层保护。有利于推广应用。
附图1是本发明钻井钻柱结构示意图；附图2是本发明完井管柱结构示意图；附图3是本发明可分别进行钻井和完井的旋转尾管悬挂器结构 示意图。图中1-球座，2-内筒，3-中心管，4-固定销钉，5-悬挂球衬，6-悬挂球，7-过液孔，8-滑套，9-滑轴，10-坐挂螺销，11-卡瓦，12-锥体， 13-滑动销钉，14-主体，15-球座销钉，16-心管，17-连接销钉，18-膨胀头，19-挡销，20-膨胀管，21-上滑座，22-胶筒，23-方钻杆， 24-钻杆，25-可分别进行钻井和完井的旋转尾管悬挂器，26-尾管， 27-花篮式胶塞座，28-浮箍，29-钻头，30-上一级套管，31-水泥 头，32-旋转机构。
具体实施例方式下面结合附图将对本发明作进一步说明由图1结合图2、图3所示，该尾管钻井和完井工艺在技术套管 固井后；(1) ，尾管钻柱连接。该操作主要作用是组成尾管钻柱。包括有方 钻杆23、钻杆24、可分别进行钻井和完井的旋转尾管悬挂器25、尾 管26、花篮式胶塞座27、浮箍28、钻头29，它们依次通过螺 纹连接，通过转盘带动方钻杆23钻井和固井，通过可分别进行钻 井和完井的旋转尾管悬挂器25控制钻杆24与尾管26的连接和解脱。(2) 、尾管钻井。该操作主要作用是利用尾管钻柱平稳钻进。采用 现有普通钻进所用的气体作为循环介质进行钻井，也采用现有普通钻 进所用的钻井液作为循环介质进行钻井。采用气体作为循环介质进行 钻井时，可提高进尺长度，由现有60米增加至300米左右。(3) 、完钻后。循环钻井液。该操作主要作用是清洁井眼，同时为 尾管悬挂器施工做好准备。(4) 、坐挂尾管和送入工具与尾管悬挂器解脱。该操作主要作用是 尾管坐挂和钻柱与尾管解脱。通过向钻柱内投入工作球，工作球从钻 柱投入到该可分别进行钻井和完井的旋转尾管悬挂器25的球座1的 上端，工作球与球座1上端的球面产生密封，当压力达到5兆帕时， 使内筒2与中心管3固定连接的固定销钉4剪断，内筒2下行，内筒 2通过悬挂球衬5还对悬挂球6限位，内筒2上端的密封圈失效，钻井液从过液孔7进入滑套8上端凸台内，推动滑套8剪断滑套8与滑 轴9之间的坐挂螺销10，滑套8上行，推动卡瓦11沿锥体12下端 外锥面上行，在锥体12锥面的作用下卡瓦11向外膨胀，使卡瓦ll 外的锚牙卡在上一级套管内，尾管实现坐挂在上一级套管内。钻井液 继续升压至8兆帕，使内筒2与中心管3连接的滑动销钉13剪断， 内筒2不再对悬挂球6进行限位，悬挂球6向内移出，中心管3与主 体14的悬挂解脱，这时主体14通过花键能够与中心管3同步旋转， 但中心管3不再承载主体14及其下部的载荷，实现送入工具与坐挂 机构的解脱并保持密封，也就是钻柱与尾管解脱。继续升压到15兆 帕，球座1与内筒2之间的连接球座销钉15被剪断，工作球与球座 l一同脱落，固井通道打开，可进行注水泥。从而解决先坐挂尾管， 然后旋转尾管条件下固井，提高了固井质量，避免了送入工具拔不出 来严重的井下事故现象发生。(5) 、完井管柱连接。该操作主要作用是在尾管钻柱完成完井管柱 组合。通过水泥头31与旋转机构32相连，旋转机构32与尾管钻柱 相连组成完井管柱。(6) 、旋转尾管固井。该操作主要作用是通过转盘带动完井管柱转 动完成固井。通过完井管柱向尾管内注水泥浆，同时通过转盘带动完 井管柱转动，注水泥结束后，通过向完井管柱内投入实心塞，实心塞 从完井管柱坐到该可分别进行钻井和完井的旋转尾管悬挂器25的内 筒2的上端，实心塞与内筒2上端产生密封，替钻井液，碰压后升压 至15兆帕，使心管16与中心管3固定的连接销钉17剪断，内筒2 及心管16—同脱落，实心塞与空心塞复合并保持密封， 一同下行， 与胶塞座复合并保持密封，上提完井管柱，实现钻柱与送入机构的彻 底脱开。