深水修井技术与装备浅谈

随着我国深水油气田的开发,不可避免的要遇到深水修井的问题。本文介绍了深水油气田开发中的修井技术与装备,对常规干式采油树的修井作业和水下生产系统的修井作业,水下常规修井方法和轻型无隔水管修井方法等进行了描述。介绍了典型的深水修井装备,最后分析了修井方式和装置对深水油气田开发的影响以及深水油气田开发时修井装置的选择。本文内容可为深水修井作业提供参考。     

大位移井钻井技术研究与应用

20世纪90年代以来,国外大位移井钻井技术飞速发展.为了发展我国自己的核心钻井技术,在国家"863"项目的支助下,研究了一套以扭矩、摩阻为核心的集成钻井设计和施工监测软件,及一套正排量井下可变径稳定器和一套井下闭环可变径稳定器;在钻成6口水平位移近4000 m的大位移井的基础上,集成了一套实用的钻井技术.     

大位移井技术发展现状及启示

在介绍国内外大位移井的基础上,指出大位移井的突出特点是?311mm(12?in)井眼处于大斜度长裸眼稳斜段,这就决定了扭矩/摩阻是钻大位移井的核心问题。文中重点介绍了大位移井井眼轨道优化设计、扭矩/摩阻和井眼轨道控制工具等三项钻大位移井的关键技术。认为我国已有钻2600m以上水平位移井的能力,应借鉴国外把水平位移4000m的井作为六位移井起步的经验,但应对设备能力进行评估和适当优化升级。     

NB35-2油田应用膨胀坐挂定位分支井新技术实践

膨胀坐挂定位分支井技术是国家863“可控(闭环)三维轨迹钻井技术”研究课题分支井钻完井技术研究内容及关键技术。膨胀坐挂定位分支井技术具有以下特点:①采用膨胀管作为坐挂工具,操作简便;②可对老井套管起到保护作用,无需采用传统的卡瓦式坐挂工具;③膨胀管坐挂膨胀后留在井筒内的内径大,便于下入修井工具及井下作业。该项技术首次用于渤海NB35-2油田244.5mm套管井获得成功,为渤海复杂河流相沉积油藏后期调整积累了经验,对于有效降低我国海上油田开发成本具有重要意义。     

拟悬链线轨迹设计方法及其摩阻扭矩评价

在大位移井钻井过程中,摩阻、扭矩是制约其水平位移延伸长度的关键因素,大位移井井身剖面的优化设计是减少摩阻扭矩、增加水平延伸距离的重要技术措施。拟悬链线剖面在减少摩阻扭矩和增加管柱的可下入性方面展现出一定的优势。通过微积分方法,建立了拟悬链线轨迹井身参数的计算模型,寻找到保证拟悬链线轨迹剖面在工程上和几何上都有意义的参数输入范围,并对不同轨迹类型(拟悬链线剖面、"直-增-稳"剖面、悬链线剖面)的摩阻、扭矩进行了比较分析。结果表明,对于水平位移较长的大位移井,拟悬链线轨迹能够减少摩阻扭矩,由于曲线井段占总井深的比例不大,通过改变剖面类型减少摩阻扭矩的作用有限,但悬链线设计为大位移井剖面设计提供了一种新的设计方法。     

含空心球钻井液分离流场数值模拟

为分析常规旋流分离器在深水含空心球钻井液双梯度钻井中分离回收空心球的可行性,建立了旋流器中分离场的RNGκ-ε湍流数学模型。利用计算流体动力学模拟给定工况下旋流分离过程,分析了旋流器内部压力场、速度分布特征及分离效率,岩屑的分离效率为78.99%,空心球回收分离效率达95.75%。结果表明在深水空心球双梯度钻井中采用常规旋流分离器回收钻井液中空心球可行,同时为改进结构设计、提高分离性能和降低能量损耗提供了一定依据。     

膨胀管定位分支井技术在渤海埕北油田的应用

膨胀管定位分支井技术研究是国家 86 3项目渤海大油田勘探开发关键技术———可控 (闭环 )三维轨迹钻井技术研究的子课题。应用膨胀管定位工具原理 ,完成了定位工具的研制 ,并在大量地面实验的基础上 ,将膨胀管定位技术成功地应用于渤海埕北油田老井侧钻分支井中。实践证明 :所研制的膨胀管定位分支井工具具有 3大技术特点 :①膨胀管定位 ,定位工具在老井中 ,对套管产生的应力集中小 ,有利于保护套管 ;②定位工具在密封后可承受压、扭等荷载 ,完全满足井下作业的需要 ;③定位工具设计合理 ,操作简便。通过在埕北油田A2 2h井的实践 ,钻成一口水平分支调整井 ,在老油田挖潜方面取得 3项突破 :第一 ,使用侧钻分支井挖掘剩余油获得突破 ;第二 ,在分支井油井中使用膨胀管定位工具获得突破 ;第三 ,使用修井机在海上平台钻分支调整井实现突破。膨胀管定位分支井技术及其工具在埕北油田A2 2h井的成功应用 ,使原来产油 11m3/d的老井通过分支井达到产油 112m3/d ,取得显著的经济效益。这项技术将在海上油田增储挖潜和提高采收率方面发挥很大的作用。     

全井钻柱系统耦合振动多体动力学模型的建立与算例分析

基于绝对节点坐标法建立全井钻柱系统的多体动力学模型,研究系统的耦合振动现象;将大长细比柔性钻柱离散为绝对节点坐标梁单元,讨论梁单元格式,并研究井口、钻头处边界及钻柱与井壁的接触/摩擦模型,给出包含绝对节点坐标梁单元的钻柱系统运动方程;采用向后差分法求解微分-代数方程组,开发多体动力学求解器及相应的前、后处理器。通过直井、定向井算例分析了全井钻柱系统的轴向、扭转、横向耦合振动特性,结果表明本文提出的力学建模和数值分析方法可实时捕捉到钻柱系统的耦合振动现象,能够在钻柱系统动力学研究和工程应用中发挥作用。     

旋转导向工具驱动总成控制器设计

根据目前所研制的旋转导向工具驱动总成的矢量位移控制和多机通讯的要求,结合当今测控技术领域的发展趋势,提出了基于Modbus通讯协议的旋转导向工具驱动控制器的设计方案。该控制器采用ARM7核心架构的微控制芯片,能够在井下高温高压工况下,实现数据通讯、电机PID调速和矢量位移闭环控制的功能。实验室测试表明,设计的驱动总成控制器通讯稳定,运行正常,能够满足旋转导向工具导向控制的要求。     

深水钻井送入管柱卡瓦挤毁载荷模型研究

针对深水钻井中容易发生卡瓦挤毁送入管柱的问题,详细分析了管柱-卡瓦之间相互作用的机理,利用厚壁圆筒理论等相关力学理论建立了计算卡瓦挤毁载荷的新模型,并进行了模型验证和实例计算,结果表明本文建立的新模型可作为深水钻井送入管柱设计校核的依据,所计算出的送入管柱的作业窗口可以为现场应急事故处理提供指导,从而保障深水钻井作业的安全。