[发明专利]利用旋扣水龙头进行下套管作业的装置及方法

说明书

本发明公开了一种利用旋扣水龙头进行下套管作业的装置，包括大钩主钩体、设于钻台上的钻台卡瓦，其特征在于，还包括：悬挂于所述大钩主钩体上的旋扣水龙头、与所述旋扣水龙头底端可拆卸固接的套管夹持头、通过钢丝绳悬挂于所述旋扣水龙头上且位于所述旋扣水龙头和所述套管夹持头下方的套管吊卡、液压套管钳，其中，旋扣水龙头包括普通水龙头和与所述普通水龙头可拆卸设置的旋扣器。本发明针对没有配备顶驱的钻机，通过旋扣水龙头及套管夹持头的配合设置，具有根据需要及时旋转套管柱和循环泥浆，提高了生产效率和安全性，提高了下套管成功率的有益效果。

技术领域

本发明涉及石油固井技术领域。更具体地说，本发明涉及一种利用旋扣水龙头进行下套管作业的装置及方法。

背景技术

根据钻井井身结构设计要求，每次阶段完钻后，为加固井壁和封隔油、水、气层，需要下套管，并进行固井作业，以保证继续安全钻进、合理开采油气。下套管是将每根长度约10米的套管，一根一根地连接在一起组成套管柱，按照设计要求下放到裸眼井的预定深度的作业；固井作业是在套管柱与井壁之间注入水泥浆，水泥浆凝固后把套管柱固定在井壁上。据统计，下套管作业占一口井总钻井时间的12～20％。下套管作业由专门的“套管作业队”来完成。

参阅图1。传统下套管设备主要包括：钻台上用于固定下端套管柱2的钻台卡瓦1(主要用于在石油钻井起、下钻作业时，具有自动卡持、松开钻柱的功能)；用于旋紧(松)套管扣的液压套管钳3；用于提升套管单根5(用于与套管柱2的顶端通过套管扣连接并下方形成新的套管柱2)的套管吊卡4；用于断续灌注泥浆的开放式灌泥浆装置6；用于提升整个套管柱2的上部卡瓦7(其为上部气动卡瓦、上部手动卡瓦中的一种)；用于悬挂上部卡瓦7的吊环8；用于悬挂吊环8的大钩9等。其中，连接每一根套管的流程是：

步骤1a、使用套管吊卡4提升套管单根5；

步骤2a、套管单根5与下部套管柱2对扣，使用液压套管钳3旋转顶部套管单根5的套管扣，使顶部套管单根5与套管柱固接；

步骤3a、启动上部卡瓦7，夹持套管单根5，松开下部钻台卡瓦1，使上部卡瓦7支撑套管柱(新的套管柱)的全部重量，下放套管柱至预定位置，使用钻台卡瓦1固定套管柱，松开上部卡瓦7，其中，在下放套管柱的过程中按要求通过开放式灌泥浆装置6及时向套管柱内灌注泥浆，至完成一根套管下入井内；

步骤4a、重复步骤1a-3a，直至把全部套管连接并下放到井底。

然而，在钻井过程中，传统下套管的方法能够有效地将套管单根连接在一起形成套管柱并下入井内，但存在不足：1)悬挂在井眼中的套管柱不能旋转；2)不能根据需要随时循环泥浆；3)套管下入时需要专门的灌浆设备(例如：开放式灌泥浆装置6)；4)对于大斜度井、水平井，由于摩擦力大，套管下入困难。故而，一旦完钻后的井眼(尤其是裸眼)出现缩径、坍塌、岩屑沉淀等问题，不能及时通过循环泥浆、旋转套管等措施有效解决，就可能导致套管无法正常下到井底，影响下套管作业进程，且套管就很难下到设计位置，强行压入，存在风险及安全隐患，而且有可能需要起出套管，用钻杆通井后再次下入套管，非常麻烦，严重影响钻井时效；

基于传统下套管作业的以上局限性，各国石油钻井公司积极研究更安全、高效的下套管作业方法及装备，个别公司的产品已经得到成功应用。但是，所有这些下套管作业方法及装备都是基于顶驱来实现的。由于成本问题，目前大部分钻机都没有配备顶驱，特别是国内陆上油田钻井装备。鉴于此，针对国内大部分钻机都没有配备顶驱的实际状况，有必要研究无顶驱情况下的下套管作业方法。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种利用旋扣水龙头进行下套管作业的装置，针对没有配备顶驱的钻机，通过旋扣水龙头及套管夹持头的配合设置，解决现有装置下套管不及时循环泥浆、旋转套管的问题。