水下套管悬挂器螺纹连接强度分析

为保证油田的正常钻采作业,分析了水下套管悬挂器螺纹的连接强度。结果表明,套管悬挂器与套管螺纹连接组合中,最大应力出现在螺纹最后1扣,此处最容易发生屈服;内压对螺纹连接强度有较大影响,一定的内压值可以提高螺纹连接的强度;内压为20MPa时,套管挂与套管螺纹等效应力最大;内压大于20MPa时,内压对等效应力的影响有逐渐降低的趋势;随着压力等级的递增,套管螺纹等效应力在整个螺纹段更加均匀。     

普光气田非标套管应用可行性分析

根据普光气田地应力情况和套管柱结构分析,对非标套管柱在高地应力作用下的受力和变形规律进行了模拟计算分析。研究结果表明:均匀外压作用下套管壁厚从8.98mm增加到15.11mm时,抗挤强度增加51.75MPa,增大270%;非均匀外压作用下,套管抗挤强度较均匀外压条件相比有一定程度降低,壁厚13.84mm套管抗挤强度可降低60%。现场安全应用证明了非标套管在普光气田的可行性,对普光气田的安全高效开发具有重要意义。     

非标全通径高压尾管悬挂器的研制与应用

针对龙004-X1井?365.1 mm套管悬挂273.05 mm套管的固井需求,研制了XG70 365×273非标全通径高压尾管悬挂器。通过室内性能测试和现场成功应用表明,该悬挂器设计科学、结构合理、性能可靠、操作简单,具有悬挂负荷大、可不严格找"中和点"倒扣丢手、胶塞碰压自锁、后期无需钻件等特点,各项技术指标达到国外同类产品水平,具有广泛的推广应用前景。     

超深井套管悬挂支撑系统承载性能研究

油气开发趋势决定井深越来越深、压力越来越高,对套管头悬挂器结构强度提出了更高的要求,悬挂器系统结构直接影响套管头作业安全。基于重载、高压套管头本体和悬挂器支撑环结构,借助有限元仿真分析软件,在对支撑环斜角进行参数优选基础上,研究不同载荷下所优选支撑环系统结构的力学行为,并经试验证实所设计的套管头支撑环系统能够满足悬重3 000kN、耐压140MPa套管头设计要求,为相似套管头悬挂器支撑环承载性能研究及结构优化提供借鉴。     

深井尾管悬挂器强度分析及悬挂载荷计算

尾管悬挂器是深井、超深井和侧钻井重要的完井井下工具,同其他井下工具相比,要求更安全可靠。研究了尾管悬挂器坐挂后卡瓦与套管的接触力学行为,推导了悬挂器卡瓦和外层套管的强度校核数学公式,提出了卡瓦优化设计方法,计算了深井中尾管悬挂器的额定悬挂载荷。可为尾管悬挂器的优化设计和油田选择使用提供参考。     

?406.4mm尾管悬挂技术在深水钻井中的应用

针对深水钻井水下井口系统的表层套管尺寸限制后续套管层次的问题,介绍了?406.4 mm超大尺寸尾管悬挂技术以及与其对应的注水泥工艺。悬挂装置由承载环和配套的悬挂器组成,承载环最大外径508 mm,最小内径445.8 mm,出厂前预制在?508 mm套管上;配套的悬挂器上卡环坐入?508 mm套管承载环上的对应卡槽内,连接?406.4 mm尾管串。对作业过程中可能出现的一些问题进行了分析总结,提出了建议。该技术有助于优化井身结构,从而更好地应对复杂地层钻井难题,对今后类似井的作业具有很好的借鉴作用。     

双向卡瓦大通径悬挂器的研制及应用

针对我国现有悬挂器结构普遍存在密封性能差、易提前坐封、易发生倒不开扣、卡瓦装置不合理和内径不能满足膨胀筛管膨胀工具串通过等问题,研制了双向卡瓦大通径悬挂器。该悬挂器由双向卡瓦坐封机构、密封部件和防自动解封机构等部分组成。与常规悬挂器相比,采用双向卡瓦坐封机构,坐封后工作状态锚定可靠;采用密封环设计,保证了悬挂器和套管环空的液压隔离;送入工具回收采用机械旋转倒扣螺母方式,使悬挂器内通径达到124 mm。现场试验情况表明,该悬挂器操作简单,坐封可靠,密封能力达到30 MPa,悬挂器内径允许膨胀筛管膨胀工具串通过,适合膨胀筛管防砂完井作业。     

