水平井传输测井的常见故障分析及对策

１水平井管柱传输测井工艺它是利用管柱携带测井仪器入井，并从管柱水眼送入湿接头，使之与井下仪器在冲力作用下对接，通过管柱推送到井底，通过电缆把井下数据信号传出的一种测井方法。２施工中的主要故障及对策（１）湿接头在管柱内下放不到湿接头公端所在对接位置，主要原因①管柱内径太小、测量不准或者管柱变形。②管柱内残存几何形状较大的物体。③管柱内壁残存水泥环饼，使内径变小。预防的方法：精确测量所有入井钻具、接头的内径，选择合格的通径规逐根通径，保证仪器在钻具内顺利通过。（２）湿接头对接困难，主要原因有以…     

Sondex爬行器

Sondex爬行器是一种新型的测井仪器输送工具,它与常规的送进技术相比,克服了井眼弯曲使测井仪器难以下放的困难,同时也提高了测井的质量和可靠性。应用该爬行器,为套管井水平井测井提供了更快捷、更经济、更安全的新工艺。     

双管柱水平井动态测井新工艺

双管柱水平井动态测井工艺主要由测试管柱与生产管柱、双管柱偏心井口、水力输送(或爬行器)和抽油机生产测试等4部分组成。针对国内大部分需要进行动态测试的水平井基本为高含水状况下的水平井这一实际情况,考虑到该类型的井内流体主要是水,属单项流测试环境,结合脉冲中子水流测井仪器能够进行管外水流测量的独特优点,利用双管柱水平井动态测井工艺就可以实现在抽油机不停产的状况下的流量动态测试。     

深斜井注水管柱下放力学模型研究

为了研究深斜井注水管柱的受力情况,在前人研究的基础上建立了适合于深斜井注水管柱下放的力学模型,综合考虑管柱自重、摩阻力及液压力的作用,计算了直径段、弯曲段和稳斜段管柱的摩阻力和轴向力,同时计算了各井段井口的大钩载荷;提出了管柱顺利下放的判定依据,分析了管柱下放的影响因素,并结合实例验证了计算方法的正确性。分析结果表明,弯曲段下放的管柱摩阻力随着井斜角和摩擦因数的增大而增大,管柱下放到稳斜段时摩阻力随着摩擦因数、井斜角、管柱规格的增大而增大;弯曲段管柱的钩载与下放深度呈非线性关系,随着管柱在弯曲段下放角度的增大,钩载逐渐减小,且摩擦因数越大,钩载减小幅度越大。     

大角度井和水平井测井技术

大角度井和水平井测井技术中最大困难之一是把测井仪器下放到井底的目的层。为适应不同的井斜角度和井况,当前国外已研究成功了如下5种测井技术,并已在现场应用。1.电缆测井。适用于65°以下的大角度井。它是利用电缆的重力下放测井仪器的,但容易受阻,井眼的角度越大,困难越多。     

水平井强磁打捞器的研制及在河南油田的应用

水平井可钻桥塞多段压裂技术在油气开发中广泛应用,但随后钻塞过程中,由于种种原因导致金属卡瓦碎块在水平井段沉积,从而出现管柱遇阻,增加作业时间和成本。针对水平井多段钻塞过程中存在的问题,开展了水平井强磁打捞工艺技术研究,设计出一种打捞管柱,研制出两种强磁打捞器,能够完成井底金属卡瓦碎块和落物的打捞清理;该打捞器在河南油田现场应用2井次,成功打捞出水平井段的大部分金属碎块和落物。     

水平井管柱空间受力分析及迭代计算

在分析水平井管柱空间受力平衡的基础上, 考虑了管柱刚度附加的接触力与曲率半径的三次方成反比以及管柱末端效应对轴向力和法向力的影响, 采用迭代计算方法, 建立了水平井管柱空间受力的三维求解模型。利用这种模型, 对现场一水平井的管柱受力特性进行了计算, 结果表明, 迭代计算方法可以简化空间问题, 便于计算机处理数据, 比平面分析方法更为有效, 为合理选用水平井管柱提供了依据。     

一种新型人工井底工艺管柱

针对苏里格气田合作区块建立的人工井底注灰方式存在"插旗杆"的问题,设计了一种新型的人工井底工艺管柱。通过使用Y111型封隔器及液压丢手接头工具组合,下至设计位置后下压管柱坐封封隔器,投球憋压实现液压丢手接头丢开,建立人工井底。该新型人工井底管柱组合在苏里格地区成功应用3口井,为苏里格气田老井措施改造提供了新的技术手段。     

