程林

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在地質(zhì)勘探中，很多情況下要到達(dá)地質(zhì)比較復(fù)雜的第四系地層，而且還時(shí)常會(huì)遇到風(fēng)化和熔斷較為嚴(yán)重的軟層、斷裂帶等。在這種復(fù)雜的地質(zhì)中鉆井很容易出現(xiàn)異物流落和坍塌的問(wèn)題，因此需要采用跟套管技術(shù)來(lái)解決。跟套管技術(shù)在復(fù)雜的地層鉆探中有著廣泛的應(yīng)用，如高壓旋噴施工、礦產(chǎn)勘探、工程地質(zhì)勘察等，實(shí)際的應(yīng)用中也取得了較好的效果。但是目前跟套管技術(shù)在石油領(lǐng)域的應(yīng)用還較少，因此可創(chuàng)新的將其用于石油鉆井中，以此來(lái)針對(duì)性解決易漏、易垮地形的鉆井問(wèn)題。

1 跟套管技術(shù)簡(jiǎn)介

跟套管技術(shù)已經(jīng)發(fā)了一段時(shí)間，目前其技術(shù)已經(jīng)較為成熟，應(yīng)用的范圍也較廣。結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況，跟套管技術(shù)的常見(jiàn)應(yīng)用主要有以下幾種：

斑加鉆跟套管鉆進(jìn)。該技術(shù)通常只用于鉆淺孔，在套管的頂部設(shè)置平臺(tái)，在平臺(tái)上人工操作鉆桿，從套管內(nèi)向下鉆進(jìn)。

偏心擴(kuò)底式跟套管鉆進(jìn)。該項(xiàng)技術(shù)常用的是潛孔錘，從套管內(nèi)下到孔底，在底部安裝有偏心式的擴(kuò)底鉆頭，這樣鉆孔就會(huì)略大于套管，當(dāng)潛孔錘在沖擊時(shí)就會(huì)帶動(dòng)套管同時(shí)跟進(jìn)。

同心式跟套管鉆進(jìn)。該技術(shù)是在套管的底部安裝換裝鉆頭和管鞋，用鋼絲繩將其固定承插，在管套內(nèi)放入潛孔錘和導(dǎo)向鉆頭，當(dāng)潛孔錘對(duì)導(dǎo)向鉆頭沖擊時(shí)會(huì)帶動(dòng)套管一起鉆進(jìn)。

頂驅(qū)式跟套管鉆進(jìn)。頂驅(qū)式跟套管鉆進(jìn)是在鉆桿的頂部安裝沖擊機(jī)構(gòu)，這樣就能實(shí)現(xiàn)在管套內(nèi)超前鉆孔。當(dāng)鉆機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)會(huì)驅(qū)動(dòng)套管同時(shí)的回轉(zhuǎn)跟進(jìn)。

頂居式跟套管鉆進(jìn)。頂居式跟套管鉆進(jìn)技術(shù)是首先用搓管機(jī)將套管鉆入一定的深度，在套管頂部用液壓驅(qū)動(dòng)鉆頭，這樣就可在套管內(nèi)反循環(huán)向下鉆進(jìn)排渣，套管在液壓機(jī)的驅(qū)動(dòng)下跟進(jìn)。

水域微型頂居式跟套管鉆進(jìn)。水域微型頂居式跟套管鉆進(jìn)是將套管穿過(guò)甲板后插入水底，通過(guò)輕型的鉆機(jī)取樣，如圖1所示。一般而言，水域微型頂居式跟套管鉆進(jìn)主要是用于水域的鉆探，可隨著鉆孔的深入跟進(jìn)套管。

圖1 水域微型頂居式鉆機(jī)

（7）水平孔屏蔽跟套管技術(shù)。如圖2所示，為水平孔屏蔽跟套管鉆進(jìn)示意圖，這種工藝適用于垂直孔的鉆進(jìn)，鉆桿與套管可以同時(shí)回轉(zhuǎn)，也能分別回轉(zhuǎn)。

圖2 水平孔屏蔽跟套管鉆進(jìn)示意圖1—回轉(zhuǎn)器；2—導(dǎo)向器；3—套管卡盤(pán)，4—鉆桿卡盤(pán)，5—操作臺(tái)，6—注油器，7—套管，8—鉆桿，9—潛孔錘，10—套管鉆頭，11—?dú)恺堫^，12—送氣管，13—制動(dòng)器，14為機(jī)架。

除上述的幾種跟套管技術(shù)外，還有旋轉(zhuǎn)鉆跟套管技術(shù)、雙回旋驅(qū)動(dòng)跟套管技術(shù)等。隨著相關(guān)技術(shù)的不斷完善，跟套管技術(shù)的種類(lèi)越來(lái)越多，而且其應(yīng)用的領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際情況，跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在河灘、人工填土地鉆探等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。而且很多著名的工程都采用了跟套管鉆進(jìn)技術(shù)，如四川鹽源金河大橋錨固工程、新疆烏奎高速公路風(fēng)層采空區(qū)注漿孔施工等，這些實(shí)例都說(shuō)明了跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的廣泛性與潛在市場(chǎng)。

