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。     

封隔式免钻尾管悬挂器的研制与应用

在尾管固井作业过程中,普通悬挂器需要后期钻除上部水泥塞及其内部构件,容易造成喇叭口窜气和固井质量变差。为此,开发了新型的封隔式免钻尾管悬挂器,同时还设计了液压坐封控制的封隔器、活动密封免钻柔性密封盒、辅助承载倒扣机构。施工作业顺序为:①将尾管管柱下入到设计位置,充分循环钻井液后,投入憋压球,待其入座后,憋压剪断悬挂控制销钉,实现悬挂器坐挂;②继续憋压,剪断球座销钉,建立循环;③下放钻杆给悬挂器施压,正转倒扣,实现送入工具与悬挂器的丢手;④注水泥施工结束后,投入钻杆胶塞,剪断空心套管胶塞的脱手控制销钉,再继续下行与碰压总成碰压;⑤卸掉水泥头接方钻杆,重新憋压,缓慢上提钻具,由液压对封隔器总成坐封液缸作用,剪断坐封控制销钉,实现封隔器的坐封;⑥起送入工具至喇叭口,循环洗出多余的水泥浆,实现全井免钻。在BQ203-H1等井127mm尾管的成功使用表明,该封隔式尾管悬挂器坐挂、倒扣方便,碰压准确,坐封方便,封隔性能良好。     

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。     

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。     

深井小间隙尾管固井水泥浆体系研究与应用

针对塔河油田深井尾管固井由于环空间隙小，导致固井时漏失和顶替效率低、水泥环薄耐冲击能力弱且易破碎的问题，优选出了高强低密度度水泥浆和非渗透抗高温常规密度水泥浆，并优选出一种化学冲洗液和加重隔离液组成的复合前置液。塔河油田深井Ф177．8mm尾管固井采用高强低密度水泥浆和复合前置液、Ф127．0mm尾管固井采用非渗透抗高温常规密度水泥浆和复合前置液，固井合格率达到100％，重叠段封固质量优。这表明深井小间隙尾管固井采用高强低密度水泥浆、非渗透抗高温常规密度水泥浆和复合前置液能提高重叠段的固井质量。     

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。     

尾管固井技术中胶塞失效分析

对尾管固井施工中钻杆胶塞被卡死、胶塞损伤与复合后尾管胶塞未释放等3种典型胶塞失效案例进行分析,找出了失效的原因,并提出以下改进措施及建议:减少胶塞下行时环境内的固相沉积与脱落,增加通径规刮刷功能,以去除钻杆内壁附着物;提高胶塞综合性能,如耐温性能、冲击强度和皮碗橡胶扯断强度等,防止胶塞在替浆过程中损伤,尽量避免送入工具及尾管柱内径变化较大与直台阶;当钻杆胶塞与尾管胶塞复合时,应根据尾管胶塞剪钉的剪切压力合理优化顶替排量,确保剪断尾管胶塞剪钉。     

带胶塞系统可提出式回接装置在尾管补救固井中的应用

针对尾管固井中出现的送入钻具、尾管悬挂器中心管短路及尾管内落物造成管内憋堵无法建立正常循环的2种复杂情况,设计出一种带胶塞系统可提出式回接装置用于补救固井。通过文中提出的计算方法得到在回接装置上下压的重量,实现回接装置与尾管悬挂器回接筒之间的有效密封,无需坐挂及解封,固井后可直接提出,保证了送入钻具的安全。胶塞系统的使用在水泥浆与钻井液之间起到了有效的隔离和替浆到量碰压的作用,提高了水泥浆的顶替效率,保证了尾管补救固井质量。     

Φ139.7mm筛管顶部注水泥免钻塞固井完井技术

为解决常规Φ139.7mm筛管顶部注水泥固井时钻塞时间长、易卡钻、易损坏套管和筛管、影响后期作业管柱下入等问题,依据筛管顶部注水泥固井完井技术要求,在现有Φ177.8mm免钻塞固井工具的基础上,通过设计增加球座、上封隔胶筒和可移动密封机构,优化剪钉压力级差,研制了Φ139.7mm免钻塞固井工具,形成了Φ139.7mm免钻塞固井完井配套技术。该技术在3口井进行了现场试验,结果表明,Φ139.7mm免钻塞固井工具可实现下套管钻井液循环、上封隔胶筒辅助固井、碰压后解除打捞时的活塞效应,打捞力减小200kN以上,且作业时间可缩短约30%。研究结果表明,Φ139.7mm免钻塞固井完井技术减少了钻水泥塞等程序,避免了作业风险,可满足各类油藏及中深井、深井、大直径井眼筛管顶部注水泥完井技术需求。     

