俄羅斯Defyer系列極地凍土層套管鉆井系統
時間：2020-03-10 18:46
來源：
作者:songxinyuan
凍土層是極地冷海鉆井作業的難題之一，在鉆井過程中由于鉆頭切削和鉆井液循環產生的熱量導致凍土層融化，使地層的強度和穩定性嚴重下降，可能造成井壁坍塌、鉆井液漏失、井斜、井口失穩下沉等一系列鉆井風險。
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，DWC技術可以一趟鉆完成鉆進和下套管作業，不但提高了作業效率，而且能夠有效解決凍土層鉆井中的井壁失穩、井斜和井口下沉等問題，但是DWC技術由于還存在套管易損壞、環空間隙小、容易造成堵塞和卡鉆等問題，為此，俄羅斯聯合威德福公司研發了Defyer極地凍土層套管鉆井系統，并在俄羅斯Bovanenkovskoe油田凍土層鉆井過程中成功應用。
該系統主要應用于在極地硬度不高的凍土層，適用于抗壓強度在7000psi以內的粘土、砂土和泥質粉砂凍土地層。其主要結構和功能包括：
（1）鋼體PDC鉆頭。鉆壓范圍為2t~5t、機械鉆速30~180rpm、排量25~50L/s，能夠在最大15000psi的高壓地層中鉆進（見下圖）；
（2）雙閥套管浮箍。套管浮箍由一個353mm D級不銹鋼制作，主要功能是在323.9mm套管注水泥后阻止水泥漿進入套管內，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度來支撐套管和承受長時間的旋轉扭矩， Spiraglider扶正器在鉆井過程中不隨著套管旋轉，同時擁有極強的耐磨性能，在Bovanenkovskoe油田凍土層鉆井過程中使用該5個扶正器就可以達到之前10個扶正器的防斜效果，降低了作業成本（圖2）。
Defyer系列套管鉆井系統在俄羅斯Bovanenkovskoe油田0~450m厚的凍土層鉆井中進行了應用，使用直徑324 mm表層導管配合直徑393.7 mm鉆頭進行一開鉆進，平均凍土層鉆井作業時間從4d減少到2d，單井節約作業成本超過7萬美元。
DWC技術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、井斜和井口下沉等問題，俄羅斯Defyer套管鉆井系列的成功應用為強度相對較低的極地淺部季節性軟凍土層鉆井提供了一種新的技術思路，但是對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，尚需進行進一步的適用性評估。
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