套管安装流程主要包括:安装前准备、钻孔修整、下管作业等。

(一)套管及机具下孔前的检查与准备

1.套管串质量检查

1)检查现场套管材质是否符合设计要求;

2)检查套管及接头、接箍螺纹加工质量,用螺纹规抽检螺纹松紧程度;

3)用内径规逐根检查套管内径是否符合要求,检查套管的弯曲度,将不合规格的套管剔除;

4)检查下入套管附件(扶正器、套管座和套管浮力装置)是否符合要求。

2.清洗套管螺纹,安装接头

对下入孔的套管及接头螺纹全部进行清洗,并涂上螺纹粘结剂,装好拧紧套管接头。

3.认真丈量匹配下孔套管

逐根丈量下孔套管,并编号,复核,记录,配置好短节。

4.配置套管扶正器

根据下孔套管串扶正器间距设计,配置好扶正器,并在已编号的套管上标记扶正器安装位置。

5.检查下孔套管装备与工具

检查下套管所需的升降系统、夹持工具的安全可靠性和仪表的灵敏性。

(二)下套管前的修整

1.套管座下放位置的确定

为了使套管底部能座牢靠,套管座应尽量选择坐落在相对完整坚硬的地层上。若难以满足,应先用水泥固结套管座位置,然后再下套管。如果套管用水泥固孔,可以同步固牢。

2.钻孔扩孔、修孔

一般在下套管前都要进行扩孔,扩孔直径根据设计及固孔要求而定。如果钻孔不需要扩孔,应采用刚满长钻具(长度一般不少于10m)同径修整孔壁(又称划眼),扫除厚泥皮,确保下套管顺畅。

3.钻进导向及沉渣孔

为了防止下套管过程中,套管和扶正器擦刮孔壁造成掉块、泥皮及沉渣落入孔底,影响套管准确下到设定位置,下套管前须在孔底钻一小直径沉渣孔,亦作为下套管后换径钻进的导向孔。其直径一般要小于所下套管内径1～2级,深度5～10m为宜。

4.调整泥浆冲洗孔底

下套管前必须调整孔内泥浆性能,使泥浆性能既达到稳定孔壁要求,又能满足下管固孔要求。钻孔替换泥浆时,要逐渐进行,泥浆性能差异不能悬殊太大,以防孔壁失稳。钻孔换浆后要加强循环和地表净化,同时冲孔排清孔底沉渣。

5.试下套管

钻孔整修程序完成之后可进行试下套管,套管串下入长度一般为20～30m。试下套管时,不宜带扶正器,套管底部需带引鞋装置。

(三)下套管程序与工艺

1.组配套管串

套管串由套管引鞋、套管座、套管短节、浮力装置(回压凡尔)、扶正器、套管体与套管接箍等组成。下套管前应认真组装好套管串部件,并在孔口用水泵进行试验,尤其是浮力装置中回压凡尔的密封性、可靠性。一般钻孔较浅、下入套管重量较轻(小于15t)时,可以不装浮力装置。

2.套管接头密封与防回扣措施

每根下入的套管螺纹连接部位应涂抹高强力粘结剂(环氧树脂或厌氧胶)并拧紧丝扣,以增加密封性、螺纹连接强度和防止钻进过程中回扣。活动内套管也应在套管座处设计防回扣装置。

3.套管扶正器的安放

下套管时,应按设计要求安放扶正器。如果是外平式套管,尽量不要把扶正器直接焊死在套管上,应焊接上下限位挡头,给扶正器留一定的上下活动距离,使得套管下放局部遇卡及上下活动、转动套管时不会破坏扶正器。

4.套管串下放作业要点

1)套管串下放时,必须按编号下入并认真记录,个别套管需替换的,要记录好更换位置。

2)套管下放时要慢、稳,遇阻时不能猛墩和强拉,应缓慢上下活动,必要时送泥浆循环冲孔。

3)如套管串下部装有浮力装置,套管串下到设计位置时,套管内要回灌冲洗液以平衡管内外压力和套管浮力。

4)套管串准确下到预定位置后,应上提0.3～0.5m,孔口卡牢对上机上主杆,用大泵量泥浆冲孔排除沉渣和泥皮,并调整泥浆,逐渐替浆。

5)如套管串下入预定位置后不需要用水泥固孔,应往孔内泵入含砂量小于0.2%的优质高分子化学泥浆或高分子无固相冲洗液,以充填套管串与孔壁环空间隙,再将套管串底座落实在预定位置,这样有利于钻进过程中的减震及后续套管起拔。

6)套管串下到预定位置,钻孔替浆后,应吊起套管串总重量的80%并固定于孔口套管密封装置上,下部套管座(鞋)承载套管串20%的重量。

7)套管串下孔结束后,可转入下步工序(水泥固孔或扫水泥塞、钻浮力塞、下入内活动套管、钻进等作业程序)。

8)内活动套管串的下入工艺基本与外套管串下入程序相似。重点是内活动套管串上下密封和扶正、减震,同时套管间环状间隙也要配制无固相高分子填充液灌入,利于活动套管提拔和抗震。

9)尾管的下入工艺与上述流程基本一致。重点是尾管悬挂机构要安全可靠,下至上层套管串底部时务必卡固牢靠,反丢尾管前后要准确称重并观察泵压力表变化,以准确判断是否丢尾管成功。

5.膨胀套管下入及膨胀工艺流程

不同类型膨胀套管的膨胀方法及下入工艺有所差异,下面以实体膨胀管、由上至下膨胀方法为例,介绍膨胀套管下入及膨胀工艺流程。

1)下入套管刮泥器,将整个计划安放膨胀管的孔段刮洗干净

2)将通径规由上至下放入,确保套管内径比膨胀管外径大,如果钻孔直径没有达到要求还需下入扩孔钻头进行扩孔

3)将膨胀管下到预定位置并上下活动数次,校正膨胀管的下放深度,在一定泵压下循环泥浆,加压使坐定矛张开,然后上提全部钻具重量,继续循环泥浆

4)顺时针方向回转钻具,将转速逐渐增加至60r/min,将泵压增加到一定值,保压1min,然后停止回转与循环。等待5min使坐定矛泄压。上提、下压钻具,以检查坐定矛是否坐定结实

5)向钻具内投钢球,等钢球到位后慢慢增加泵压将剪切销剪断,停泵并将钻具上提0.6～0.9m,以便泄压,泄压后将钻具下放到原位

6)开泵,在一定泵压下循环泥浆,同时顺时针回转钻具并逐渐将转速增至100r/min。将泵压逐渐增大到一定值,并以0.9～1.2m/min的速度上提钻具,直到扭矩与上提力明显减少。此时停止回转与循环,并将全部钻具提出孔外

7)将组装好的膨胀工具接在钻杆下部,下放到膨胀管的顶部加压,到位后上提膨胀工具0.3m

8)在一定泵压下循环泥浆,同时顺时针回转钻杆并逐渐将转速增至100r/min。逐渐增大泵量使泵压达一定值后以0.9～1.2m/min的速度向下使膨胀管膨胀,此时扭矩与钻压都将增大。继续膨胀作业直到扭矩与钻压消失(表明已膨胀完毕),停止回转与循环

9)将膨胀工具提出井外,根据要求随后可进行膨胀管内径测量和耐压试验