可循环式井口加压下套管装置的研究

为解决吉林油田浅层大位移及浅层阶梯水平井下套管困难的问题,研制了可循环式井口加压下套管装置。该装置主要由转换接头、配重总成、旋转总成、可循环密封总成、吊环、吊卡等组成,用该装置下套管时有以下2个主要特点:(1)可以在下套管过程中随时循环钻井液;(2)可以向套管柱施加80kN的下压力。通过2种途径的共同作用,可确保浅层大位移及浅层阶梯水平井顺利完成下套管作业。目前该装置已完成设计加工及地面试验。     

楼平3井超浅层大位移水平井套管固井技术

楼平3井是河南油田的一口超浅层中短半径大位移水平井试验井,不但位垂比达2.39,而且平均造斜率也达到了66~70°/100m,因此固井施工难度大。通过对浅层水平井固井难点的分析及配套固井技术研究和应用、优选水泥浆配方、选择合理的套管扶正器安放位置及注水泥施工参数,研制了井口加压装置。在垂深190.34m的超浅层水平井上成功实现了Φ177.8完井套管一次安全下入至设计井深,并取得固井质量合格的良好效果。对同类似浅层大位移水平井施工有着重要的借鉴意义。     

浅层稠油SAGD水平井大直径套管摩阻分析

新疆风城稠油SAGD水平井垂深浅、井眼曲率高,为满足后期稠油热采工艺要求,需下244.5mm套管。大尺寸套管弯曲变形后会产生较大摩阻,造成套管下入十分困难。在对实际井眼内套管柱进行受力分析的基础上,依据管柱受迫弯曲理论,用力的平衡及变形条件导出了管柱单元体在井眼中的摩阻计算模型。结果表明,244.5mm套管下入过程中井口加压装置提供10～30kN的压力即可顺利下入指定位置。     

浅层稠油水平井Φ244．5mm套管下入技术

大尺寸技术套管的下入是浅层稠油水平井固井存在的问题之一。新疆油田科技工作者进行了一系列的相关研究,创造性地采取了地面加压措施,保证了200余口浅层稠油水平井Φ244．5mm技术套管的顺利下入。     

顶驱下套管装置的研制

鉴于常规下套管作业的局限性,通过对国内外相关技术的调研,根据国内油田的需要,研制开发了顶驱下套管装置。该装置是一种基于顶部驱动钻井系统,用于下套管作业的集机械、液压于一体的装置。根据套管尺寸的不同,分为内部驱动和外部驱动2种结构。重点介绍了该装置的结构、工作原理、技术参数及功能试验情况。样机的一系列原理试验表明,各项试验结果满足设计及使用要求。该装置的应用,将使下套管作业变得更为简单和高效,钻井综合成本将大大减少。     

延长油田大位移水平井漂浮下套管技术优化分析

大位移水平井由于水平段长、垂深浅、位垂比大、套管加压能力有限,本文通过分析漂浮下套管的技术原理与优势,对不同漂浮长度下的套管进行摩阻计算,优选出一个最佳漂浮套管长度。通过分析现场不同摩擦系数和漂浮长度情况下套管的下入能力,优化出漂浮接箍最佳安放位置,实现了套管一次性下放到位。该技术的应用可以有效的提升水平井的水平段原油的开采,为后续浅层难动用油藏的有效开发提供了一条新的途径,具有较高的技术参考价值。     

浅层套管漏失井监测与治理技术

油田开发中后期油水井浅层套管漏失严重,导致开采效率降低,影响油井产量。分析了浅层套管漏失的原因,提出从建井过程中的井身结构、井身质量,油水井生产过程中的注入水水质、作业施工、日常维护等方面预防套管漏失的措施。采用吸水剖面找漏、封隔器找漏技术在Q1井和J1井两口注水井准确确定漏失点范围,结合不同井的套管漏失特点及漏失层段地层岩性,采取了相应的封堵措施;运用堵漏技术治理浅层套管漏失井7口,证实复合封堵技术对套管漏失、高压层具有较好的封堵效果。结果表明,吸水剖面找漏、封隔器找漏仍是浅层套管漏失监测的有效手段,井下电视、超声波成像等套管检测技术是今后的发展方向。     

远控安全钻观察孔装置

远控安全钻观察孔装置由连接放喷部分、钻孔部分、加压部分、液压动力及压力调节部分等组成。防爆电钻的加压和退出靠液压动力装置实现,钻头行程40mm。目前油田现场套管壁厚一般在12mm左右,满足钻透套管要求。该装置钻观察孔时既能实现远距离操作,提高了施工的安全性,又可以将套管环空油气放喷进罐,避免了环境污染,值得大力提倡和进一步推广。     