2 石油鉆井設(shè)備工具及工藝

在石油鉆井的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)井壁坍塌的問(wèn)題，而且還有鉆頭被埋的現(xiàn)象，這就導(dǎo)致施工受到極大影響。因此可將跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在石油鉆井中，針對(duì)性的改進(jìn)相關(guān)設(shè)備與工藝。

2.1 設(shè)備的改進(jìn)

首先對(duì)于轉(zhuǎn)盤(pán)部分而言，它主要作用是傳遞動(dòng)力，應(yīng)用在石油鉆井時(shí)可將方補(bǔ)心裝置替換成液壓夾緊裝置，以此將動(dòng)力傳遞給鉆桿和鉆頭，也能方便套管的順利放下。當(dāng)然，這需要對(duì)設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，增加液壓裝置的控制開(kāi)關(guān)。其次，鉆鋌也要針對(duì)性的改進(jìn)，這是為了在鉆進(jìn)時(shí)將套管順利的放下。相應(yīng)的改進(jìn)可在鉆井下安裝連接裝置，同時(shí)增加鎖緊的設(shè)備。這樣就能將連接裝置每個(gè)部位都固定，而且也能避免連接裝置和套管連接件的碰撞。再者是對(duì)套管的改進(jìn)，這是因?yàn)槭豌@井的套管與普通套管有一定的差異，需要在套管內(nèi)部留一個(gè)平段。以此方便鉆鋌連接裝置和套管的連接。最后是對(duì)鉆頭的改進(jìn)，相應(yīng)的改進(jìn)是為了鉆頭能夠從套管中順利的取出，在這方面可采用收縮鉆頭，其他的配套設(shè)施不用做出改變。

2.2 設(shè)備工作原理

跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在石油鉆井中需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)鉆柱做鉆進(jìn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其下方連接的裝置會(huì)向下動(dòng)作，這時(shí)裝置的滾珠就能把連接裝置的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變化為垂直運(yùn)動(dòng)，而且還能預(yù)防鉆頭與套管之間的撞擊磨損，實(shí)現(xiàn)套管與鉆進(jìn)的同步進(jìn)行。當(dāng)然，還需要在連接裝置上開(kāi)孔，這是為了方便鉆井液的循環(huán)、隨著鉆井深度的不斷增加，套管也會(huì)下降跟進(jìn)，當(dāng)整個(gè)工程完工時(shí)將鉆頭從套管中取出即可。

2.3 跟套管鉆進(jìn)流程設(shè)計(jì)

跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在鉆井中應(yīng)用與傳統(tǒng)的技術(shù)基本相同，首先需對(duì)連接裝置進(jìn)行確認(rèn)，在鉆鋌的什么位置安裝連接要根據(jù)鉆頭的長(zhǎng)度確定，校核好位置后才能固定連接裝置。其次，當(dāng)鉆進(jìn)到一定深度后，需增加一跟套管時(shí)，需控制將井臺(tái)的轉(zhuǎn)盤(pán)液壓夾緊裝置放開(kāi)，放入一跟套管后再夾緊，然后按照此操作循環(huán)。之后在鉆井工程完工后把鉆頭縮小，提鉆桿時(shí)鉆頭會(huì)隨著鉆桿一同上升，最后用水泥固定。

從上述的分析可以看出，將跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在使用鉆井中所需的設(shè)備改動(dòng)并不大，相應(yīng)的工作原理也較為簡(jiǎn)單，只需對(duì)關(guān)鍵的設(shè)備進(jìn)行改裝就可實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。而且從實(shí)際來(lái)看，目前也有部分石油企業(yè)在鉆井時(shí)應(yīng)用了跟套管鉆進(jìn)技術(shù)整體取得了良好的效果。因此在后續(xù)的發(fā)展中，可進(jìn)一步強(qiáng)化跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在石油鉆井中的應(yīng)用，為石油鉆井工程的開(kāi)展提供強(qiáng)有力的支持。

3 石油鉆井中跟套管鉆進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用

在傳統(tǒng)的石油鉆井中，由于地質(zhì)原因很容易發(fā)生井壁坍塌的問(wèn)題，鉆頭被埋的事故也時(shí)常發(fā)生。但是將跟套管鉆進(jìn)技術(shù)引入石油鉆井中可很好的解決這一問(wèn)題，通過(guò)合理的改裝能增強(qiáng)石油鉆井的穩(wěn)定性。當(dāng)然，相應(yīng)的套管設(shè)備等都要作出調(diào)整和改進(jìn)，這樣才能更好的應(yīng)用跟套管鉆進(jìn)技術(shù)。

