统后的有效处理问题。 （4）高陡构造高效防斜问题。 （5）提高上部大尺寸井眼和深部井段钻井速度问题。 （6）提高长井段小间隙高密度条件下的固井质量问题。 （7）减少技术套管磨损和破裂后的处理问题。 （8）严重井漏、井塌、缩径的有效处理问题。 （9）含硫气井的安全钻进问题。 （10）高密度（大于2.0g/cm^3）,抗高温(大于150C),抗污
（三）推荐的深井、超深井套管钻头 系列
1、增加套管柱层次的途径
经过文献调研和分析研究，认为有四种途径增加套管柱层 次：
1、增大上部井眼和套管的尺寸 2、钻小井眼可增多套管柱层数 3、采用无接箍套管，缩小相邻套管柱及套管与井眼之间
的间隙 4、优化套管/井眼尺寸组合，设计新的套管钻头系列
2、套管与井眼间隙的研究
•36〃-30〃-24〃- 18 5/8〃-13 3/8〃-9 5/8〃-7〃-4 1/2〃 （沙特阿拉伯Khuff井）
•32〃- 24 1/2〃- 16〃- 13 3/8〃- 9 5/8〃- 7 5/8〃 （德国KTB超深井）12000米
•30〃- 24〃- 20〃- 16〃- 13 3/8〃- 11 3/4〃- 9 5/8〃- 7 5/8〃 （拉丁美洲和墨西哥湾地区）5638米
在数据库中创建了三个主要数据表。
3、改进的套管钻头系列方案
（1）、在20”—13-3/8”之间增加一层16英寸套管（常 规接箍）
3、改进的套管钻头系列方案
（2）、在13-3/8”—9-5/8”之间增加一层11-3/4英寸 尾管（平接箍）
4、新增套管钻头系列方案
（1）20”×14”×10-3/4”×7-5/8”×5-1/2” 主要特点是可以用9-1/2”钻头钻进下入7-5/8”套管。
3、套管柱抗外挤计算
按套管内全部掏空时的泥浆柱压力计算；
4、钻机安全钩载的计算
API建议钻机的最大钩载应比最重套管柱大20%。
5、套管柱可下入深度的计算
•计算方法
– 钻机最大钩载条件下的可下入深度计算：
– 套管接头抗滑扣力条件下的可下入深度计算：
– 套管抗挤强度条件下的可下入深度计算：
6、套管柱可下入深度的计算结果
深井钻井技术
2020年7月19日星期日
主要内容
• 深层钻井的主要技术难点 • 井身结构设计
– 深井超深井套管、钻头系列 – 不同尺寸套管下深能力 – 推荐的深井超深井套管钻头系列 – 套管、钻头数据库 – 井身结构设计方法 – 套管柱强度设计
• 高效破岩工具 • 深井小井眼钻井技术 • 深井复杂事故监测技术
目前，我国深井、超深井钻井中普遍采用的套管 结构程序为：20”—13 3/8”—9 5/8” —7”—5” ，少数陆地超深井和海洋钻井已采用 30”—20”—13 3/8”—9 5/8” —7” —5”的套管程序。
海洋复杂深井套管、钻头系列
（36 ” ）30 ”-（26 ” ）20 ” -（17 1/2 ” ）13 3/8 ”-（14 ” ）11 3/4 ” -（12 1/4 ”）9 5/8 ”-（8 1/2 ” ）7 ” -（6 ” ）4 1/2 ”
•20〃-13 3/8〃- 10 3/4〃- 7 5/8〃- 5〃 （美国西德克萨斯、俄克拉何马等地区）6900米
• 36〃- 26〃- 20〃- 16〃- 10 3/4〃- 7 3/4〃-5〃 （美国加利福尼亚最深井943-29R井）7445米
•30〃- 20〃- 16〃- 11 7/8〃- 9 7/8〃- 7 3/4〃-5 1/2〃 （美国怀俄明） 7582米
（二）不同尺寸套管的下深能力
1、影响套管下深能力的因素
• 套管下深能力：指各种尺寸套管在不同约束条件下可 下入的最大深度。
• 约束条件： –钻机起重能力 –套管接头的连接强度 –套管的抗外挤强度
2、套管柱的轴向载荷计算
1、套管柱自重产生的轴向力计算 2、井壁摩阻力的计算 3、泥浆摩阻力的计算模型 4、注水泥引起的套管柱附加拉力 5、套管弯曲引起的附加拉力
• 间隙大小对钻井的影响
– 间隙过大：将明显增加钻井成本；影响水泥浆顶替 效率，增加固井成本。
– 间隙过小：固井质量难以保证；不利于下套管作业 ；下套管的压力激动易压裂地层。
（1）、固井对套管与井眼间隙的要求 （2）、波动压力对套管与井眼间隙的要求 （3）、其它因素对套管与井眼间隙的影响 （4）、国内（2）20”×16”×11-7/8”×9-7/8”×7-5/8”×5-1/2”
4、新增套管钻头系列方案
（3）24”×18-5/8”×14”×10-3/4”×7-5/8”×5-1/2” 全井可以不使用偏心钻头。
（四）套管钻头数据库
数据库中已录入套管数据2948条，；钻头数据2079条，基本 覆盖了国内钻井需要的所有套管及钻头数据。
染钻井液问题。
表1 我国复杂地质条件新区第一口深探井钻井情况
表2 美国复杂地质条件初探井钻井情况
二、井身结构设计
目前国内深井井身结构设计的问题
• 套管与钻头系列单一 • 设计目标及方法有待改进 • 套管柱强度设计需考虑温度和三维受力问题
（一）深井超深井套管、钻头系列
1、国内常用深井超深井套管、钻头系列
一、深层钻井的主要技术难点
复杂地质条件下深探井和超深探井的难点主要有 以下三个方面：
1、探井具有地质不确定性，新区第一口探井的地质不确 定程度更大。
2、现有钻井技术不完全适应复杂地质条件深探井钻井的 要求。
3、深井钻井主要装备技术性能差，比较陈旧。
克服技术难点需要解决的问题
（1）提高地层压力和地应力预测监测的精度问题 （2）确定复杂地质条件下深探井合理井身结构问题。 （3）一旦同一裸眼井段内打开两套或更多套地层压力系
在14＂ 井眼用8 3/4＂×12 1/4＂ ×14＂偏心 钻头钻进，11 3/4＂ 尾管采用无接箍套管，在12 1/4 ＂井眼段，用7 7/8＂ ×10 5/8＂×12 1/4＂ 偏心钻 头钻进。9 5/8＂套管柱的上部用普通接箍的套管，进 入11 3/4＂尾管及以下井眼的套管为无接箍套管。
2、国外深井超深井套管、钻头系列