压力平衡式尾管悬挂器在川西水平井的应用

为解决川西中浅层水平井?139.7 mm油层套管下入困难或下入不到位的问题，研究新型的压力平衡式尾管悬挂器。结合压力平衡式尾管悬挂器的原理和特点分析，先后进行了现场适应性评价试验及整机的现场应用。结果表明，核心的球座式胶塞系统在钻井液密度2.0 g/cm3、固含37 %的环境下，经1.8 m3/min的排量循环冲蚀180 min后，能够密封至少17.8 MPa，且与钻杆胶塞复合剪脱性能良好。在川西水平井现场应用4口井，实现了中途循环解阻及套管安全快速下入，套管到位率100%，平均下钻速度是常规尾管悬挂器的1.7倍以上。压力平衡式尾管悬挂器是提高川西水平井尾管下入成功率和速度的有效工具，具有一定的推广应用价值。     

套管液压式φ106mm密封加固系统研究

针对套管液压式φ100mm密封加固系统在实际应用中的缺点,开展了大通径密封加固技术专题研究.研制的套管液压式φ106mm密封加固器承压达30 MPa以上,悬挂力达到500kN以上,可下入φ100mm小直径分层管柱.现场应用见到了明显的效果,为提高小直径分采分注管柱寿命创造了条件.     

水下井口套管悬挂器的敏感性及疲劳损伤分析

套管悬挂器是水下井口的关键部件之一，在温压环境等多场耦合作用下容易引发疲劳失效，破坏油气井井筒完整性。为探究套管悬挂器在复杂环境下的力学性能和疲劳损伤变化规律，以南海东方1-1气田某板块的水下井口为例，分析套管悬挂器温度分布和各类载荷，建立基于热力耦合作用的水下井口套管悬挂器精细有限元模型，对比下放、BOP试压、回收下放工具和完井采油等4种工况下套管悬挂器的力学性能和疲劳损伤，并评估温度和BOP重力等敏感性因素对水下井口套管悬挂器力学性能的影响效果。研究结果表明：在热力耦合作用下，等效应力和变形量均显著增加，井口温度对套管悬挂器性能的影响显著；最大疲劳损伤出现在BOP试压工况下，其值为1.23×10^-4 d^-1,在该工况下套管悬挂器的疲劳寿命为22.27 a,满足设计要求。研究成果对水下井筒完整性评估及深水钻采安全作业具有指导意义。     

LG163井旋转套管固井技术

旋转套管固井技术能够有效提高水泥浆的顶替效率,从而提高固井质量。但其施工存在较大风险,主要是套管悬挂器在旋转中会受到磨损,容易造成套管悬挂器不能有效密封、座挂。LG地区163井在须家河地层井深H2370m下Φ177mm套管固井,采取旋转套管固井技术,通过认真通井,强化套管串设计,保证了套管顺利下入。在联顶节与套管悬挂器之间加装扶正器,保证了套管悬挂器与套管头的有效密封。注水泥作业中控制套管旋转扭矩,确保了施`工安全。在LG地区163井首次应用旋转套管固井,固井质量合格,优质率达73.50%,为川渝地区推广应用旋转套管固井积累了经验。     

