复合钻杆胶塞解决超深井尾管固井碰压问题

为了解决塔河油田尾管固井由于不能确保碰压而采用平衡法固井留水泥塞过长的问题，设计了一种分体式复合钻杆胶塞。该胶塞由上胶塞(Ф127mm、空心)、下胶塞(Ф89mm)、密封圈、销钉、导向头及卡簧组成，上胶塞与下胶塞通过销钉连接在一起。上胶塞针对Ф127mm钻杆内钻井液的顶替，下胶塞针对Ф89mm钻杆内钻井液的顶替。替浆时，复合胶塞在Ф127mm和Ф89mm钻杆连接处分离，下胶塞继续在Ф89mm钻杆内运行，直至与尾管挂处的套管胶塞复合。现场试验表明，采用复合胶塞固井能够确保碰压，缩短水泥塞，从而减少了扫水泥塞时间(由过去的平均50h缩短到现在的不到10h)，而且改善了固井质量。     

套管滑套完井固井胶塞研制与应用

为了实现高效分层压裂、提高单井产量,采用114.3mm(4英寸)套管+滑套工具串固井完井工艺。与常规的固井工艺相比,套管滑套内径变化大,现有的固井胶塞无法满足其固井要求。研制的新型固井胶塞采用不同外径的胶碗,且为分体式结构,满足85～140mm超大变径套管的固井要求。试验表明:该胶塞的耐磨性能、密封性能好,强度高。     

注水泥过程中单固井胶塞力学性能数值模拟

为降低水泥浆受污染程度,提高钻井效率及固井质量,研制了新型单固井胶塞。利用有限元分析软件,对固井胶塞下入套管过程中的VonMises应力和接触应力进行数值模拟,分析了固井胶塞的隔离效果和刮削能力。研究结果表明:新研制固井胶塞的VonMises应力最大值为14.8MPa,低于橡胶的最低抗拉强度,不会发生"皮碗脱落"失效现象;固井胶塞与套管间的接触应力最大值为2.12MPa,具有良好的隔离效果和刮削能力。     

深井、大斜度井尾管悬挂固井工艺

针对深井、大斜度井尾管固井风险高、技术复杂、施工难度大、质量要求高等特点,研制了一种液压-机械联作式自动脱挂尾管悬挂器以及固井工艺,介绍了该悬挂器的结构、工作原理、性能特点。该悬挂器采用液压剪销坐挂、自动脱挂,双胶塞碰压顶替的工作方式,可实现坐封、脱挂、碰压、冲洗连续施工,允许大幅度上提、下放、旋转套管及中途循环钻井液,能够有效解决深井、大斜度井尾管固井坐挂难、倒扣难、留水泥塞等技术难题。通过15口井的现场应用,表明该工艺可提高尾管固井质量、缩短钻完井时间、降低成本、减少井下钻具事故,有进一步推广的价值。     

使用四胶塞法可提高尾管固井质量

尾管固井资料统计，长尾管井（大约１０００ｍ）的固井质量差，更长的尾管（长达２０００ｍ）固井水泥浆被污染更为严重，以致水泥浆不可能凝固。用四胶塞法（两组复合胶塞）固井成功率远比双胶塞法固井成功率高，在尾管头部和浮箍（或浮鞋）处的水泥试样中水泥重量百分比大于９０％，并且不涉及尾管长度。文中论述了四胶塞法固井方法的研究、改进及现场试验。     

复合胶塞液压自动脱挂尾管悬挂器研制与应用

复合胶塞液压自动脱挂尾管悬挂器由坐封系统(包括楔形套筒、储能弹簧、楔形套筒销钉、液压套筒活塞、空心销钉、卡瓦片等)、悬挂系统(包括内筒、外筒、承重球)、钻杆胶塞、碰压胶塞及胶塞座等组成。这种悬挂器采用液压剪销坐挂、自动脱挂，单向卡瓦支撑，双胶塞碰压顶替的工作方式，能有效解决深井、大斜度井尾管固井坐挂难、倒扣难和留水泥塞等技术难题。15口井的现场应用表明，采用这种悬挂器可提高固井质量，节省钻井完井时间和成本，杜绝井下钻具事故。     

使用双顶胶塞和双底胶塞提高尾管固井质量

自１９８２年以来，对所有的尾管固井进行了尾管段上部和下部的水泥取样抽查和统计研究表明，长尾管（约１０００米）固井之后，固井水泥胶结差；用更长的尾管（长达２２００米）固井后，水泥污染十分严重，水泥很可能没有充填尾管环空。正因如此，研究出了上下套管胶塞工艺来防止顶替水泥浆时发生在套管柱内水泥浆的污染。经过反复多次的井下试验已初步获得了现场经验，交圾助于改进该工艺，自１９８９年６月起，该工艺的最终设计已     

