套管浮箍浮鞋选型分析及失效预防措施

浮箍浮鞋失效会造成管内留塞，环空水泥浆返高不够，增加作业时间和成本。对比分析了不同类型浮箍浮鞋的结构和技术特点。结合API标准，介绍了浮箍浮鞋的主要性能评价指标和测试标准。分析了浮箍浮鞋失效的影响因素，并提出针对性的预防措施。为不同井况下浮箍浮鞋的合理选型及提高使用成功率提供参考。     

华北Ⅰ型浮箍浮鞋结构特点及其使用

过去各油田使用的套管附件,如引鞋、套管鞋、回压阀、阻流环和旋流短节等的结构很不统一,使用中存在许多问题。有的附件分散,使用时串联不便;有的可钻性差,再次开钻时需下专用磨鞋磨除;有的耐温性能差,井下温度较高时失去耐回压性能;有的密封可靠性差,不能憋压候凝,直接影响了水泥石与套管的胶结质量,降低了油气井的使用寿命。华北Ⅰ型浮箍、浮鞋综合了国外浮箍、浮鞋的优点,具有结构紧凑、串接方便、耐回压可靠、容易钻除等特点。     

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.     

新型双合叶浮球式自灌浆浮箍设计及应用

双合叶浮球式自灌浆浮箍能够在注水泥时用来控制胶塞的下行位置,以确保管内水泥塞长度,防止水泥浆倒流。通过投球蹩压的方式蹩掉塑料挡管,实现自灌浆和逆向密封的变换,可连续作业,既能增加密封效果,又能节省套管下入的时间。该浮箍可用于直井、水平井、定向井、套管开窗侧钻井等多种钻井的固井作业。减轻了钻井液对套管的浮力,减少了套管下入过程中井眼环空泥浆上返速度,及套管在下放时卡钻的几率,实现了下套管的连续施工,利于井壁稳定;能很好地配合其他固井工具的使用,易安装易钻取,使用安全可靠,值得推广应用。     

高性能弹浮式套管浮箍的研制及在页岩气井的应用

在页岩气水平井固井中,现有套管浮箍可靠性低,常因浮箍失效对固井质量造成不良影响。为解决该问题,分析了浮箍失效的具体原因,确定了提高浮箍可靠性的结构改进技术方案,通过仿真模拟分析了该方案的可行性,并在室内模拟试验和分析其综合性能的基础上,研制了高性能弹浮式套管浮箍。室内试验表明,研制的浮箍可耐压60 MPa,耐温180℃,在2.0 m3/min排量下冲蚀72 h无损伤。该套管浮箍在涪陵页岩气田焦石坝区块的200多口页岩气水平井中进行了应用,应用结果表明,弹浮式浮箍耐高压、耐高温、耐冲蚀、可靠性高（一次坐封可靠率达100%）。研究认为,该浮箍可广泛应用于各类套管外大压差井、水平井、高温深井和复杂井的固井作业。      

PDC钻头配合可钻浮箍钻井技术

介绍了KZW－φ244．5mm可钻浮箍及防转胶塞的结构特点及主要技术参数,在大港油田段35－54井的成功应用表明,PDC钻头配合可钻浮箍是行之有效的提高钻井速度、缩短完井周期的技术措施,值得推广应用。     

大陆架尾管悬挂器、浮箍和浮鞋创国内下深纪录

在中国石化重点科探井、亚洲第一垂直深井——塔深1井五开固井中，大陆架公司为该井专门设计制造的SSX-A型双锥双液缸尾管悬挂器、浮箍和浮鞋分别在井深6637和8405m应用成功，创造了国内同类固井工具的下深纪录。     

浮球式自灌钻井液浮箍

介绍浮球式自灌钻井液浮箍，现场应用证明，该装置性能可靠，安全、操作简便。     

快速钻水泥塞及套管附件内部装置

以前钻?244.47mm(95/8in)套管内水泥塞及附件装置,大约需要15~30h。LN205井在固井时,用水泥浆固定承托环及胶塞,并改变了以往的钻井参数,结果仅用4.5h就钻完了50m水泥塞及套管附件内部装置,包括分级箍、承托环、浮箍和浮鞋。     

浮箍井下工作环境与失效分析

在整个固井过程中，固井工具及附件的工作情况是影响固井质量的重要因素，有的固井工具甚至是固井成败的关键。固井工具在井下是否正常工作，不仅要受地面操作的影响，而且井下环境也会对固井工具的工作情况产生重要影响。井下环境包括井眼、地层、套管、钻井液性能、井下温度、井下压力、循环排量及时间等综合因素，这些因素都会对固井工具的正常工作产生影响，甚至使工具失效。浮箍是一个单向阀，其功能是在注水泥后阻止水泥浆进入套管内，从而控制水泥塞高度。如果浮箍失效，就会造成水泥塞过高，外部环空不能完全封隔，有时需要补救挤水泥，固井质量低。对影响浮箍的温度、钻井液和水泥浆、循环、压差等井下环境作了详细的分析，提出了保证浮箍使用效果的一些建议。     

QK18-1-4DS三维大位移井钻井技术

介绍了渤海湾第一口井深超过４０００ｍ的三维大位移定向井的设计与施工情况。总结分析了“ＰＤＣ钻头＋导向马达＋ＭＷＤ”钻具组合，ＤＳＳＪ８型水力加压工具，可钻式浮箍与浮鞋在该井的使用效果。探讨了三维Ｓ型大位移井的井眼轨迹控制技术要点及钻进效率问题     

