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。     

液压自动脱开式尾管悬挂器

随着钻井技术的发展, 深井、超深井、大斜度井、水平井、分支井、小井眼小间隙井等钻井技术的不断兴起, 以及老井侧钻技术的高速发展, 尾管固井技术的应用越来越广泛, 对这些特殊井进行尾管固井作业使用现有悬挂器很难满足生产需要, 有时甚至造成重大井下事故。     

随位自动脱挂尾管悬挂器的研究与应用

针对现用尾管悬挂器倒扣困难, 不能活动套管, 以及液压式悬挂器不能循环操作和容易造成提前坐挂等问题, 研制了ＳＺ—Ｉ型随位自动脱挂尾管悬挂器。这种悬挂器具有随位悬挂、自动脱挂、上下活动和旋转套管、不钻水泥塞和可进行尾管回接等多种功能。３０ 多口井的现场应用表明, 悬挂器操作简便, 性能可靠, 固井质量合格, 所有试验数据均符合设计要求, 平均每口井可节约直接钻井成本１５ 万元以上。这种悬挂器还可用于大斜度井、水平井、小间隙井以及老井侧钻井。     

国内尾管固井完井技术现状

介绍了小井眼固井、尾管先期防砂完井、尾管回接固井、旋转尾管固井、膨胀套管完井和尾管钻井等6种新兴的尾管技术.分析了特殊卡瓦式悬挂器、尾管回接装置和膨胀式悬挂器等3大类尾管完井工具研究现状.建议在尾管完井中采用特殊尾管和新兴的完井方式,并采用多手段提高尾管固井质量.指出尾管悬挂器应向多功能化、简单化和可靠性方向发展.     

国内尾管悬挂器技术进展趋势

尾管悬挂器是实施尾管固井技术的关键装置,在尾管固井中具有重要作用。随着国内市场需求的增加和技术的进步,新型尾管悬挂器不断地研制和开发生产。本文介绍了我国尾管悬挂器的发展历程及近年来各科研院所研制的尾管悬挂器产品,分析了国内尾管悬挂器面临的问题及发展趋势。     

新型尾管悬挂器在塔里木油田的适应性研究应用

塔里木油田因井深、温度高、地质结构复杂等特点,对固井质量的要求非常严格。而尾管固井由于其低廉的作业成本、显著的经济和社会效益业已成为深井、超深井固井施工的常用工艺技术。尾管悬挂器作为尾管固井的关键装置, 长期以来塔里木油田一直以进口尾管悬挂器作为首要选择。但进口尾管悬挂器存在供货周期长、价格昂贵、特殊规格尺寸无法订制生产等困难,严重制约了塔里木油田的上量上产。该文在国产尾管悬挂器的引进试用过程中,针对塔里木油田的地质、钻探、泥浆等特点,塔里木油田、钻井方、固井方、工具方在工具工艺等方面做出了适应性改进,并在现场应用方面取得了良好的效果,为塔里木油田的开发提供了技术支撑。     

新型固井工具研制

介绍自行研制的新型固井工具－液压自动脱挂尾管悬挂器、自通径液压分级注水泥器和自灌自锁套管浮箍的结构、 工作原理、技术参数及现场应用情况。现场应用证明三种工具设计合理、性能可靠，经济效益显著，能满足深井、斜井和水平井等特殊井固井的需要。     

膨胀尾管悬挂器研究及应用

常规尾管悬挂器由于密封性能差、内通径小等问题很难满足生产需要,为此,对悬挂及密封材料、液压及机械相结合的膨胀机构、膨胀方式、爆破盘等关键技术进行了研究,研制了膨胀尾管悬挂器.介绍了其结构和工作原理,阐述了其技术优点:该技术把膨胀套管技术应用到尾管完井领域,密封悬挂机构采用高强度橡胶材料,膨胀方式采用液压和机械相结合、由上至下的膨胀方式,设计了爆破盘.为检验膨胀尾管悬挂器的性能指标,进行了膨胀尾管悬挂器室内试验,验证了膨胀尾管悬挂器的基本性能.在王102-侧54井进行了侧钻井现场试验,悬挂φ95 mm尾管901.67 m.膨胀尾管悬挂器集尾管悬挂器及上封隔器于一身,有效解决了尾管头漏失问题,且悬挂密封可靠,内通径远大于尾管内径,是尾管完井技术的最新发展方向.     

