一种新型打水泥塞固井工具

<正>水泥浆的重力沉降会造成水泥浆与钻井液的置换和混合,从而导致水泥塞的位置发生变化并影响水泥塞的质量。为此,BJ公司研制了一种伞形打水泥塞固井工具。该工具由2个伞形的支撑弓组成,在井眼内     

新型注水泥塞工具的研究应用

针对常规打水泥塞作业经常出现不易控制长度、水泥塞容易“打飞”、易出现“灌香肠”、“插旗杆”等实际问题，通过对水泥塞固井技术的研究，开发出一种新型工具—水泥塞定位器。该工具能够准确定位水泥塞的深度和长度，实现了水泥塞的准确定位功能，通过与钻杆胶塞的配合使用，宴现了水泥浆和钻井液的完全隔离，从而减少了打水泥塞事故，提高了水泥塞质量。该项技术研究达到了预期目的，完全能够满足现场需要。     

水泥塞定位器的研制与应用

为解决注水泥塞作业中的实际问题, 通过对以往事故原因的分析, 研制出一种新型水泥塞定位器。这种水泥塞定位器能准确定位水泥塞的深度, 可以重复使用, 克服了以往的缺点,有较高的使用价值和推广价值。通过与钻杆胶塞的配合使用, 起到了隔离水泥浆和钻井液的作用,实现了水泥塞定位器的准确定位功能, 可减少打水泥塞事故, 提高水泥塞质量。现场应用证明,该工具使用方便, 可操作性强, 完全能够满足固井作业施工要求。     

海上高温高压天然气水平井临时隔离储层悬空水泥塞技术

南海西部高温高压水平井采取悬空水泥塞临时隔离高温高压储层。水泥塞质量要求高,处于大井斜高温高压井段,水泥塞底部距小井眼储层水平段斜深仅150 m、垂深仅40 m左右。注水泥塞作业对井底的波动压力大,水泥浆防窜和防漏矛盾突出。在高密度油基钻井液环境下注水泥塞,泥饼清洗困难,影响胶结质量。水泥浆用量少,易混浆和被钻井液污染。因此,通过提前转化钻井液、优化注水泥塞管柱结构、提高水泥塞支撑能力、优化前置液、水泥浆和水泥浆附加量、提高顶替效率工艺、优化替浆量精确设计及计量工艺、创新水泥塞管柱内壁清洁新工艺等方面的研究,形成海上高温高压天然气水平井储层临时封井悬空水泥塞技术。该技术在中国南海西部海域莺琼盆地7口高温高压水平开发井中应用,一次注水泥塞成功率为100%,为高温高压大斜度井段、高密度油基钻井液环境以及小井眼复杂工况下悬空水泥塞质量的提升提供了技术参考。      

一种新型裸眼可钻桥塞的研制与应用

乍得潜山油藏封层上返试油通常采用打悬空水泥塞工艺。因潜山裸眼段裂缝发育,打水泥塞时会出现水泥浆漏失、水泥塞面位置难以控制等现象,致使注水泥塞一次成功率低及深度不准。针对这一问题,研制开发出一种新型工具——裸眼可钻桥塞,并联合注灰进行封层作业,从而简化潜山裸眼封层工艺,提高封层施工成功率,实现裸眼段准确定位封堵。经过现场实验,该工具达到了预期封层目的,满足现场施工需要。     

海上高温高压天然气水平井临时隔离储层悬空水泥塞技术

南海西部高温高压水平井采取悬空水泥塞临时隔离高温高压储层。水泥塞质量要求高,处于大井斜高温高压井段,水泥塞底部距小井眼储层水平段斜深仅150 m、垂深仅40 m左右。注水泥塞作业对井底的波动压力大,水泥浆防窜和防漏矛盾突出。在高密度油基钻井液环境下注水泥塞,泥饼清洗困难,影响胶结质量。水泥浆用量少,易混浆和被钻井液污染。因此,通过提前转化钻井液、优化注水泥塞管柱结构、提高水泥塞支撑能力、优化前置液、水泥浆和水泥浆附加量、提高顶替效率工艺、优化替浆量精确设计及计量工艺、创新水泥塞管柱内壁清洁新工艺等方面的研究,形成海上高温高压天然气水平井储层临时封井悬空水泥塞技术。该技术在中国南海西部海域莺琼盆地7口高温高压水平开发井中应用,一次注水泥塞成功率为100%,为高温高压大斜度井段、高密度油基钻井液环境以及小井眼复杂工况下悬空水泥塞质量的提升提供了技术参考。     