一种能有效防止水泥浆回流的新型套管胶塞

为了进一步降低尾管固井后水泥浆回流到套管内的风险,研究了目前国内外主流尾管悬挂器的防回流结构,分析该类工具结构存在的缺点,进而开发设计了一种新型结构的套管胶塞——半空心套管胶塞,并对其与悬挂器的配合使用进行了现场试验。结果表明:(1)尾管悬挂器防回流结构的缺点是钻杆胶塞的锁定机构在到达套管胶塞与之重合和锁定前已被损坏;(2)新型胶塞的内孔设计为弯折孔,上半部分为空心圆孔,下半部为实心圆柱;(3)固井施工时,钻杆胶塞到达悬挂器位置后进入新型胶塞内,在孔弯折处被阻挡,不能继续下行,与套管胶塞成为一体;(4)在钻井液推动下剪断剪钉继续下行,经套管串达到碰压座位置,新型胶塞下部实心圆柱体挤入碰压座内孔,只需要套管胶塞上的密封件和锁止机构一起作用即可防止水泥浆回流,而不再需要钻杆胶塞;(5)现场试验应用表明,试验井的实钻水泥塞面平均比设计高出24 m,较对比井高出设计位置59 m减少了一半。结论认为,新型胶塞与悬挂器匹配良好,对施工过程没有负面影响,固井后水泥塞面控制效果良好。     

国外深井尾管悬挂器技术研究新进展

跟踪调研了国外深井和复杂井尾管悬挂器技术研究进展情况．对国外7种新型尾管悬挂器．包括flerlock尾管悬挂器、液压丢手式尾管悬挂器、封隔式尾管悬挂器、旋转式尾管悬挂器、内藏卡瓦式尾管悬挂器、多功能尾管悬挂器系统、尾管多胶塞系统进行了介绍和分析．使我们对国外尾管悬挂器的结构、性能特点及优缺点有一个系统的认识，为我国今后尾管悬挂器的研制、改进和创新提供了参考。     

变径自锁复合固井胶塞的研制与应用

针对常规固井胶塞不能满足套管滑套工具串内径多次变化的特殊需求,研制了适应114.3 mm(4in)套管滑套固井配套工具的变径自锁复合胶塞。胶塞大、小胶碗采用分体式结构设计,按"大-小-小-小-小-大"顺序排列,采用同轴不同径的胶碗结构实现对套管刮削,同时设计了卡钉装置,具有自锁功能。室内试验结果表明,胶塞可以顺利通过模拟滑套短节,且无明显磨损,大、小胶碗未发生重叠与干涉。套管滑套固井胶塞现场试验13井次,试验成功率100%,说明该胶塞能满足套管滑套固井、完井现场施工需求。     

濮4-侧24井101.6mm尾管固井技术

濮4-侧24井是在139.7mm套管内开窗侧钻,下入101.6mm套管进行尾管固井的一口定向井。针对本井固井存在较多困难,通过采用合理设计前置液,优化选纤维水泥浆体系,采用紊流加塞流复合顶替,循环加回压等固井工艺技术,保证了该井的固井质量。     

浮箍井下工作环境与失效分析

在整个固井过程中，固井工具及附件的工作情况是影响固井质量的重要因素，有的固井工具甚至是固井成败的关键。固井工具在井下是否正常工作，不仅要受地面操作的影响，而且井下环境也会对固井工具的工作情况产生重要影响。井下环境包括井眼、地层、套管、钻井液性能、井下温度、井下压力、循环排量及时间等综合因素，这些因素都会对固井工具的正常工作产生影响，甚至使工具失效。浮箍是一个单向阀，其功能是在注水泥后阻止水泥浆进入套管内，从而控制水泥塞高度。如果浮箍失效，就会造成水泥塞过高，外部环空不能完全封隔，有时需要补救挤水泥，固井质量低。对影响浮箍的温度、钻井液和水泥浆、循环、压差等井下环境作了详细的分析，提出了保证浮箍使用效果的一些建议。     