液压——机械双作用尾管悬挂器的研制与应用

尾管悬挂固井技术在解决复杂井钻井作业问题中发挥了巨大的作用。但是,常规尾管悬挂器在复杂井的应用中尚存在一定局限,其主要问题是坐挂成功率不能得到有效保证。为此,研制成功了新型的液压-机械双作用尾管悬挂器,该悬挂器是同一套装置具有2种可选择的坐挂方式,从而大大地提高了坐挂可靠性。文中介绍了其结构原理、地面试验、现场试验情况。     

多功能尾管悬挂器关键技术研究

随着深井、超深井、水平井、高温高压井等复杂井越来越多,固井施工的难度越来越大,常规尾管固井工具及工艺难以满足现场需求。为解决复杂井况下的固井技术难题,研制了新型多功能尾管悬挂器,设计了旋转机构、坐挂机构、液压丢手、顶部封隔等多个功能模块,并采用有限元方法对关键部件进行仿真分析,优化了各功能模块的结构和参数。计算和地面试验证明,各功能模块的性能、功能及技术参数符合设计要求。多功能尾管悬挂器在涠洲 WZ6-12-A3S 井进行了现场试验,结果表明,该尾管悬挂器对现场复杂井况具有较强的适应能力和可靠性。      

深层油气勘探开发需求与尾管悬挂器技术进步

深层油气勘探开发中,存在地质条件复杂,地层坚硬、研磨性强,井眼失稳严重,固井封固段长和间隙小等问题,这对尾管固井技术提出了更高要求。为应对深层尾管固井中尾管下入更深、负荷更大,尾管下入更加困难,井底温度更高、压力更大,以及井下环境更加恶劣等带来的挑战,十多年来国内进行了持续攻关和创新,取得了一系列重要进展—尾管悬挂器的功能从基本型、保险型、增强型,发展到了集成型;研制了内嵌式卡瓦、可旋转及液压丢手、平衡式双液缸、高压封隔和多功能集成型悬挂器,满足了深层油气开发需求,取得了显著的现场应用效果。与此同时,研制的各种尾管悬挂器,为顺北油气田、元坝气田、涠洲油田和川西地区等深层复杂油气田的规模化开发提供了固井技术支撑,并起到了很好的推动作用。综合研究认为,由于材料、信息、控制和制造等相关领域技术不断进步,尾管悬挂器技术以后将向集成化、智能化、信息化和实时化发展,从而满足更深层油气勘探开发的需求,支撑石油天然气工业持续、健康、快速发展。      

分段压裂专用悬挂器关键技术研究与应用

近年来,国外各石油工具公司相继开发了专用于水平井多级滑套分段压裂作业的尾管悬挂器,并进行了大规模的现场推广应用。结合水平井多级滑套分段压裂作业的工艺需求,对其专用悬挂器进行了分析,介绍了双向锚定技术、高压封隔技术、旋转送入技术及插入锁紧技术等4项关键技术,对悬挂器卡瓦、封隔器胶筒技术和坐封技术、液压丢手机构及回插装置等进行了深入讨论。在此基础上开发了用于水平井多级滑套分段压裂作业的专用悬挂器,并在红河油田进行了4口井的现场应用,取得了良好的应用效果。最后对分段压裂专用悬挂器的功能完善和技术改进提出了建议。     

