国内外固井技术发展历程与研究方向

固井是油气井建井过程中的重要环节,固井质量直接关系到油气田、油气井寿命及安全生产。国外固井技术经过100多年的发展,在固井工艺、水泥及外加剂、固井工具及附件、固井装备等方面配套齐全。国内固井技术经历了学习模仿、自主研发、技术突破、创新发展等阶段长期发展,特别是经过"十一五"至"十二五"的攻关,有了长足进步。面对"深、低、非、老"勘探开发新形势,以及高含水、高采出程度老油田有效稳产的新任务,固井技术应针对复杂地质条件、复杂工况环境和水泥环长期密封的要求,深入开展功能性固井材料与工具、信息化智能化固井控制与检测评价一体化系统、全生命周期固井等方面的系统研究,实现产业升级换代,为油气资源及特殊能源的安全高效勘探开发提供强有力的工程技术保障。     

防喷器地下试压系统及应用技术研究

国内在井控装备生产车间对防喷器的试压检测仍然采用地面试压方式,安全风险大,检测效率低,不符合井控安全和HSE管理的要求。为进一步保证设备和人员的安全,设计了防喷器地下试压系统,并对地下试压相关应用技术和工具进行了研究。设计的防喷器地下试压系统大幅提高了防喷器试压检测的安全性和检测效率,改善了车间环境。与地面试压检测相比,防喷器地下试压系统安全、高效、便捷、环保,必然会成为以后井控设备试压检测技术发展的方向。     

浮箍浮鞋自动试压装置

浮箍浮鞋是套管串及固井过程的一个关键附件,内部水泥胶结体承压能力是反映其性能的关键指标,需要进行试压检验.目前的检验设备存在工作量大,安全性低的缺陷,无法满足生产需要.为此,设计研制出浮箍浮鞋自动试压装置,选用液压系统作为动力源,通过计算机控制试压装置完成工件的试压、检测和区分.     

GJC40—17单机单泵自动混浆固井水泥车研制成功

ＧＪＣ40— 1 7单机单泵自动混浆固井水泥车已由江汉石油管理局第四石油机械厂在原有技术的基础上 ,吸收国外先进技术经优化设计开发而成。该型固井车采用国际先进的全自动混浆系统 ,具有自动混浆和二次混浆功能。在固井的同时自动采集钻井液密度和压力数据 ,经计算机分析、反馈、调节钻井液密度 ,实现了混凝过程自动化。这套系统可使钻井液密度的调节更加准确 ,大大降低操作人员的劳动强度 ,固井质量和效率得到显著提高 ,填补了国内自动混浆固井车的空白。ＧＪＣ40— 1 7固井水泥车在新疆、胜利、华北、四川等油田使用情况表明 ,其性能已达…     

云应盐穴储气库固井技术

云应盐穴储气库目的层埋藏浅且存在多夹层交互层,井底温度低,盐水水泥浆水泥石抗压强度发展缓慢,优选适合低温盐层固井的水泥浆配方困难,固井质量难以保证。在通过研究地方采卤井固井施工中存在的地层漏失、水泥浆失返、水泥环胶结质量差、水泥环强度低等难题的基础上,通过有针对性开展井眼准备、盐水水泥浆配方、管串结构设计与扶正器位置安放、施工参数等研究与优化工作,确保了云应盐穴储气库YK1-1井φ244.5 mm生产套管固井施工顺利完成,创国内盐穴储气库固井深度最浅(557.5 m)纪录。经声幅测井、套管鞋处试压、腔体密封性试压三个环节检测,评定固井质量良好,能满足储气库注采井要求。该井生产套管固井顺利施工,为国内埋深浅、夹层多的盐穴储气库固井提供了宝贵经验。     

大庆油田公司采油工程研究院分层开采检测实验室简介

该实验室1996年建成，面积3800m^2，现有人员15人，其中高级工程师1人，工程师3人，助理工程师1人，工人10人。实验室现有仪器、设备24台（套），总价值约1500万元。可进行油田细分开采、分层测试、聚合物驱采油、多元复合驱采油、三低油田开采和高难度套损井修复等工艺技术的研究试验，同时可进行井下管柱、井下工具、修井工具等试验、检验工作。主要由五个系统组成：细分开采模拟试验井系统；井下工具综合模拟试验系统；井下工具检测自动监控系统；井下工具密封件高温、高压油浸检测系统；井下工具元件及材料机械物理性能检测和无损探伤系统。该实验室在系统设置和技术指标上居国内领先水平。     