水平井化学剂注入工艺管柱研制与现场试验

为解决水平井中化学剂分层段注入问题,研制了水平井化学剂定点注入工艺管柱。该工艺管柱一趟管柱可实现多个层段作业,理论上层段不受限制,具有可重复作业,可任选某一层段作业及反洗井功能。研制了可洗井注入封隔器和注入阀等配套工具。现场试验结果表明,注入阀能力达到480 m3/d,封隔器坐封、解封容易,可重复坐封、解封,封隔器验封合格,实现了对目标层的定点注入,进行了不动管柱反洗,洗井通畅,管柱的起下作业顺利。注入过程压力没有明显上升,压力和排量均符合设计要求,工艺管柱基本能满足水平井化学剂定点注入的需求。     

油气井管柱冲击动力问题研究概况和发展趋势

钻采作业中经常遇到管柱冲击动力问题。具体工况包括：①射孔和爆炸松扣解卡时,炸药爆炸引发的管柱冲击振动;②用震击器解卡时,突然泄流和震击力引发的管柱冲击振动;③钻柱、套管柱、油管柱、抽油杆柱断脱或刹车不灵或操作失误,导致管柱沿井筒向下滑落冲击井底或泵阀,以及管柱下放时突然遇阻的情况。对文献的相关研究进展进行了评述,并介绍了油气井管柱力学三原理、油气井管柱动力学基本方程、油气井管柱的屈曲和拉力扭矩分析、钻柱动力学、直杆和薄壁管在轴向冲击作用下的应力和变形、以及有限元力学仿真的研究进展;最后,对管柱冲击动力研究的力学模型、数学模型、求解方法和预期结果等提出了建议。     

套管柱稳定性问题研究

自鲁宾斯基50年代提出油井套管柱直立稳定性问题以来,国内外已发表许多论文[1～5],但从理论研究考虑,还应作进一步研究。本文以井口为坐标原点建立基本方程,明确考虑套管柱全长及上下两端约束条件,分析下端轴向力的失稳临界值。对确定临界值的超越方程进行了比较详细的数值研究,所得结果比鲁氏给出的约大15%.关于套管柱内外液压对临界力的影响问题,本文证明了所谓“虚拟力”就是开口管柱临界力与闭口管柱临界力之差,就是管柱下端的封头力。     

小井眼钻柱瞬态动力学研究及应用

考虑小井眼细长钻柱沿井深和井眼圆周方向的随机接触碰撞,建立了钻柱瞬态动力学模型。运用动力间隙元不仅能合理描述钻柱与井壁的接触碰撞过程,还能考虑井壁变形和泥饼的能量吸收,并用Newmark法求解钻柱动力学平衡方程。通过钻井全尺寸模型装置上的钻柱动力学试验,对理论计算结果进行了验证,也为钻头干扰力确定提供了依据。经大庆油田14口小井眼井应用表明,由钻柱动力学分析所设计的钻柱结构没有发生井下断钻具事故,防斜性能也比较好,机械钻速得到明显提高。     

大位移井钻柱纵向振动理论计算与ANSYS分析

钻柱振动是导致钻柱失效、疲劳损坏的主要原因,本文结合钻柱动力学理论以及运动微分方程,并通过ANSYS软件对大位移井钻柱的纵向振动模型的建立和分析做了合理的假设,经过ANSYS分析计算得出大位移并全井段钻柱的振动规律,对钻柱的合理设计和正常钻进有一定的指导意义。     

钻柱摩阻扭矩智能实时分析与卡钻趋势预测

钻柱摩阻扭矩的实时分析对提高钻井效率、规避钻井卡钻风险具有重要作用,目前摩阻扭矩分析以钻前预测为主,但钻井过程中摩阻扭矩的实时分析尚不成熟。针对当前井底钻压扭矩预测不准、钻柱摩阻系数的确定存在盲目性等问题,提出一种钻柱摩阻扭矩智能实时分析方法。该方法利用神经网络模型实时计算井底钻压扭矩,结合摩阻扭矩刚杆模型采用二分法实时反演摩阻系数,准确分析钻柱受力。考虑到钻柱摩阻系数在一定程度上表征钻柱卡钻趋势,进一步利用该方法对钻井卡钻趋势进行预测。将该方法应用于现场数据,发现某井钻柱摩阻系数在6 000~6 100 m区间整体呈现逐渐增大的趋势,且在6 100 m处附近,钻柱摩阻系数从0.35附近陡增至0.75,变化极为剧烈,说明即将发生卡钻。经过对该井的钻井日志查证,该井在6 100 m处附近蹩停顶驱钻具卡死。说明利用该方法对卡钻趋势进行预测具有良好的效果,便于现场实时调整钻井参数,有效规避卡钻风险,提高钻井效率。     