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总结了渤海地区应用当代综合配套钻井技术在ＱＫ１８—１地区的钻井实践情况。该地区３口井平均井深３５６１ｍ，平均钻固一口井１８８３ｄ，创造了迄今为止我国海上油气田同类井深钻井周期最短的记录。该项目采用整体式快装井口头、ＰＤＣ钻头、大功率导向马达、ＰＤＣ可钻式浮箍、浮鞋、ＭＷＤ随钻测量、顶部驱动、无油无污染环保泥浆、不候凝固井、非钻机作业时间测ＣＢＬ（固井质量）、高效线性振动筛等１０大关键技术。与渤海地区常规钻井工艺技术相比较，节约９３５ｄ，同时也为提高钻井速度和缩短海上油气田开发周期，积累了宝贵经验。     

渤海QK18地区快速钻井实践

渤海石油公司QK18-1项目组实行项目经理负责制,树立新的观念和思想,采用了当今世界上先进的10项钻井配套技术:整体组装式井口头、全井段PDC钻头、PDC钻头可钻式浮箍浮鞋、不候凝固井、大功率导向马达、无油无污染环保钻井液、不占用钻机时间水泥胶结测井、MWD测量技术、顶部驱动钻井和新型高效线性震动筛等。所钻3口井平均井深3561m,平均机械钻速29.46m/h,平均建井周期18.83d,最快的一口井只有13.31d,创造了多项最好记录。     

云2-平1水平井钻井技术

中原油田云2块S1下为条带状断块油藏,油藏地质条件复杂,油层段夹层多,边水活跃,产能高。为改善油田开发效果,完钻了云2-平1井。该井井身剖面类型为直增增增平,为中原油田第1口中曲率水平井,由于油藏需要,该井在水平段扭方位31.7°。在钻井过程中采用了三靶点井身结构、正电胶聚合物钻井液、双弓扶正器和弹力式浮箍,应用了MWD钻杆输送水平井测井技术。充分利用了地质导向技术,严格控制井眼轨迹,成功地钻完该区第1口高难度水平井。     

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。     

苏5 15 17AH井超3 000 m水平段的钻井技术

苏5 15 17AH井是部署在鄂尔多斯盆地苏里格气田的一口超长水平段水平井,设计水平段长度3 000 m,长水平段水平井的摩阻及扭矩大、井眼清洁困难及完井方式有限等成为该井的主要技术难点。为此,开展了以下试验研究：①通过优化井身结构,利用套管内摩擦系数小的特点来降低水平段钻进的摩阻与扭矩,选择在215.9 mm井段钻进水平段1 200 m,下入177.8 mm套管固井,然后在152.4 mm井段钻进水平段1 800 m;②无土相复合盐钻井液体系及强封堵油基钻井液的应用,有效地解决了超长水平段井壁稳定性差、井眼清洁难度大及摩阻大的难题,确保了长水平段的顺利施工;③应用漂浮接箍工具使其下部套管入井后受到钻井液的浮力作用,降低了井壁对套管柱的摩擦阻力,确保了177.8 mm套管顺利下入井底。该井完钻井深6 706 m,实际完成水平段长度达3 056 m,创目前国内陆上天然气水平井最长水平段纪录,对今后苏里格气田以及类似地区施工长水平段水平井有借鉴和指导作用。     

英买力地区岩石抗钻特性岩性预测和地层可钻性剖面研究

测井资料、地震资料和录井资料一样,蕴含着大量的地层信息,通过对其进行分析和处理,可以提取地层岩石的岩性、相关岩石力学特性以及其它一些对钻井工程有用的信息。为此,利用综合资料法（包括地震、测井、钻井和实验室资料等）进行地层抗钻特性评价、岩性预测和地层可钻性剖面的研究,得出地层的抗压强度、抗剪强度、硬度、研磨性、牙轮和PDC钻头的可钻性级值等力学参数,运用神经网络法进行地层岩性预测,同时利用Matlab强大的数学计算功能,利用几口已钻井的资料分地层拟合出可钻性剖面图。将研究成果应用于英买力地区的钻井设计和施工取得了良好的效果。     

大位移水平井旋转自导式套管浮鞋的研制及应用

为了提高浮鞋引导能力,解决大位移水平井套管下入困难的问题,研制了一种旋转自导式浮鞋。利用偏头引鞋增强引导能力,利用双向螺旋槽实现自动调整引导状态,利用弹浮式回压密封结构来实现回压坐封。该工具引导机构可沿轴线360°自由旋转,耐温可达180 ℃,耐回压能力可达50 MPa,引导机构自动复位后偏转角度都在10°以内。室内试验及现场应用表明:旋转自导式浮鞋具有较强的自导向能力和反向承压能力,能够引导套管在井眼轨迹曲折的水平井眼内顺利下行,在固井作业后可靠坐封。由于页岩气井的开发多为大位移水平井,因此,可广泛应用于各类页岩气水平井下套管及固井施工作业。     

元坝地区钻头优选技术应用研究

针对元坝地区深部地层钻速慢、钻头磨损严重的问题,根据声波时差与地层岩石可钻性之间的相关性,建立了岩石可钻性的计算模型,并结合已钻井的测井数据,对元坝地区的钻头类型进行了优选研究,分析了地层岩性的可钻性级值,提出了适用于不同地层的钻头类型推荐方案.现场应用结果统计分析表明,所选钻头类型能够很好地适应于元坝地区深部地层,对于提高机械钻速和有效进尺发挥了重要作用,进一步缩短了钻井周期.该技术为元坝地区钻头类型的优选提供了重要的技术支持和参考方案.