膏盐层蠕变致套管变形损坏机理及对策——以四川盆地北部X区块为例

四川盆地北部三叠系海相地层已发现20余口井套管存在不同程度的变形损坏,变形井段主要集中在雷口坡组和嘉陵江组,该井段含有大量膏盐,其中嘉四段膏盐含量高达58%。为此,针对该区域的X区块A1井海相地层套管变形检测结果及膏盐层的蠕变特性,采用有限元方法建立了非均匀外挤载荷反演模型,反演得到了海相地层套管所受的非均匀外挤载荷最大、最小值分别为98.93 MPa、92.85 MPa;通过建立海相地层套管受力分析模型,模拟得到了非均匀外挤载荷状态下Φ177.8 mm套管等效应力分布,计算出作用在套管上的等效外挤载荷为119.68 MPa,而被检测的变形套管抗挤强度仅有89.8 MPa,不能满足抗挤要求,定量揭示出了引发该区套管变形损坏的原因是膏盐层蠕变产生的非均匀外挤载荷。结合该区非常规井身结构应用情况,进一步计算了对应Φ190.5 mm和Φ215.9 mm井眼尺寸的Φ168.28 mm、Φ193.68 mm和Φ 177.8 mm套管的等效外挤载荷,推荐了这3种尺寸的套管选型,其抗挤强度分别大于119.24 MPa、124.29 MPa和119.68 MPa,为该区域海相地层套管柱设计提供了参考数据。     

如何评价深井套管悬挂器结构

深井的成功或失败取决于套管的悬挂设备,钻井人员对该设备的目的比较了解,但对它的设计因素知道的人很少。本文试图对超深井悬挂设备的选择和评价提供一些帮助。由卡瓦长度、卡瓦锥角和卡瓦与衬套之间的摩擦这三个变量来确定套管悬挂器的负载悬挂能力。增加上述的任一变量将增加悬挂器的负荷能力,这种设备常要求担负超过套管重量的载荷。应计算出悬挂器所要求承受的附加载荷(当悬挂相当于连接强度的载荷时),悬挂器要经受得住相当于井口工作压力的试     

海上深井膨胀悬挂器钻完井技术研究及应用

针对尾管固井时出现的尾管头漏失现象,结合所悬挂尾管类型,研制出海上深井膨胀悬挂器。它是利用膨胀悬挂器悬挂技术套管,利用膨胀悬挂器的良好密封性能,结合密封水泥环封隔钻井过程中的复杂压力体系,彻底解决尾管头的环空漏失问题,保证后续钻井安全。室内试验及现场应用情况表明,膨胀悬挂器各部件工作正常,膨胀后密封压差45 MPa,坐挂时对技术套管无影响,技术套管与胶筒无相对位移,单段40 cm的氟橡胶筒悬挂力≥600 kN,具有较强的密封悬挂能力,能满足设计及现场要求。     

爆轰与聚能射流下射孔枪和套管的应力强度耦合仿真分析

为了探明聚能射孔爆轰冲击载荷下套管的力学性能,在LS-DYNA软件中建立射孔弹-射孔枪-套管三维模型,应用ALE算子分离算法,实现爆轰、药型罩固流转化、侵彻套管和射孔枪的大变形与流固耦合仿真,分析爆轰波叠加对能量、密度、射流速度、套管和射孔枪强度的影响。结果表明,射孔枪射孔孔径为18.7 mm,套管射孔孔径为7.7 mm,穿透射孔枪盲孔过程消耗了大量能量;射孔枪各孔相连125 mm宽带内,最小应力774 MPa,接近材料屈服强度,高爆轰压力作用下发生了“胀枪”;对比单射孔弹射穿套管,3枚射孔弹所用时间减少了8 μs,最大应力增加了260 MPa,并且套管应力值超过材料屈服强度范围(较单枚增加了2.5 mm的圆环),爆轰重叠区域中心的套管应力也提高了739 MPa,说明爆轰波弹间的叠加加重了对套管的伤害。研究结果为射孔枪安全优化设计和爆轰冲击下套管的力学性能分析提供了技术指导和新思路。     

侧钻小套管井采油工艺技术研究与应用

油田进入开发中后期，油(水)井套管损坏频率不断增加，利用老井眼进行套管开窗侧钻已成为开采老油田剩余油，提高区块最终采收率的重要手段。在Ф139．7mm套管内进行侧钻，悬挂尾管往往采用Ф89mm小套管。重点介绍了江苏油田在Ф89mm侧钻小套管井中进行试油、采油的配套工艺技术。该技术实现了在Ф89mm小套管井中进行有杆泵采油，解决了动液面低于悬挂器的侧钻井试油、投产和分析管理的难题，从而大大提高了采油工艺“五小新技术”(小套管、小油管、小抽油泵、小抽油杆、小扶正器)的技术含量，扩大了其应用范围。     

