复合压裂管柱结构优化设计与应用

复合压裂管柱存在油管长度配置不合理,轴向抗拉安全系数过剩的问题。以轴向抗拉安全系数为设计目标,对复合管柱各段油管进行受力分析,推导了各段油管长度的计算公式,揭示了影响各段油管长度的因素。以3 700 m长复合管柱为例,优化后的复合压裂管柱各项安全系数满足要求,并且可以减少15%管材使用量。     

考虑纵向振动的注入管柱安全性分析

针对底部无约束的注入管柱安全性问题,采用机械振动相关理论,将注入管柱简化为单一自由度的振系。据此模型,推导了注入管柱在发生纵向共振时的轴向抗拉安全系数计算公式。采用这一公式,对某注入管柱失效事故井进行管柱安全性分析。该井注入管柱的静态轴向抗拉安全系数为1.72,但考虑纵向振动时其安全系数仅为0.99,这一结果更加符合现场实际。指出注入管柱安全风险在于振系阻尼系数低,并提出了增加阻尼装置和使用锚定工具2项消减措施。     

水平井井下防掉热洗阻漏集成器研制

水平井裸眼分段压裂技术作为致密油藏开发的主要方式之一,近年来获得了广泛应用。油井开采后期,措施井由自喷采油阶段转入下泵抽油阶段,在转抽作业过程中,井口极易发生落物入井,造成井筒过液通道堵塞,甚至落物以下井筒报废。同时,致密油含蜡量高,定期热洗清蜡作业会对储层产生严重伤害。研制了水平井井下防掉热洗阻漏集成器。介绍了方案的设计思路、集成器结构与原理、配套液压丢手工具和打捞工具。该技术可在确保不影响油气井正常生产的前提下,集井下防落物、热洗防漏的功能为一体,有效地弥补了裸眼分压工艺后续配套技术措施。现场推广应用8口井,取得了良好的效果。     

套管压裂管柱安全性计算方法与准确性研究

通过对新疆油田公司5井次套管压裂事故的套管柱进行安全性计算,发现基于静态受力分析的管柱安全性计算方法在直井中有着较高的准确性,能够保证套管柱的安全。对于水平井,该方法的计算结果与实际不符,不能指导压裂作业。分析理论极限泵压与油层套管实际破坏泵压的误差,该误差值与水平段长度呈正比关系。在水平井中采用该方法计算压裂管柱的安全压力时,应当根据水平段长度设定安全系数。根据统计结果,在水平段长度为1 600 m时,油层套管的三轴应力安全系数应当增加16.27%。     

新疆玛湖地区致密油水平井套管螺纹扣型优选

为了解决新疆玛湖地区致密油水平井下套管作业过程中的套管螺纹接头断裂失效问题，采用有限元数值模拟方法和全尺寸套管实物试验方法，对比分析了下套管作业上提–下放过程中API-LC长圆扣型和TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的连接强度和疲劳寿命。数值模拟和试验结果表明，在相同上提拉力或下放压力作用下，TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的应力水平明显低于API-LC长圆扣型套管螺纹接头；在相同拉伸–压缩循环交变载荷作用下，TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的疲劳寿命约为API-LC长圆扣型套管螺纹接头的6.9倍。研究表明，新疆玛湖地区致密油水平井下套管作业时采用TP-G2特殊扣型套管螺纹接头代替API-LC长圆扣型套管螺纹接头，能够更好地满足现场下套管作业技术需求，提高作业效率。      

水平井不动管柱无限级分段重复压裂技术研究

针对水平井传统重复压裂管柱技术存在的施工排量低、级数少等问题,研制了一种适用于139.7 mm(51/2英寸)套管的新型水平井不动管柱无限级分段重复压裂管柱。该管柱结构配套工具中,插管采用反向旋转丢手; 悬挂式封隔器具有套管双向锚定和环空密封的双重功效; 自解封型封隔器锁块阻挡机构采用可溶性金属材料制成,压后可实现封隔器自解封; 球座和滑套采用卡槽配合限位,卡槽尺寸为级差设计,可在轴向实现无限级。利用TADpro软件模拟和预测不同施工排量下的管内流体摩阻和井口泵压,结果表明:新型压裂管柱最大允许排量是传统管柱的2.0～5.4倍。该新型管柱可实现水平井分段重复压裂。