應(yīng)用跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在進(jìn)行向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，鉆具沒(méi)有另一方面的阻礙，其工作效率相對(duì)較高。而且鉆探過(guò)程中，泥漿從鉆桿和管套縫隙中流出，這樣避免了噴涌液體對(duì)井壁的沖刷，由此減少了井壁坍塌的幾率，可增強(qiáng)石油鉆井的安全性。除此之外，應(yīng)用跟套管技術(shù)保護(hù)井壁可有效預(yù)防疾病坍塌的危險(xiǎn)，特別是在不穩(wěn)定地層的鉆井中，能夠起到極強(qiáng)的保護(hù)作用。這樣就能為石油鉆井作業(yè)的開(kāi)展提供強(qiáng)有力的支持，讓石油行業(yè)創(chuàng)造更多的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

在石油鉆井的過(guò)程中，一旦發(fā)生井壁坍塌的問(wèn)題，首先會(huì)造成鉆井作業(yè)的延誤，而且還會(huì)增加鉆井液流動(dòng)的阻力，導(dǎo)致作業(yè)成本增加。其次，發(fā)生井壁坍塌后會(huì)增加鉆井液當(dāng)量環(huán)控密度和對(duì)地層的壓力，這時(shí)鉆頭的轉(zhuǎn)速也會(huì)降低，很容易形成卡鉆的事故。特別是對(duì)于復(fù)雜的井下情況而言，當(dāng)發(fā)生緊壁坍塌后會(huì)形成惡性循環(huán)，很有可能導(dǎo)致井眼的報(bào)廢。因此在石油鉆井中十分關(guān)注井壁的防護(hù)。而跟套管鉆進(jìn)技術(shù)是在鉆桿和井壁之間增加防護(hù)，這樣就能有效的起到防護(hù)作用，一方面避免鉆井液、鉆桿等對(duì)井壁的損傷，另一方面還能起到支撐防護(hù)的作用。因此在石油鉆井中引入跟套管鉆進(jìn)技術(shù)有著極強(qiáng)的可行性和實(shí)用性，后續(xù)還可加大相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，以此為石油鉆井作業(yè)的開(kāi)展提供強(qiáng)有力支持。

4 石油鉆井中跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

跟套管鉆進(jìn)技術(shù)能夠解決常規(guī)鉆孔過(guò)程中出現(xiàn)的孔壁坍塌、堵孔以及難以成孔的問(wèn)題，特別是在特殊地質(zhì)的鉆井中，跟套管技術(shù)能預(yù)防鉆桿與井壁間的摩擦，這樣向下鉆進(jìn)的阻力能夠有效的減少，這就延長(zhǎng)了設(shè)備使用的壽命，而且也能減少事故的發(fā)生。

由于跟套管鉆進(jìn)的外套采用浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，所以它不會(huì)跟鉆具運(yùn)動(dòng)，也不會(huì)出現(xiàn)摩擦阻力。從實(shí)際的應(yīng)用來(lái)看，跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在復(fù)雜地質(zhì)條件下有著極好的效果，不僅鉆進(jìn)的速度可提升一倍左右，而且也能減少鉆井噴涌液對(duì)井壁的傷害，降低鉆井工程的成本。我國(guó)原本的跟套管技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定的落后性，但是近幾年隨著技術(shù)的不斷更新迭代，跟套管技術(shù)有了顯著的提升，在地質(zhì)勘探、石油鉆井等領(lǐng)域有著較為廣泛的應(yīng)用，而且也獲得了社會(huì)的廣泛好評(píng)。特別是對(duì)于石油鉆探工程而言，在第四系地層的鉆探中，跟套管技術(shù)能夠解決多項(xiàng)難題，對(duì)于提升鉆井穩(wěn)定性有著重要的意義。

從上述的分析可以看出，跟套管鉆井技術(shù)在石油鉆井工程中的應(yīng)用有著極強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，不僅能節(jié)省成本，而且也能減少施工對(duì)環(huán)境的破壞。因此兩者的結(jié)合有著較好的工程應(yīng)用前景，能夠解決石油鉆井中面臨的技術(shù)難題。但是從當(dāng)前的實(shí)際情況來(lái)看，在石油鉆井中引入跟套管鉆進(jìn)技術(shù)的實(shí)例還較少，兩者的結(jié)合并不緊密。因此在后續(xù)的發(fā)展中需進(jìn)一步強(qiáng)化技術(shù)的引入，相關(guān)的研發(fā)機(jī)構(gòu)做好技術(shù)支撐，設(shè)備與工藝也要作出相應(yīng)的調(diào)整，以此為跟套管鉆井技術(shù)應(yīng)用在石油鉆井中奠定良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)束語(yǔ)

在傳統(tǒng)的石油鉆井中，由于地質(zhì)情況較為復(fù)雜，常常會(huì)出現(xiàn)井壁坍塌的問(wèn)題，不僅影響施工的進(jìn)度，而且還會(huì)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失。跟套管鉆進(jìn)技術(shù)在解決井壁坍塌方面有著極大的優(yōu)勢(shì)，而且它在相關(guān)領(lǐng)域也有一定的應(yīng)用，因此可通過(guò)設(shè)備與工藝的改進(jìn)將跟套管鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用在石油鉆井中，不僅能夠提升石油鉆井的安全性，而且還能達(dá)到節(jié)省成本的目的。