表层套管固井居中方法与流程

本发明涉及钻井的固井及井控安全领域，尤其涉及一种表层套管固井居中方法。

背景技术：

钻井作业中，若表层套管不居中，则会导致在后期的钻井作业或井下其它作业过程中，位于近井口的技术套管与井口偏磨、破裂，从而给钻井和安全生产过程中的井控安全埋下隐患。其中，套管居中指的是天车、转盘中心、套管中心呈一条直线。

目前，国内外现有技术针对套管防磨损主要是针对钻井工具、钻井工艺采用技术措施，或在套管内进行涂层减轻磨损，以及在钻井液等方面进行改进，以减少套管磨损；但上述措施均未从导致套管磨损的主要因素，即表层套管不居中而造成井口不正，进行有效地改进。因此，亟需一种可以从根本上解决井口不正造成井控装备(如钻头)和技术套管偏磨这一问题的方法。

技术实现要素：

本发明提供一种表层套管固井居中方法，可实现表层套管准确居中，从本质上解决因井口不正带来的井控装备和技术套管偏磨等问题，具有很大的实用价值，易推广。

本发明提供一种表层套管固井居中方法，包括：

在钻井内的导管的周向边沿套设一导管法兰，所述导管法兰具有与所述导管法兰的轴线相垂直的第一圆形横截面；

将转盘中心投影到所述第一圆形横截面上，形成第一投影点；

测量所述第一投影点与所述导管法兰外径之间在0度、90度、180度、270度四个方向上的距离，得到第一组校正数据；其中，所述0度为所述导管的后方；所述90度为节流压井方向；所述180度为所述导管的前方；所述 270度为压井管汇方向；

所述导管内设置有表层套管；根据所述第一组校正数据以及所述表层套管的半径，对所述表层套管的中心位置进行校正，以使所述表层套管的中心与所述转盘中心重合。

可选的，所述根据所述第一组校正数据以及所述表层套管的半径，对所述表层套管的中心位置进行校正之前，还包括：

在所述四个方向上，穿过所述导管分别设置一个顶丝，以使所述顶丝抵触所述导管内的所述表层套管的外壁；

相应的，所述根据所述第一组校正数据以及所述表层套管的半径，对所述表层套管的中心位置进行校正，包括：

计算所述第一组校正数据与所述表层套管的半径的差值，得到所述表层套管边缘在所述四个方向上与所述导管法兰外径之间的标准距离值；根据所述标准距离值，调整所述四个方向上的所述顶丝，所述顶丝推动所述表层套管移动，以使所述表层套管移动到所述转盘中心与所述表层套管中心重合的位置。

可选的，所述对所述表层套管的中心位置进行校正，以使所述表层套管的中心与所述转盘中心重合之后，还包括：

对所述转盘中心与所述表层套管中心是否重合进行检测，得到所述转盘中心与所述表层套管中心的偏距值；

其中，所述对所述转盘中心与所述表层套管中心是否重合进行检测包括：

将转盘中心投影到第二圆形横截面上，形成第二投影点；所述第二圆形横截面为与所述表层套管的轴线相垂直的圆形横截面；

在任一所述第二圆形横截面上，测量所述第二投影点与所述表层套管中心点之间的距离，得到所述偏距值。

可选的，所述得到所述偏距值之后，还包括：

若所述偏距值小于等于预设偏距阈值，将所述顶丝与所述导管焊接固定；若所述偏距值大于所述预设偏距阈值，调整所述四个方向上的所述顶丝，所述顶丝推动所述表层套管移动，以使所述表层套管移动到所述转盘中心与所述表层套管中心重合的位置。

可选的，所述预设偏距阈值为10mm。

可选的，所述根据所述第一组校正数据以及所述表层套管的半径，对所述表层套管的中心位置进行校正之前，还包括：

将强行扶正卡盘设置在所述表层套管的上部，以对所述表层套管进行位置固定。

可选的，所述导管的管壁厚9mm；所述导管法兰的壁厚300mm。

可选的，所述对所述表层套管的中心位置进行校正，以使所述表层套管的中心与所述转盘中心重合之后，还包括：

在所述表层套管与所述导管的间隙空间中填充固定材料，以使所述表层套管相对于所述导管的位置固定。

本发明提供的表层套管固井居中方法，通过在钻井内的导管的周向边沿套设一导管法兰，导管法兰具有与导管法兰的轴线相垂直的第一圆形横截面；将转盘中心投影到第一圆形横截面上，形成第一投影点；测量第一投影点与导管法兰外径之间在0度、90度、180度、270度四个方向上的距离，得到第一组校正数据；其中，0度为导管的后方；90度为节流压井方向；180度为导管的前方；270度为压井管汇方向；导管内设置有表层套管；根据第一组校正数据以及表层套管的半径，对表层套管的中心位置进行校正，以使表层套管的中心与转盘中心重合。实现表层套管居中并实现其居中固井，从本质上解决了因井口不正带来的井控装备和技术套管偏磨等问题，具有很大的实用价值，易推广。