机械式顶驱下套管装置研制

为了解决常规下套管过程中遇到的问题并提高作业效率,研制了一种机械式顶驱下套管装置。该装置能够提高下套管作业效率,降低劳动强度,同时可有效预防井下事故。阐述了该装置的组成、工作原理及技术关键。对同类设备的研发具有一定的参考价值。     

环空加压起爆大负压射孔工艺在大涝坝气田的应用

环空加压起爆大负压射孔工艺是在传统负压射孔基础上针对地层压力系数较低时射孔的一项重大突破,其核心技术是在射孔完井作业中建立负压开孔装置,使完井管柱在下井过程中,油管与套管压力隔离,负压开孔装置以上油管内可根据井况调节合理的液垫高度,在所形成的大负压状态下由环空加压引爆射孔枪。这种新式的负压装置在塔河油田大涝坝气田DLK12井首次使用并获得成功。     

川西浅层长水平段水平井井身结构优化与应用

川西浅层蓬莱镇组气藏天然气资源丰富,是川西各气田主力产层之一。针对蓬莱镇组的长水平段水平井,受埋深浅条件限制,仅依靠套管自身重力下放套管困难。早期部署的浅层水平井通过采用三开制井身结构解决套管下入难题。三开制井身结构钻井周期长、成本高,减少了长水平段水平井经济效益。结合套管下入摩阻影响因素分析,开展浅垂深长水平段水平井井身结构优化论证,提出尾管悬挂两开制井身结构方案,并配套加重钻杆送放尾管技术及套管扶正器优化设计措施。该方案应用于川西浅层30余口井,平均节约钻井周期约36%。     

Z341型试压封隔器的研制与应用

在试压过程中,由于常规的试压堵塞器工作管柱的中心与套管的中心不在同一轴线上,即有偏心存在,当偏心量接近过盈量时会引起封堵失效,进而导致后续的试压失败。为此,研制了Z341型试压封隔器。该封隔器挂于工作管柱上,密封总成外径与套管内径为过盈配合,采用加压扶正的方式,强制管柱与套管同轴,完成油套环空的封堵,并且设计了排气机构,在提高工作效率的同时,还可避免现场试压时管柱、装备内残余空气被压缩而产生的安全隐患。现场应用表明,该封隔器的各项性能指标均满足在无油管挂的条件下对井口装置、防喷器及旋塞等装置的压力检测要求。     

循环下套管装置研制成功

循环下套管装置是一种在下套管过程中随时在井口灌钻井液，无须停止下套管作业，在下套管过程中出现遏阻现象可以立刻建立循环，利用破岩磨铣引鞋清除砂床。科研人员成功研制出两种循环下套管装置：一种是顶驱自动灌浆解卡装置，该装置的顶部钻杆短节与下套管作业的顶部驱动系统钻杆扣连接，依靠顶部驱动系统将解卡装置的皮碗封隔器和导引头一同插入套管，利用皮碗封隔器自动封堵的作用，边下套管边灌钻井液或建立循环，清除井眼的沉砂解卡。     

东方气田浅部储层大位移水平井钻井关键技术

南海西部东方气田浅部储层大位移水平井钻进过程中存在浅层泥岩段易出泥球、目的层疏松易发生井漏导致储层伤害、技术套管下入摩阻大和固井压力安全窗口窄导致漏失与气窜双重风险等难题。结合前期区域钻井作业经验,通过优化钻井液技术方案并复配具有针对性的处理剂,解决了浅层泥岩段岩屑成球的难题,提高了储层保护效果;使用漂浮接箍技术,确保技术套管顺利下入;通过优化浆柱结构及水泥浆配方,并采取提高套管居中度等技术措施,提高了固井质量,最终形成了东方气田浅部储层大位移水平井钻井关键技术。该技术在东方气田浅部储层大位移水平井钻井施工过程中应用效果较好,DF-AH井钻井过程中浅层泥岩段无泥球生成,目的层无井漏发生,技术套管下入顺利,完井清喷产能较设计提高约50%。东方气田浅部储层大位移水平井钻井关键技术为该气田的高效开发提供了技术支持。      