电磁加热系统在青海油田工具检测站的应用及效果

在国内石油系统已有多家油田建立与各油田相适应的井下工具检测站,对进入油田的井下工具进行性能检测和评价,已成为各油田对井下工具质量监督检查和提高工具质量的重要手段。本文简要介绍了工具检测站的基本系统组成,对电磁加热系统在青海油田工具检测系统中的应用情况进行介绍,并对应用效果进行分析。     

固井井口装置智能化技术探索

随着油气勘探开发不断向深井、超深井以及深水领域迈进,固井作业面临着施工压力高、作业危险大以及劳动强度高等实际安全隐患问题,因此,采用自动化和智能化技术手段实现传统固井作业及工具设备的远程智能操控的需求日趋显现。从传统固井作业井口装置出发,结合现场实际需求开展了井口自动注水泥器、井下工具在线检测系统以及上扣扭矩检测系统的研究,初步实现了固井井口装置部分功能智能化。原理样机的测试结果证明,所研制的系统样机达到了一定的自动化和智能化程度,可为后续固井井口装置及作业流程全面实现自动化、智能化以及相关设备的研制提供技术参考。     

新型作业井油管柱自动试压装置的研制

针对现有作业井试压装置的不足,对其液压系统进行了重新设计,对关键部件如柱塞泵、液压马达等进行了选型,研制出了新型作业油管柱井自动试压装置。该装置以修井机液压源为动力源,以井口水源为试压水源,同时可以通过传感器和电磁阀实现自动试压操作。该试压装置具有结构简单、可自动控制、便于操作与携带、工作效率高、制造与使用成本低、使用范围广等特点。可以替代专用工具车对管柱进行试压作业。     

中国石化石油工程技术研究院德州大陆架石油工程技术有限公司

<正>德州大陆架石油工程技术有限公司隶属中国石化石油工程技术研究院,是集石油井下工具、油田化学助剂研发、生产、销售与服务于一体的国家高新技术企业,具有50多年的历史。研发实力雄厚,生产设施完善,检测手段先进,市场分布广泛,在国内外同行业中享有盛誉。拥有国际领先水平的五轴联动多功能加工中心等一大批高精度数控加工设备,配备三坐标测量仪、直读光谱分析仪等精密检测仪器。研发推广了一大批具有国际先进水平的钻完井工具仪器与油田化学助剂,主要包括尾管悬挂器、分级注水泥器、分段压裂多级滑套、液动射流冲击器、膨胀波纹管、电磁随钻测量仪等工具仪器,以及钻井液处理剂、固井外加剂、酸压助剂等各类油田化学助剂。为国内各大油田及海外项目的勘探开发提供了专业化的解决方案及产品,攻克了深井超深井、高温高压井、腐蚀性油气井、非常规油气井中的一大批钻完井技术难题。     

延长油田延页平1井固井技术

为了确保延长油田延页平1井固井施工顺利及固井质量,通过静态地层承压试验、优化通并钻具结构、选用四级清油型冲洗隔离液技术,并采用特制的冲洗效果评价装置进行评价,优选固井水泥浆体系等固井技术措施,有效解决了该井固井漏失、套管安全下入及居中困难、井壁油膜清除困难和水平段固井质量难以保证等难题,最终使该井固井顺利,固井质量达到优质。该井页岩气固井技术方案的成功实施,为今后在该油田页岩气井固井提供了很好的借鉴作用。     

页岩气水平井固井碰压关井阀的研制及应用

针对目前页岩气水平井固井中套管浮箍浮鞋可靠性低、关井不严、磨塞困难等问题,研制了固井碰压关井阀。其工作原理是,利用固井胶塞作为驱动部件,固井碰压时的压力作为驱动力,移动滑套永久关闭井底液流通道。室内试验及现场应用结果表明：碰压阀关闭压力为14 MPa,并可根据销钉直径来调节关闭压力;正向和反向均可承压25 MPa以上。该工具操作简便,易于安装,可靠性高,可与浮箍浮鞋配合使用,能够有效提高水平井固井作业后的井下关井成功率,降低水平井磨塞风险,防止因水泥浆倒流造成的水平段窜槽和微环隙的产生,对提高页岩气水平井固井质量具有积极的意义。     