附图说明

图1a为本发明表层套管固井居中方法的实施例一的流程图；

图1b为图1a所示实施例的一结构示意图；

图2为本发明表层套管固井居中方法的实施例二的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在附图或说明书中，相似或相同的元件皆使用相同的附图标记。

图1a为本发明表层套管固井居中方法的实施例一的流程图，如图1a所 示，本实施例的方法包括：

步骤101、在钻井内的导管的周向边沿套设一导管法兰。

具体的，通常来说，钻井内的导管，其导管的壁厚较薄，例如，9mm壁厚的导管；以导管作为调整表层套管的支撑，导管强度有限，若在表层套管固井居中的作业过程中导管壁变形，则易导致对表层套管是否居中的检测造成误差，影响表层套管居中的效果；同时，导管还存在管壁横截面不均匀的情况，若以导管作为校正表层套管居中的基准会产生偏差。因此，为了弥补导管的上述两个缺陷，通常可以在安装表层套管头的导管的断面之上300～400mm的位置处焊接导管法兰，为保证校正过程中的导管法兰的强度，该导管法兰的厚度可以为300mm。从而以套设了导管法兰后的导管作为测量和调整表层套管的基准，方便作业且提高了表层套管居中校准的可靠性。

步骤102、将转盘中心投影到第一圆形横截面上，形成第一投影点。

具体的，该导管法兰具有与导管法兰的轴线相垂直的第一圆形横截面，导管法兰为均匀的圆形环状物体，其套设在导管外。优选的，导管的外径等于导管法兰的内径，以使导管与导管法兰紧密贴合。可以借助铅垂、十字线等测量工具，获取得到转盘中心在导管法兰面也就是导管法兰的第一圆形横截面上的投影点，得到第一投影点。通常来说，钻机及配套设备一旦安装、调试完毕，不论转盘位置可否调整，均认为是不可调整的。因此，以转盘中心为基准得到其在导管法兰面上的第一投影点，再以该第一投影点为基准，获取其他基础测量数据。

步骤103、测量第一投影点与导管法兰外径之间在0度、90度、180度、270度四个方向上的距离，得到第一组校正数据。

其中，0度为导管的后方；90度为节流压井方向；180度为导管的前方；270度为压井管汇方向。图1b示出了圆井内壁1、导管法兰外径2、导管法兰内径3、表层套管外径4的位置关系俯视图以及对上述四个方向的界定。以第一投影点为基准获取得到第一投影点在导管后方、前方、压井管汇方、节流压井方等四个方向上到导管法兰外径的距离，得到第一组校正数据。上述四个方向为钻井作业中常用的基准方向，其分别代表了以导管中心为基准，过导管中心的十字垂直线与导管壁边缘的交点的方向，即0度、90度、180度、270度四个方向。

步骤104、根据第一组校正数据以及表层套管的半径，对表层套管的中心位置进行校正，以使表层套管的中心与转盘中心重合。

具体的，导管内设置有表层套管，第一组数据中确定了转盘中心到导管外导管法兰外径间的各个距离值，因此只要根据表层套管的半径，可以计算得到表层套管中心与转盘中心对正所需要的调整数据值，根据该调整数据值，对表层套管在导管内的位置进行调整，从而使表层套管的中心与转盘中心重合，实现表层套管固井居中。

本实施例的表层套管固井居中方法，通过在钻井内的导管的周向边沿套设一导管法兰，导管法兰具有与导管法兰的轴线相垂直的第一圆形横截面；将转盘中心投影到第一圆形横截面上，形成第一投影点；测量第一投影点与导管法兰外径之间在0度、90度、180度、270度四个方向上的距离，得到第一组校正数据；其中，0度为导管的后方；90度为节流压井方向；180度为导管的前方；270度为压井管汇方向；导管内设置有表层套管；根据第一组校正数据以及表层套管的半径，对表层套管的中心位置进行校正，以使表层套管的中心与转盘中心重合。实现表层套管居中并实现其居中固井，从本质上解决了因井口不正带来的井控装备和技术套管偏磨等问题，具有很大的实用价值，易推广。