膨胀式尾管悬挂器在短半径水平井中的应用

膨胀式尾管悬挂器应用于短半径水平井完井中,具有外形尺寸小、入井安全方便、环空过流面积大、密封性能好,且在注水泥过程中能活动套管以提高顶替效率等诸多优于常规悬挂器的特点。为此,将Ф177.8 mm×Ф114.3 mm膨胀式尾管悬挂器在哈萨克斯坦北布扎奇油田短半径水平井中推广应用,提供的15套悬挂器在应用中全部获得成功。现场应用表明,该悬挂器下井安全,中途不会坐封;操作简便,仅由泵车加压即可;膨胀管实际膨胀时间仅3 min;如遇阻能够加压、旋转、保证管柱下到设计位置;坐挂结束后,试压10.3 MPa,合格,证明环空已经全部密封,施工非常成功。     

BHDC系列XG-J/Y型全通径系列尾管悬挂器

中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院为满足复杂油气藏钻井完井对特殊完井管串及完井工具的需要,经过多年努力,研发了全通径系列尾管悬挂器及系列配套完井工具。该套设备具有设计先进合理、承载能力大、性能可靠稳定、现场操作方便、碰压成功率高、施工完成后实现全通径免钻塞、施工成功率高等特点,能够满足各种常规井、复杂井和特殊井尾管固井施工需要。文章重点介绍了该全通径系列尾管悬挂器的结构原理、技术参数、特点,并对现场推广应用情况进行了简要介绍。     

膨胀式尾管悬挂器在高压气井固井中的应用

固井作业中的环空漏失是高压气井及异常高压气井固井作业中所面临的难题,常规边漏失边固井的现场固井技术无法使固井质量得到有效保障,给后期开采作业带来安全隐患,甚至导致部分井的报废。鉴于膨胀管技术的进展及其优势,介绍了膨胀式尾管悬挂器的结构组成、工作原理与技术特点,并结合塔里木油田迪那2 8井的固井实例,分析了膨胀式尾管悬挂器在异常高压气井固井中的应用效果。结果表明,在异常高压气井应用膨胀式尾管悬挂器固井不仅质量良好,而且可以彻底解决卡瓦式尾管悬挂器在固井中的环空泄漏问题,施工工艺简单,安全性更高。该技术的应用为异常高压气井固井提供了新的途径。     

川西长裸眼水平井下尾管循环解阻关键技术

为解决川西长裸眼水平井中尾管下入遇阻和不易下到设计位置的问题,从提高尾管固井工具可靠性和尾管固井管串组合通过性等方面入手,优化了尾管固井管串组合,并选用压力平衡式尾管悬挂器、整体式弹性扶正器和弹浮式浮箍等关键工具,制定了降低尾管下入遇阻概率和提高解阻成功率的技术措施,形成了适用于长裸眼水平井的下尾管中途大排量循环解阻技术。压力平衡式尾管悬挂器能消除循环憋堵或异常高压导致尾管悬挂器提前坐挂的风险;整体式弹性扶正器最小复位力约为常规单弓弹性扶正器的2倍,可提高套管居中度;弹浮式浮箍能解决常规弹簧式浮箍大排量长时间循环弹簧疲劳失效和回压阀冲蚀密封失效的问题。长裸眼水平井下尾管中途大排量循环解阻用技术在川西50口中浅层水平井进行了应用,解决了尾管下入遇阻和下不到设计位置的问题,尾管到位率达到了98%。研究结果表明,长裸眼水平井下尾管中途循环解阻技术可以解决川西长裸眼水平井尾管下入存在的问题。      

一种改进的尾管固井方法

针对传统的尾管固井工艺存在的问题,在悬挂器卡瓦初始楔紧力分析的基础上,通过悬挂器性能改进,提出了尾管固井工艺新方法.推广应用表明:尾管固井工艺新方法操作方便、可靠.2007年1月以来,累计推广应用100多口井,施工成功率达到100%,尾管固井工艺新方法促进了国内钻完井技术水平的提高.