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。     

防污染带压注灰装置设计及应用

防污染带压注灰装置解决了溢流井在实施注灰措施时需要压井、注灰,造成油层污染以及灰面不准、灰速凝、＂插旗杆＂、＂灌香肠＂等一系列问题。介绍了该装置结构、工作原理、参数、操作步骤及应有效果。     

超深井注水泥塞技术

近几年,超深井逐年增多,由于井下落物、井斜超标、封隔高压层等原因,超深井注水泥塞也在增加。文章分析了超深井注水泥塞存在井下高温对水泥浆性能要求高;井下高压气层使水泥塞质量不好保证;井眼小、注灰量少,易混浆;井深替浆量大,准确计量困难等技术难点。针对以上问题进行研究,并根据川东北和塔里木注超深井水泥塞的现场实践经验,从做好水泥塞设计、水泥浆化验与损害试验、现场施工控制等方面介绍了注超深井水泥塞的技术对策,以川东北超深井YB3井(井深7450m)和塔里木超深井YQ6井(井深7510m)为例介绍了注超深水泥塞施工的技术措施与实施效果,并提出了注超深井水泥塞的建议,为今后超深井注水泥塞施工提供重要的借鉴作用。     

一种新型注水泥工艺管柱在套保油田的应用

针对套保油田的出水问题,设计了一种新型注水泥工艺管柱进行水泥堵水。该工艺用油管连接具有丢手功能的可钻桥塞下至预封堵层的上部,在地面采用泵罐车打压使得桥塞坐封,同时配置适量水泥浆注入井内,替完井筒内的水泥浆后打压或上提管柱丢手,上部油管可提出井筒,水泥浆在井下静止状态下候凝。该工艺管柱的主要特点是采用具有节流、单流止逆及丢手功能的可钻桥塞作为主要的封堵工具;丢手部件为铸铁部件,便于扫塞,可进行重复作业。在套保油田施工3口井,成功率达100%。该工艺管柱操作简便,便于推广。     

多功能电桥投送器

针对常规电桥投送器外径较大、无法在套管变形井中实施下电桥工艺的问题 ,研制了多功能电桥投送器。该工具的外径、长度比常规电桥投送器分别小 6mm和 4 52mm ,通过能力强 ,能保证电桥顺利下井 ;同时集投送电桥与打水泥塞功能于一体 ,在下完电桥后用原管柱打水泥塞 ,减少了作业工序。 32口井的现场试验表明 ,该工具既能满足内通径大于 10 8mm套管变形井下电桥的需要 ,又能解决常规电桥投送器无法打水泥塞的问题 ,施工成功率为 10 0 %。     

滩海多目标大位移延伸井的完井方法及固井工艺技术措施

在滩海多目标六位移延伸开的完井及固井过程中,通过合理安放套管扶正器,化进水泥及其外加剂,加之足管小钻杆的称重、测扭矩、延长水泥浆们化时间、控制注替水泥浆返途等工艺技术措施,保证了固并质量。详细分析了仙鹤8井φ3397mm表层团并、φ273mm技套固井、φ177.8mm技会固并和φ127mm尾管碰压团开的工艺过程,并对套管柱设计、套管扶正器设计、G601降失水利、G602胶联剂和H88缓凝剂配伍性试验等进行了探讨。通过综合运用各项团开工艺技术措施,初步取得大套管技套、常规套管深井技套、深井尾管碰压固井等在多目标大位移、大附加拉力情况下的注水泥作业经验。     

BH系列尾管悬挂器在老井挖潜中的应用研究

二连油田在阿南和蒙古林区块的开发井以ø139.7 mm套管完井方式居多,在近几年老井挖潜改造的悬挂器固井施工作业中,遇到小间隙井眼固井施工困难的问题。为满足开发需要,引进了渤海钻探公司研发的BH-XGY系列ø139.7 mm带顶封装置的尾管悬挂器。该悬挂器针对二连油田小间隙井眼的固井施工,从锥套结构导流设计、钻杆胶塞和尾管复合胶塞结构优化方面入手,改进了多项结构。通过理论计算和现场应用对比分析,解决了二连油田小间隙井眼固井作业中井筒循环压力高、胶塞碰压难、固井质量不高的技术难题,在现场施工中取得了良好的效果。     

国外固井胶塞研究新进展

为降低水泥浆受污染程度,提高钻井效率及固井质量,近几年不断有新型胶塞被研制应用。介绍了国外4种新型固井胶塞,即,套管固井防转固井胶塞、尾管固井多胶塞系统、尾管悬挂-分级注-封隔器联合固井4塞系统、深海套管固井海底释放塞系统的结构特点和工作原理,可为国内胶塞的研制、改进和创新提供参考。