图2为本发明表层套管固井居中方法的实施例二的流程图，如图2所示，在上述实施例一的基础上，本实施例的方法包括：

步骤201、在钻井内的导管的周向边沿套设一导管法兰。

步骤202、将转盘中心投影到第一圆形横截面上，形成第一投影点。

步骤203、测量第一投影点与导管法兰外径之间在0度、90度、180度、270度四个方向上的距离，得到第一组校正数据。

步骤204、在四个方向上，穿过导管分别设置一个顶丝，以使顶丝抵触导管内的表层套管的外壁。

具体的，顶丝的一端用于连接旋拧工具，以调整顶丝插入在导管与表层套管之间的长度，具体到图1b中，顶丝穿过导管法兰内径3对应的导管壁，顶在表层套管外径4上。

步骤205、计算第一组校正数据与表层套管的半径的差值，得到表层套管边缘在四个方向上与导管法兰外径之间的标准距离值。

该标准距离值为表层套管的中心与转盘中心重叠后，表层套管边缘在前述四个方向上与导管法兰外径之间的距离。

步骤206、根据标准距离值，调整四个方向上的顶丝，顶丝推动表层套管移动，以使表层套管移动到转盘中心与表层套管中心重合的位置。

步骤207、对转盘中心与表层套管中心是否重合进行检测，得到转盘中心与表层套管中心的偏距值。

根据标准距离值对表层套管进行调整后，为了保证调整后的准确性，还需要对转盘中心与表层套管中心是否重合进行检测，以得到两者中心的偏距值。偏距是指转盘中心投影到表层套管中心平面上，并与表层套管中心的最大水平距离。具体检测方法可以通过将转盘中心投影到第二圆形横截面上，形成第二投影点；其中，第二圆形横截面为与表层套管的轴线相垂直的圆形横截面。在任一第二圆形横截面上，测量第二投影点与表层套管中心点之间的距离，得到偏距值。

步骤208、若偏距值小于等于预设偏距阈值，将顶丝与导管焊接固定；若偏距值大于预设偏距阈值，调整四个方向上的顶丝，顶丝推动表层套管移动，以使表层套管移动到转盘中心与表层套管中心重合的位置。

具体的，偏距值的标准可以为：偏距值s≤6mm为优秀；偏距值6mm＜s≤10mm为合格；偏距值s＞10mm为不合格。预设偏距阈值为10mm。则当检测得到偏距值s≤6mm，偏距值6mm＜s≤10mm时，将顶丝与导管焊接固定，完成对表层套管的中心位置调整。若偏距值s＞10mm，继续调整四个方向上的顶丝，使顶丝推动表层套管移动，将表层套管移动到转盘中心与表层套管中心重合的位置，直到偏距值在预设偏距阈值的范围内。

进一步的，在对表层套管的中心位置进行校正之前，还可以包括：将强行扶正卡盘设置在表层套管的上部，以对表层套管进行位置固定。具体可以在最后一根表层套管下到位后，将强行扶正卡盘套在表层套管外部，使强行扶正卡盘在转盘面上可以起到强行扶正表层套管的作用，以使表层套管在被调整的过程中保持稳定，不偏斜。具体过程为，首先使用强行扶正卡盘校正表层套管的上部，然后，根据开钻前取的第1组校正数据，即转盘中心垂直下去与压井管汇方、节流管汇方、后方、前方导管法兰外径的距离及表层套管的半径，计算好需调整的数据，调正套管下部。校正前 按图1b所示标注顶正数据(即步骤205中得到的标准距离值)，然后根据顶正数据将表层套管中心顶到与转盘中心在此平面的投影，并帽并紧后点焊固定顶丝，从而将表层套管的下部校正。

进一步地，在表层套管的中心与转盘中心重合后，还可以包括：在表层套管与导管的间隙空间中填充固定材料，以使表层套管相对于导管的位置固定。

具体的，作业过程中在固井完清理圆井内泥浆，根据表层套管头安装高度要求，画线割断导管，取出导管，若导管割口下水泥浆面空100mm以上，则用水泥填满表层套管外环空，该表层套管外环空具体为在表层套管与导管的间隙空间中填充固定材料，该固定材料可以为水泥，以使表层套管相对于导管的位置固定，进一步保证表层套管中心位置不偏移转盘中心的位置。

进一步地，还可以包括：测量第一投影点与井壁之间在前方、压井管汇方向、节流压井方向的距离，得到第二组校正数据；根据第二组校正数据以及表层套管的半径，对表层套管的中心位置进行校正。

在表层套管固井居中的作业过程中，导管有可能会受到各种因素影响而导致位置发生移动，此时可以根据第二组校正数据对表层套管的中心位置进行校正。

进一步地，还可以以转盘中心垂直下去，在井架底座基础面上与压井管汇方、节流压井方、底座工字梁边、后方或前方下工字梁的距离，以供老井加深、试油，或因基础问题重新安井架或圆井坍塌时使用。

进一步地，在对表层套管的中心位置进行校正，以使表层套管的中心与转盘中心重合之后，还可以包括：在表层套管上表面安装表层套管头；检测表层套管头上的法兰面与水平面间的间距值，若间距值大于0.5mm，对与表层套管头结合的表层套管的上表面进行打磨，以使间距值小于等于0.5mm。

具体的，在用水泥填满表层套管外环空间且水泥凝固后，表层套管的中心位置已经固定，此时可以精割表层套管并打磨平断面，割表层套管前大钩放在离转盘内表层套管母接箍以上3-5mm。套管精割后，在表层套管割口断面上放置偏距检验盘，四方用三角尺检验表层套管中心与检验盘中心是否同心，从转盘中心下放铅垂线，在圆井接上铅垂检验偏距。安装表层套管头，待表层套管头安装完后，检验表层套管头上法兰面水平面高、低差数据，高、 低之差小于0.5mm为合格，大于0.5mm为不合格。如果该井重新上钻机作业时，可以以老井口中心为基准画线、定位，确保偏距达到标准。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。