随钻震击器安放位置优化设计

在钻井施工作业中,为了有效地预防钻柱卡钻,常常需要在钻柱的某一部位安装随钻震击器。随钻震击器安放位置的不同,将极大地影响着震击效果。现文结合随钻震击器的震击原理,综合考虑震击作用中钻柱的摩阻、钻柱的重力以及不同的下部钻具组合结构的影响,建立了随钻震击器安放位置优化设计模型。实例计算表明,该模型实用有效,可用于定向井、水平井和大位移井中随钻震击器安放位置的优化设计。     

注N2井井筒温度压力耦合下的井底流压计算

在注N₂提高采收率的过程中,井底流压的大小是影响驱油效果的重要因素,在计算气井的井筒压力分布时,通常采用Cullender-Smith模型。但是氮气的物性参数随温度和压力的变化而变化,为了精确的计算注氮气井井底流压的大小,以注水井转注氮气井作为研究对象,根据垂直管流的能量平衡方程,结合适用于氮气的物性参数密度、黏度、偏差因子及摩阻等计算方法,提出了注氮气井井筒温度和压力分布耦合的井底流压计算模型,应用四阶龙格－库塔迭代方法,用MATLAB软件计算了井底流压的大小,最后评价了注氮气井的启动压力、注气速度和井底流压的关系。根据对红浅井区氮气试注试验的测井数据分析,表明新压力预测模型计算结果与现场实测结果相吻合,注气初期注入压力受注入量变化影响较小,注入压力高低主要与储层物性有关。     

水平井钻柱动态摩阻扭矩计算与分析

国内近年的页岩气开采水平井井型主要有常规水平井、大斜度井和勺型水平井,为便于施工决策,有必要对上述3种井型的摩阻扭矩特性、钻压传递效率、重点关注井段或环节、极限延伸钻进长度等进行研究。为此,以上述3种水平井井型为分析对象,基于全井钻柱动力学模型和全井钻柱系统动态特性仿真计算,探究了其摩阻扭矩、载荷传递和延伸钻进情况,并在四川盆地长宁地区的3口对应井型页岩气井进行了现场应用实验。研究结果表明:(1)勺型水平井造斜段后半段的接触摩擦强度很高,造斜段后段接触强度是稳斜段接触强度的1.67倍,造斜段的总接触力是大斜度水平井的1.62倍;(2)大斜度水平井稳斜段的接触摩擦强度不仅高于造斜段,而且也高于相同井深的3种井型中的任一特征段;(3)3种井型延伸钻进中钻柱的工作应力都不大,但对于勺型水平井的弯曲段,延伸钻进时还需要重点关注稳斜段钻柱的扭断问题;(4)勺型水平井的钻压传递效率低于常规水平井和大斜度井。结论认为,该研究成果初步揭示了3种页岩气水平井井型的摩阻扭矩特性和主动载荷传递机理,指出了安全评估重点关注井段,对页岩气水平井的高效安全施工具有参考价值。     

小井眼钻具非线性力学分析及应用

考虑钻具沿井深和井眼圆周方向的随机接触摩擦以及钻具在钻压、自重作用下的纵向弯曲,建立起小井眼下部钻具双重非线性力学分析模型,运用空间梁单元和多向接触摩擦间隙元进行求解。经现场试验表明:用该理论方法所设计组配的三稳定器和四稳定器防斜钻具组合起到了良好的防斜效果,机械钻速得到明显提高,为小井眼钻具设计提供了一种实用的计算方法。     

定向井全井段钻柱下放过程应力及接触力分析

钻柱在下放过程中,由于井眼轨迹的影响和井壁的约束,钻柱会产生弯曲应力、接触压力和摩擦力等初始应力。忽略钻柱轴线与井眼轴线重合这一前提假设,模拟了整个钻柱的下放全过程,得到了真实的钻柱初始状态,对钻柱下放过程中的应力及接触力进行了分析。在有限元处理中把整体模型假设为细长梁在管内沿管轴线的下放过程,将井壁考虑为刚体。模拟结果表明,从全井段应力变化来看,直径段由于重力作用呈线性减小趋势,而进入造斜段时则迅速增加,在接触处和截面突变处变化剧烈,进入稳斜段后,在靠近钻头附近趋于平稳,维持在较低水平。     

整体钻柱力学接触有限元分析

考虑钻柱的扭转效应和接触摩擦,用有限元法建立了整体钻受力分析的三维准静力学模型和空间多向接触摩擦间隙元.用修正的牛顿迭代法进行迭代运算和用近似梯度增量法修改载荷增量,并对钻柱与井壁的接触摩擦和钻柱变形进行了分析计算.现场实验证明本文提出的理论和模型用于井眼轨迹跟踪预测结果与钻后实测结果符合很好,可作为定向井钻柱受力分析以及井眼轨迹设计和预测的一种基础理论和实用方法.