俄罗斯Defyer系列极地冻土层套管钻井系统
时间：2020-03-10 18:46
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冻土层是极地冷海钻井作业的难题之一，在钻井过程中由于钻头切削和钻井液循环产生的热量导致冻土层融化，使地层的强度和稳定性严重下降，可能造成井壁坍塌、钻井液漏失、井斜、井口失稳下沉等一系列钻井风险。
俄罗斯在西西伯利亚的冻土层钻井过程中使用了套管钻井（drilling with casing，DWC）技术，DWC技术可以一趟钻完成钻进和下套管作业，不但提高了作业效率，而且能够有效解决冻土层钻井中的井壁失稳、井斜和井口下沉等问题，但是DWC技术由于还存在套管易损坏、环空间隙小、容易造成堵塞和卡钻等问题，为此，俄罗斯联合威德福公司研发了Defyer极地冻土层套管钻井系统，并在俄罗斯Bovanenkovskoe油田冻土层钻井过程中成功应用。
该系统主要应用于在极地硬度不高的冻土层，适用于抗压强度在7000psi以内的粘土、砂土和泥质粉砂冻土地层。其主要结构和功能包括：
（1）钢体PDC钻头。钻压范围为2t~5t、机械钻速30~180rpm、排量25~50L/s，能够在最大15000psi的高压地层中钻进（见下图）；
（2）双阀套管浮箍。套管浮箍由一个353mm D级不锈钢制作，主要功能是在323.9mm套管注水泥后阻止水泥浆进入套管内，从而控制水泥塞高度。浮箍的通气压力为4500psi，回压3600psi；
（3）重型Spiraglider扶正器。套管钻井的扶正器必须拥有足够的强度来支撑套管和承受长时间的旋转扭矩， Spiraglider扶正器在钻井过程中不随着套管旋转，同时拥有极强的耐磨性能，在Bovanenkovskoe油田冻土层钻井过程中使用该5个扶正器就可以达到之前10个扶正器的防斜效果，降低了作业成本（图2）。
Defyer系列套管钻井系统在俄罗斯Bovanenkovskoe油田0~450m厚的冻土层钻井中进行了应用，使用直径324 mm表层导管配合直径393.7 mm钻头进行一开钻进，平均冻土层钻井作业时间从4d减少到2d，单井节约作业成本超过7万美元。
DWC技术通过隔绝钻井液和浅部地层的直接接触，能够有效防止冻土层钻井过程中井壁失稳、井斜和井口下沉等问题，俄罗斯Defyer套管钻井系列的成功应用为强度相对较低的极地浅部季节性软冻土层钻井提供了一种新的技术思路，但是对于硬度较大和软硬交互的冻土层，套管钻井工具的可靠性和耐久性面临极大的考验，尚需进行进一步的适用性评估。
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