(7) 、坐封尾管悬挂器。该操作主要作用是将尾管密封在上一级套 管内。在完井管柱上行过程中，中心管3上行，膨胀头18不再对挡 销19限位，挡销19弹出，挡销19卡坐在膨胀头18上端，下压完井 管柱，在完井管柱下落的过程中，中心管3下落也跟着下落，中心管 3下落的过程中挡销19通过膨胀头18的锥形台阶胀开膨胀管20，实 现硬密封，同时，再通过膨胀管20及胶筒上滑座21挤压胶筒22，再实现软密封，最终达到双坐封。将旋转尾管悬挂器密封机构坐封到 上一级套管内，尾管坐封操作完成。(8)、起出完井管柱和送入工具。该操作主要作用是起出完井管柱 与送入机构。最终完成尾管钻井和完井施工。综上所述，由于采用了上述工艺取得如下有益效果，首先，因钻 井钻柱与完井管柱基本相同，也就是基本用一根管柱完成钻井和固井 工艺，所以说本工艺不但能参与钻井，还能进行旋转固井，而且钻井 可靠，操作安全，固井质量优良，避免送入工具无法拔出的情况发生， 满足现场要求。其次，再因采用了现有普通钻进所用的气体作为循环 介质进行钻井，从而增加了钻井进尺长度，由现有60米增加至300 米左右。最后，因尾管钻柱和完井管柱上采用可分别进行钻井和完井 的旋转尾管悬挂器25，使得工艺简单，涉及工具少，可靠性高，提 高了固井质量，降低工程费用，又可减少井下复杂事故的发生，并有 利于储层保护，为油田钻井的发展做出了重大贡献。所以说该尾管钻 井和完井工艺具有突出的实质性特点和显著的进步。
权利要求
1、一种尾管钻井和完井工艺，其特征在于在技术套管固井后；(1)、尾管钻柱连接；包括有方钻杆(23)、钻杆(24)、可分别进行钻井和完井的旋转尾管悬挂器(25)、尾管(26)、花篮式胶塞座(27)、浮箍(28)、钻头(29)；(2)、尾管钻井；用气体作为循环介质进行钻井；(3)、完钻后；循环钻井液；(4)、坐挂尾管和送入工具与尾管悬挂器解脱；通过向钻柱内投入工作球，循环钻井液升压至5兆帕，旋转尾管悬挂器卡瓦坐挂到上一级套管上，钻井液继续升压至8兆帕，送入工具与尾管悬挂器解脱并保持密封，继续升压到15兆帕，固井通道打开，可进行注水泥；(5)、完井管柱连接；水泥头(31)与旋转机构(32)相连，旋转机构(23)与尾管钻柱相连；(6)、旋转尾管固井；转动转盘，注水泥浆，通过向管柱内投入实心塞，替钻井液，碰压后升压至15兆帕，实心塞与空心塞复合并保持密封，一同下行，与胶塞座复合并保持密封；(7)、坐封尾管悬挂器；上提送入工具一定高度，下压钻柱，将旋转尾管悬挂器密封机构坐封到上一级套管内；(8)、起出钻杆和送入工具。
2、 根据权利要求1所述的尾管钻井和完井工艺，其特征在于 尾管钻井，用钻井液作为循环介质进行钻井。
全文摘要
一种尾管钻井和完井工艺。主要解决现有尾管钻井工艺固井质量难以保证，易造成严重井下事故，工艺复杂，涉及工具多，可靠性差，钻井最长度短的问题。其特征在于在技术套管完井后；(1)尾管钻柱连接；(2)尾管钻井；(3)完钻后；(4)坐挂尾管和送入工具与尾管悬挂器解脱；(5)完井管柱连接；(6)旋转尾管固井；(7)坐封尾管；(8)起出钻杆和送入工具。该尾管钻井和完井工艺具有固井质量好，安全可靠，工艺简单，涉及工具少，钻井最长度长的特点。
文档编号E21B7/20GK101403281SQ200810137580
公开日2009年4月8日 申请日期2008年11月21日 优先权日2008年11月21日
发明者刘玉民, 张洪君, 李玉海, 李秋杰, 杨决算, 杨智光, 金志富 申请人:大庆石油管理局