委内瑞拉浅层高水垂比三维水平井下套管工艺

针对委内瑞拉胡宁4区块丛式井开发中管柱下入困难的问题,分析了浅层三维水平井套管下入难点,采用漂浮下套管模拟计算分析方法,从漂浮方案优化方面进行了探讨。管柱与井壁摩擦引起的摩擦阻力是中间套管和尾管下入困难的主要影响因素,模拟优化计算表明,φ244.5 mm套管和φ177.8 mm尾管分别采用600 m和1 450 m空气段长度进行漂浮下入,对套管的下入最为有利。总结了浅层高水垂比三维水平井下套管工艺措施,并介绍了现场应用实例。应用表明,正确运用套管漂浮技术,结合模拟优化计算结果,可解决委内瑞拉浅层高水垂比三维水平井管柱下入困难的问题。      

体积压裂套管温度应力计算分析

体积压裂过程中大量压裂液经套管持续注入使井筒温度产生较大变化,温度变化引起的套管热应力对体积压裂过程中井筒完整性有较大影响。以我国南方某页岩气井体冬季、夏季体积压裂中井筒降温情况为例,文中对体积压裂过程中井筒降温情况进行了计算,计算结果表明,体积压裂过程中井筒降温幅度较大,最大温度降低值近76℃。针对体积压裂中套管温度应力问题,文中基于热传导理论及热弹性力学理论,建立了体积压裂中套管温度应力计算模型。同时,推导了体积压裂中温度影响下套管抗外挤强度计算公式。依据推导的公式,对体积压裂过程中套管抗外挤强度进行了校核分析,计算结果显示,温度应力对套管抗外挤强度有较大影响,冬季施工过程中温度应力使套管抗拉强度降低23%,内压与温度应力联合作用下,套管抗外挤强度降19%。     

套管外防气窜装置的研制

为了预防页岩气井在大型压裂时套管变形对水泥环造成破坏,阻断气窜通道,防止井口环空带压,在分析页岩气井产生气窜通道原因的基础上,研制了一种套管外防气窜装置。通过数值模拟试验、承压变形试验及承压密封性试验,分析了套管及套管外防气窜装置的承压变形规律,验证了套管外防气窜装置的承压密封性能。套管外防气窜装置在70 MP内压条件下,其外部径向变形仅有0.007 mm,不会形成气窜通道,且其在压缩胀封情况下可承受35 MPa的压差,防气窜性能较强。套管外防气窜装置在焦页88-2HF井和焦页93-2HF井产层固井中进行了现场试验,压裂后均未出现井口环空带压现象。性能试验和现场试验表明,套管外防气窜装置能减轻套管变形对水泥环的破坏,防止水泥环因大型压裂出现微间隙,达到防气窜的目的,可为页岩气井防气窜提供一种新的技术手段。      

出砂套管受力有限元分析

油气井开采过程中.生产层段由于出砂将在套管外部附近形成空洞,破坏了套管的受力环境,套管外部失去支撑.由于上覆地层压力的作用,使套管在轴向压力作用下产生屈曲变形.本文用弹塑性有限元法建立了出砂段套管屈曲变形的有限元力学模型.根据此模型,分析了某出砂引起套损后,套管的形态;特定上覆层栽荷下,发生屈曲的自由套管段长度.这些结...     

套管灌钻井液解卡装置的研制与应用

针对钻井过程中下套管作业时需经常给套管柱灌注钻井液和下套管遇阻遇卡难以解阻解卡的问题,研制开发了套管灌钻井液解卡装置。该装置主要由钻杆接头、胶封总成、阀总成、引导管总成4部分组成。其中胶封总成用于下套管遇阻或遇卡时,封住套管管口,向管柱内注入压力钻井液,通过钻井液循环达到解阻和解卡的目的。阀总成主要由开启单向阀和释放单向阀组成,开启单向阀用于向管柱内灌钻井液和停止灌钻井液时能迅速封住管口;释放单向阀用于释放管柱内的压力使装置顺利从套管中提出。使用该装置可有效地解决套管自动灌钻井液和遇阻解阻的问题,大大提高钻井实效,保证下套管的质量。     

疏松砂岩层套管受力的有限元分析

疏松砂岩层段油气井开采过程中,生产层段由于出砂将在套管外部附近形成空洞,破坏了套管的受力环境,套管外部失去支撑。由于上覆地层压力的作用和地层扰动力的作用,使套管在轴向压力作用下产生屈曲变形,甚至错断。文章用弹塑性有限元法建立了出砂层段套管屈曲变形的空间有限元力学模型。根据此模型,分析了套管内的Von-Mises应力随出砂范围变化的变化过程,定量分析了套管内的应力变化以及套管的侧向位移变化,这些结果为预防套管损坏和屈曲变形提供了理论依据。