安全提效弃井技术在海洋石油钻井中的应用

对于经济成本高昂、风险因素容易叠加的海洋石油钻井而言，提升悬空水泥塞作业成功率、缩短作业工期，避免发生钻具“插旗杆”事故，是弃井阶段作业者所关注的重中之重。我国南海西部工程技术人员通过引进钻杆水泥伞及液压脱手工具，在多井次成功应用，形成悬空水泥塞防沉降技术及长裸眼弃井提效技术，切实提升海洋石油钻井弃井作业质量与时效保障。     

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 %。     

新型降失水剂在避免涠洲浅层“插旗杆”事故中的应用

针对南海西部油田涠洲某井浅层注水泥塞时水泥浆提前疑固而困住钻杆导致井眼报废的案例,分析现场施工情况和地层特征后认识到,水泥浆提前凝固的主要原因是侧钻地层高渗、疏松而导致水泥浆过快脱水.合理的颗粒级配可延缓水泥浆的脱水速度,但不能完全避免“插旗杆”事故 在试用几种降失水剂未解决问题后,为了避免同类事故再次发生,研究并合成了一种新型聚合物降失水剂HCB-FL3.将该产品以5％的加量应用于邻井的注水泥塞作业中,效果良好,在这些井浅层裸眼段注水泥塞时无憋扭矩现象,注水泥塞结束后起钻顺畅,无复杂情况发生,固井质量也达到了设计要求,为以后涠洲浅层乃至类似的高渗地层注水泥塞作业提供了技术参考.     

提高水泥塞成功率的高黏段塞的设计方法——在南阿尔及利亚油田的应用及实例分析

在南阿尔及利亚油田的钻井和修井工作中,在井内密度较小的液体上面打密度大的水泥塞是一个比较麻烦的问题.当在远离造斜点或废弃井的井底打水泥塞时,要成功取得一个合格的水泥塞之前平均需要进行3次尝试.失败的水泥塞施工需要额外花费大概＄75 000,外加4天的钻井时间损失.对水泥塞的现场应用分析表明:导致水泥塞失败的根本原因是高黏段塞的流变性设计较差或根本没有设计造成的.事实上,直到最近高黏段塞的制作还是沿用以前的方法,并没有考虑水泥的特性以及水泥浆和高黏段塞之间界面的稳定性.密度大的液体下落到密度小的液体下面是一种自然趋势,只有阻止这种趋势,才能使远离井底的水泥塞保持静止状态直到水泥硬化.流体密度差越大或者井眼尺寸越大,水泥塞要保持稳定就越困难.为了提高稳定性,通常在水泥浆和钻井泥浆之间打高黏段塞.通过估算出的可靠的流体屈服应力,可以稳定不同密度的流体界面,这适用于任何尺寸井眼、井斜和流体密度差.当高黏段塞用于两个界面时可能出现不稳定:即在水泥浆与高黏段塞以及高黏段塞与钻井泥浆之间的界面.这些估算值已经转化成了计算机模型,用于高黏段塞和水泥浆物理性能的设计,这样界面的机械稳定性就能确保.这种计算机模型应用在南阿尔及利亚油田打水泥塞施工中,可以计算出流变性和密度的设计值,而水泥浆和高黏段塞中都将用到这两个值.实例研究表明,在最上面的水泥塞,其顶部的水泥正如期盼的那样.通过最近一系列的水泥塞施工,成功率已经从25%提高到接近100%.     