较深水导管架隔水套管悬挂平台的研制及工程应用

由于受到导管架平台顶水平层强度、作业水深、吊高、隔水套管强度、自由站立等因素的限制,东方1-1WHPF导管架首节隔水套管不能直接入泥,需悬挂在导管架上进行首节和第二节隔水套管的组对焊接工作,而导管架顶水平层强度不足,使得海上工程进度受阻,因此需根据其结构特点设计隔水套管悬挂平台,以提高导管架顶水平层强度。通过对东方1-1项目WHPF导管架隔水套管的力学分析及根据导管架EL.+7.5 m水平层强度及结构特点,设计了安装在导管架平台上的隔水套管悬挂平台,并利用ANSYS软件对其进行三维建模,分别对预挂2、3、4根φ762 mm(4节)隔水套管的悬挂平台进行结构强度分析,确定了合理的设计、安装、使用方案。工程应用表明,导管架平台安装了隔水套管悬挂平台后,解决了平台水平层悬挂强度不足的问题,悬挂的隔水套管数量增加到了4根,明显地提高了隔水套管安装作业效率,节约了船天数。     

水下井口套管悬挂器偏磨事故预防技术

为了防止半潜式钻机施工过程中水下井口套管悬挂器及其连接短节发生偏磨,破坏油气井的完整性,以海上高温高压探井M井钻井过程中?273.1 mm套管悬挂器及其连接短节发生严重偏磨事故为例,分析了作业时海况、钻井平台偏离井口的程度、隔水管挠性接头是否扭卡和套管悬挂器耐磨补心的内径等可能造成套管悬挂器偏磨的因素,结合有限元软件计算结果,提出了以精确监测钻井平台偏离井口程度和选用与套管内径一致的套管悬挂器耐磨补心为主的预防技术措施。M井填井侧钻及后续的11口井进行钻修井、弃井作业时,4台半潜式钻井平台在施工中严格采取相应的预防技术措施,套管悬挂器及连接短节未发生明显偏磨。现场应用表明,预防技术能够有效保护水下井口套挂悬挂器,保证油气井的完整性。      

塔里木油田超深水平井中的复合尾管胶塞的研制与应用

塔里木东河塘油田开发20余年来,基本采用三开超深水平井结构,完井油层套管在斜井段及水平段下入Φ139.7mm,直井段到井口为Φ177.8mm复合管串结构。近年来,低迷的油价促使开发钻井人员思考如何降低钻井成本。今年来,尝试将原先的单级套管结构改为尾管悬挂套管结构,从而达到节省套管费用降低钻井投资的目的。在研究分析全井复合管套串结构和单一尺寸尾管固井两者优点缺点的基础上,笔者创新性提出了在超深水平井实施复合尾管固井设想。从研制Φ（177.8+139.7）mm复合尾管悬挂器着手,在超深水平井DH6-H1成功完成复合尾管固井。这是国内首次使用国产复合尾管悬挂器实现超深水平井复合尾管固井,为同类井的完井固井开辟了新的思路。     

内嵌卡瓦尾管悬挂器坐挂系统力学模型研究

内嵌卡瓦式尾管悬挂器结构复杂,卡瓦咬合力是决定尾管悬挂器坐挂成功的关键因素。根据内嵌卡瓦坐挂系统的结构形式和加工工艺,根据矩阵理论建立了内嵌卡瓦式尾管悬挂器坐挂系统的力学模型,得到了卡瓦咬合力的理论计算方法,分析了卡瓦的咬合力与尾管重力、加工过程中刀具转角和接触面的摩擦系数的关系。进行了内嵌卡瓦尾管悬挂器与套管的坐挂试验,通过应变测试系统对不同轴向载荷下的套管外侧应变进行了采集与分析,基于拉梅公式进一步得到了卡瓦与套管内壁的接触应力。研究结果表明,卡瓦与套管接触应变的理论计算值与试验平均值比较吻合,最大应力约为平均应力的150%,最小应力约为平均应力的70%。坐挂力学模型理论分析和试验研究结果可以为悬挂器结构的设计和优化提供理论依据。