螺杆泵环空测试永磁电动机直驱驱动装置

采用螺杆泵永磁电动机直驱驱动装置采油方式的井口没有测试通道,不能下入井下测试工具对螺杆泵井的井温、流压、密度和产液剖面等参数进行测试。为此,研制了螺杆泵环空测试永磁电动机直驱驱动装置。它主要由驱动装置、偏心测试井口装置及井口测试密封装置等组成。偏心井口的可调立管可使立管中心偏离井口中心,为测试通道提供足够空间;偏心油管挂上设计有测试孔,测试孔处连接组合式密封测试阀,测试仪器通过测试阀下入井下,测试方便。现场试验表明,螺杆泵环空测试永磁电动机直驱驱动装置能够在螺杆泵井正常生产情况下,进行井下压力、温度、密度和产液剖面等参数的动态环空测试。     

膏盐层局部高抗挤固井工具结构及施工工艺

由于膏盐层具有塑性流动和蠕变频繁的特性,加上强注、强采作业,导致地层压力系统紊乱,造成套管损坏日益严重,严重的套损不仅影响原油的正常开采,还造成巨大的效益损失。为了解决膏盐层的套损问题,设计了局部高抗挤双层套管固井工具。通过有限元分析,对该工具的抗挤能力进行模拟计算,对优化后的工具进行性能评价试验; 优化局部双层组合套管的固井工艺,制定新的固井管串设计方案。该工具已经现场应用14口井次,施工过程顺利,应用效果良好,解决了所钻井套管易变形损坏等问题,延长油气井使用寿命,提高油气开发的综合效益。     

固井前地层漏失压力动态测试方法

准确评价地层漏失压力是低漏失压力井固井防漏施工设计的前提,但目前对漏失压力评价仍缺乏有效的理论计算和现场试验方法,导致固井防漏设计与施工缺乏定量依据。基于宾汉流体在套管与环空内流动的流变学原理,提出通过逐步提高循环排量,增加作用于目标层的动液柱压力实现地层漏失压力测试的方法。该方法根据实时循环立压,结合环空和套管的几何特征关系,可定量计算目标层动液柱压力;结合实时监控进出口钻井液排量,在发生微漏时停止测试,此时对应的动液柱压力即为地层漏失压力,或测试至满足固井防漏需要时停止。现场应用结果表明,该方法便于现场快速测定地层承压能力,为防漏固井设计优化与施工方案调整提供了数据支撑。     

弹簧比压可控振动可测型机械密封试验装置

研制的弹簧比压可控振动可测型机械密封试验装置包括机械系统和计算机数据采集系统两大部分。其中 ,机械系统由试验台架、液压加载泵站、试验介质增压保压装置和传感器等部件组成 ;数据采集系统由温度、电动机转速、振动幅度、介质压力、泄漏量、扭矩、弹簧力等数据采集电路 ,以及串行通信控制电路和组合电源等组成。这种机械密封试验装置在理论研究方面实现了动态下机械密封弹簧比压的测量和探讨振动对机械密封性能的影响 ;在实际应用方面可为机械密封产品提供静压试验和运转试验。     

井下工具试验装置设计分析

采用现场试验的方法研究井下工具费用高、时间长、效果差。为了开发先进的井下工具，有必要建设一套试验装置，模拟现场工艺及工况来检测工具的性能。对试验加载系统、井口系统、井身结构、密封结构、试验介质循环系统、测控系统等主要组成部分的设计作了分析。     

高压气井固井技术研讨

高压气井固井中易发生管内外窜槽,难度较大,严重影响封固质量,进而影响分隔油气水层,不能实施分层测试及开采。文章介绍高压气井固井的特点及四川采用平衡压力固井的基本思路,并结合四川的情况,较系统地介绍分级、尾管、 多凝、防窜等固井工艺技术。     

注水开发中水渗流对固井质量的影响

注水开发可以保持油层产能,但由于长期注水,地下已形成多压力层系,加之地层中流体渗流的冲刷、侵蚀水泥环,严重地影响了水泥环的胶结质量。根据大庆油田地质特点研制了水渗流模拟装置,并利用该装置进行压差和冰渗流对水泥环胶结质量影响的试验研究。试验结果表明,在现场固井中压差应控制在1—9 MPa;水渗流影响固井质量的临界流速为49.76 mm/h;在高含水、高渗透地层中,提高固井质量的措施是调整钻井液性能以及在固井前充分洗井,消除浮泥饼。