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。     

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。     

暂闭井带压作业机控压钻磨水泥塞技术及应用

修井机和连续管钻开暂闭井上部井段水泥塞后,水泥塞下方的圈闭压力突然释放易导致钻具飞出、设备和钻具受损以及井喷事故。采用带压作业机控压钻磨暂闭井上部井段水泥塞,能在管柱自重基础上施加足够高的下压力,工作防喷器回压控制能力高,钻塞管柱刚度强,能有效预防此类事件发生。针对带压作业机钻磨水泥塞存在的技术难点,从防喷器组合、地面流程、钻具组合、施工工艺等方面进行优化设计,形成一套“主动加压＋复合旋转＋平衡背压”的带压作业机控压钻磨水泥塞技术,能够有效应对桥塞或水泥塞下方可能圈闭有高压的风险,满足暂闭井钻塞的施工要求,且对道路、场地要求低,不需基建,作业周期短,可大幅降低作业成本。该技术在现场应用11井次,效果良好,为暂闭井、高压气井钻塞作业提供了技术借鉴。     

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。     

泵送式复合桥塞钻磨工艺研究与应用

华北油田任密1H等井压裂采用了泵送式复合桥塞分段压裂工艺,压裂放喷后出现桥塞砂埋现象,需要钻磨桥塞提高产量。通过对桥塞分段压裂工艺特点分析,找出了钻磨桥塞的难点并制定相应方案。根据井况分别采用连续油管底带螺杆钻、普通油管底带螺杆钻加自制的旋流式四翼凹底磨鞋等工艺对任密1H、太密1X井钻磨桥塞,实现了一趟管柱连续钻磨5个和4个桥塞,实现了快捷、安全施工。     

抗冲击韧性水泥浆体系在印尼Klari-2st井中的应用

Klari-2st井是印尼Arar区块1口定向探井,为完成区块勘探,对该井215.9 mm裸眼漏封井段,注水泥回填,用152.4 mm注水钻头开眼,扩眼器扩孔,形成177.8 mm水泥环井眼,下入149.2 mm膨胀管封固井壁,以完成四开钻井作业。在分析前次水泥环失败原因基础上,改进固井液体系,浆体中加入膨润土、纤维和膨胀剂等材料,降低水泥石强度和脆性,提高水泥石韧性及与井壁的胶联强度。应用抗冲击高韧性水泥浆,结合高效冲洗液+黏性隔离液的前置液体系等措施,完成了特殊要求的水泥环打塞作业,满足了膨胀管最大井径小于190 mm的要求。     

碰压自锁固井水泥塞控制器的研制

现场浮箍失效在近期常有发生,使水泥浆倒流、封固段缩短、水泥塞增高,严重影响了固井质量,增加了钻井成本。为改变当前浮箍失效的状况,对浮箍失效的原因进行了深入分析,在保证密封体与密封座吻合的前提下,设计上尽可能扩展浆体的过流间隙,适当提高密封体的自由度,增强浮箍对阻卡物的释放能力。所研制出的“碰压自锁水泥塞控制器”解决了固井水泥塞控制技术的一大难题,能克服浮箍失效的后期隐患,可防止“水泥浆替空”和“水泥浆倒流”,达到了提高固井质量的目的。     

注水泥堵漏过程中水泥塞形成高度及质量控制技术研究

注水泥堵漏是裂缝性和溶洞型漏层地层堵漏施工的主要工艺技术，水泥塞的有效形成和形成的质量是保证注水泥堵漏施工成功率的关键，而水泥塞不能有效形成或形成质量差的主要问题是注水泥施工全工程中出现的混浆问题。文章在现有研究的基础上，通过对注水泥施工过程中水泥混浆问题的详细分析，归纳出影响出现水泥混浆的4个压力平衡点、对应于每一个压力平衡点的混浆机理及影响因素。在此基础上提出了具体的保证注水泥堵漏施工过程中水泥塞有效形成的控制技术和计算方法，即：设计合理的水泥塞高度和钻具下入深度；确定合理的注水泥量；解决注水泥过程中假封门现象对水泥塞形成高度的失控问题；大裂缝和孔洞型漏失层的水泥塞液面的控制技术。