LG地区超深井固井工艺技术

LG地区气井的井筒条件复杂,大尺寸套管固井、多套压力体系的长封固段固井、高压气层的油层套管固井难度极大。为解决以上难题,通过优化固井施工程序,进而从水泥浆的体系、套管的安全下入、附件的优选与应用、现场施工技术措施等方面进行了研究,摸索出339.7 mm技术套管采用插入法或双胶塞法固井;244.5 mm单级长封固段固井,用合理的浆柱、两凝防漏早强水泥浆达到了封隔地层、防止气窜的目的;177.8 mm尾管固井,其须家河组气〖JP2〗层显示相当活跃,采用两凝或三凝的抗硫、早强、直角稠化、防气窜、防漏失的双密度水泥浆体系保证了油气层的封固质量;127.0 mm尾管段含高压气层,采用抗高温早强、复合多功能纤维的加砂抗硫水泥浆成功地实现了高压气层的封隔;177.8 mm套管回接固井,采用低失水、早强、微膨胀的水泥浆保证了回接固井质量。     

尾管碰压工艺在深井尾管固井中的实践

尾管固井最大的缺点就是要钻水泥塞,为此,辽河石油勘探局钻井一公司和华北油田钻井研究院合作,进行碰压固尾管工艺的研究和深井现场试验,达到了固尾管后不留水泥塞的目的。文中介绍了尾管悬挂器的改进和碰压固尾管工艺,认为悬挂装置挂得住、倒得开、大小胶塞组合好、密封套密封好、能顺利提出,是碰压固尾管成败的关键;小钻杆通径、称重、测扭矩、计算收缩距等是成功的保证。     

双层套管锻铣技术在环空带压弃井中的应用

中东波斯湾海域某探井出现环空带压,弃井期间多次尝试在气源层射孔挤注处理环空带压问题,未获成功。在气源层上部锻铣?244.475 mm与?339.725 mm双层套管,并在锻铣井段内注防气窜水泥塞,通过负压测试等证实了可以利用水泥塞实现对气源层的有效封隔。现场应用表明,环空带压井弃井作业中运用多层套管锻铣注水泥塞技术能够彻底解决射孔挤注难以处理的环空带压问题。     

深井无固相压胶塞隔离液的研究与应用

柴达木盆地深井固井作业中,由于某些钻井液性能不达标或胶塞封闭不严致使部分水泥浆与顶替钻井液发生絮凝反应等原因,导致固井质量电测仪器下不到井底。为此,研制了无固相压胶塞隔离液。通过压胶塞隔离液的抗水泥浆污染性能、高温稳定性能和沉降稳定性能等评价实验,优选出深井完井压胶塞隔离液配方。现场应用结果表明,在胶塞和顶替钻井液之间的300~500 m的无固相隔离液段,可有效阻止套管内残留水泥浆与钻井液发生絮凝反应,并减缓固相颗粒的沉降堆积,保证电测仪器顺利下井。使用无固相压胶塞隔离液的37口深井,完井固井质量电测一次成功率达到了100%,有效缩短了完井作业施工周期。     

塔里木盆地超深天然气井全过程塞流防漏注水泥技术

塔里木盆地库车坳陷山前构造带是典型的超深超高压高温复杂天然气藏,盐膏层段和储层钻井均为多压力层段,如何保障尾管固井既要压稳产层又要防止水泥浆漏失,成为该区块确保气井水泥环完整性的关键。为此,提出了全过程塞流注替水泥浆解决方案,以控制注水泥当量循环密度(ECD)和水泥浆雷诺数为核心,建立了裸眼地层承压能力获取、塞流注替排量和下套管速度计算方法 ;结合盐膏层和储层井段小间隙、偏心、高温以及塞流注替时间长的特点,完成了固井工作液外加剂、外掺料优选以及工作液用量设计。该区4井次现场应用试验结果表明,以控制ECD、水泥浆雷诺数为核心的塞流注替方法能有效防止漏失,隔离液、水泥浆体系能满足全过程塞流注替要求。结论认为,该项固井技术能降低漏失风险,提高顶替效率,提高尾管固井质量,为解决库车山前构造带"三超"气井固井难题提供了新的技术途径。     

LXC-005井胶质复合堵漏材料水泥浆堵漏技术

LXC-005井在钻井、固井过程中陆续发生井漏,主要漏层为处于断裂带的煤层和漏失压力很低的砂层,先后用复合堵漏材料配成的复合堵漏钻井液和水泥堵漏11次无效。针对砂层、煤层裂缝的严重漏失情况采用了混合法堵漏技术,先用复合堵漏钻井液堵漏架桥,然后应用复合堵漏钻井液与水泥混配而成的水泥浆即胶质复合堵漏材料水泥浆堵漏。该井应用胶质复合堵漏材料水泥浆堵漏技术堵漏2次,取得了堵漏作业成功,为下套管、固井提供了一个稳定的井眼。下套管固井过程中未发生任何复杂情况,固井质量全优。实践证明,胶质复合堵漏材料(大颗粒)水泥浆适合于孔隙大的砂层和裂缝性煤层的堵漏作业。