俄羅斯Defyer系列極地凍土層套管鉆井系統(tǒng)
時(shí)間：2020-03-10 18:46
來源：
作者:songxinyuan
凍土層是極地冷海鉆井作業(yè)的難題之一，在鉆井過程中由于鉆頭切削和鉆井液循環(huán)產(chǎn)生的熱量導(dǎo)致凍土層融化，使地層的強(qiáng)度和穩(wěn)定性嚴(yán)重下降，可能造成井壁坍塌、鉆井液漏失、井斜、井口失穩(wěn)下沉等一系列鉆井風(fēng)險(xiǎn)。
俄羅斯在西西伯利亞的凍土層鉆井過程中使用了套管鉆井（drilling with casing，DWC）技術(shù)，DWC技術(shù)可以一趟鉆完成鉆進(jìn)和下套管作業(yè)，不但提高了作業(yè)效率，而且能夠有效解決凍土層鉆井中的井壁失穩(wěn)、井斜和井口下沉等問題，但是DWC技術(shù)由于還存在套管易損壞、環(huán)空間隙小、容易造成堵塞和卡鉆等問題，為此，俄羅斯聯(lián)合威德福公司研發(fā)了Defyer極地凍土層套管鉆井系統(tǒng)，并在俄羅斯Bovanenkovskoe油田凍土層鉆井過程中成功應(yīng)用。
該系統(tǒng)主要應(yīng)用于在極地硬度不高的凍土層，適用于抗壓強(qiáng)度在7000psi以內(nèi)的粘土、砂土和泥質(zhì)粉砂凍土地層。其主要結(jié)構(gòu)和功能包括：
（1）鋼體PDC鉆頭。鉆壓范圍為2t~5t、機(jī)械鉆速30~180rpm、排量25~50L/s，能夠在最大15000psi的高壓地層中鉆進(jìn)（見下圖）；
（2）雙閥套管浮箍。套管浮箍由一個(gè)353mm D級(jí)不銹鋼制作，主要功能是在323.9mm套管注水泥后阻止水泥漿進(jìn)入套管內(nèi)，從而控制水泥塞高度。浮箍的通氣壓力為4500psi，回壓3600psi；
（3）重型Spiraglider扶正器。套管鉆井的扶正器必須擁有足夠的強(qiáng)度來支撐套管和承受長時(shí)間的旋轉(zhuǎn)扭矩， Spiraglider扶正器在鉆井過程中不隨著套管旋轉(zhuǎn)，同時(shí)擁有極強(qiáng)的耐磨性能，在Bovanenkovskoe油田凍土層鉆井過程中使用該5個(gè)扶正器就可以達(dá)到之前10個(gè)扶正器的防斜效果，降低了作業(yè)成本（圖2）。
Defyer系列套管鉆井系統(tǒng)在俄羅斯Bovanenkovskoe油田0~450m厚的凍土層鉆井中進(jìn)行了應(yīng)用，使用直徑324 mm表層導(dǎo)管配合直徑393.7 mm鉆頭進(jìn)行一開鉆進(jìn)，平均凍土層鉆井作業(yè)時(shí)間從4d減少到2d，單井節(jié)約作業(yè)成本超過7萬美元。
DWC技術(shù)通過隔絕鉆井液和淺部地層的直接接觸，能夠有效防止凍土層鉆井過程中井壁失穩(wěn)、井斜和井口下沉等問題，俄羅斯Defyer套管鉆井系列的成功應(yīng)用為強(qiáng)度相對(duì)較低的極地淺部季節(jié)性軟凍土層鉆井提供了一種新的技術(shù)思路，但是對(duì)于硬度較大和軟硬交互的凍土層，套管鉆井工具的可靠性和耐久性面臨極大的考驗(yàn)，尚需進(jìn)行進(jìn)一步的適用性評(píng)估。
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