深水套管切割装置数值模拟与试验研究

在海洋弃井作业中,浅水作业区域是依据扭矩骤降判断套管被切断;而在对现场深水套管切割资料研究中发现,即使套管被切断,扭矩也不会突然降低。针对以上问题,设计了一种深水套管切割装置,从理论和试验2个方面研究了该装置的水力特性。研究结果显示,在同一切割状态下,随着入口流量的增大,活塞前、后的压降增大;在相同流量下,工具在刚开始切割套管时的压降约为完全割断套管时的,理论分析与试验结果非常接近。研究结果验证了湍流模型的准确性以及工具设计的合理性,为现场判断套管是否被割断提供了理论依据和试验参数。     

深水弃井作业套管切断的判断方法

在进行海洋石油弃井作业后,必须把水下井口系统从泥线以下切割回收到地面。目前主要采用水力机械内切割技术进行套管拆除。在深水弃井作业中,判断套管是否被切断是提高弃井作业效率的关键。如果套管未被切断,将造成取不出套管甚至出现打捞工具被拉断等井下事故。针对这个问题,提出了一种通过冲次和立管压力现场数据来判定套管是否被切断的方法,并通过现场试验验证此方法的可靠性。     

同心集成测试技术现场应用情况分析

1 同心集成注水管柱的组成同心集成式细分注水管柱主要由内径为 6 0ｍｍ的Ｙ341- 114不可洗井封隔器、内径为 5 5ｍｍ和 5 2ｍｍ不可洗井配水封隔器、射流洗井器、内捞式带锁紧机构的 5 5ｍｍ和 5 2ｍｍ配水器、定位装置等组成。在四级四层段分注井管柱中 ,最上一级 6 0ｍｍ封隔器起套管保护作用 ;第二级 5 5ｍｍ配水封隔器的中心管作为 5 5ｍｍ配水器的工作筒 ,封隔器胶筒上下分别有注水通道与地层连通 ,中心管下面有定位台阶 ,配水器投入封隔器中心管内坐在台阶上 ,配水器上也有两个注水通道 ,两注水通道间有密封圈隔离 ,通道内装…     

中国专利文摘

<正> Int.CL.~4 E21B 23/00公开号GK 85 1 09237发明名称 切割和回收海底表层套管的装置和方法发明人 埃德蒙德·卡格勒(美国阿茨国际器具公司) 一种用于切割和回收海底井口套管的装置,它包括一个套管割刀、一个整体式定位和转环组件,以及心轴、闩锁装置和致动装置。使用时将该切割和回收装置放入井口     

海洋弃井套管切割作业偏心工况分析

套管切割是海洋平台实施永久弃井时原井口装置切割回收的最关键环节,偏心工况切割套管时易形成不规则切口或导致套管未切断,造成刀片磨损严重、切割效率降低甚至导致井下事故。根据套管偏心切割受力模型,建立了切割面位置、割刀磨损长度及偏心切割扭矩的计算模型,并结合LH29-2-1井339.725mm套管切割实例进行了计算分析,结果表明:割刀磨损长度随偏心距增大而增大;偏心工况时割刀切入套管各个方向的深度不一致,将导致套管切割作业失败;偏心切割工况时3个割刀切割总扭矩波动较大,随着切割的进行,单个割刀切割扭矩变化逐渐趋近正弦曲线波形,切割总扭矩波动幅度逐渐减小并最终趋于直线。上述认识可为判断套管切割工况及切割结果提供指导。     

在对产油层低压作用状态下采用空腔油堵衬管(滤器)的二次开采技术和工艺

社套可作为套管柱的一个组成部分下入井中，并按普通工艺加以固定。作业面的结构使产油层在低压作用状态下，在没有使用射孔器时便可进行二次开采。由于受到油管柱重力作用，切割装置在10一15min内自动移开关闭装置，再利用空压机、活塞吸油等方法降低井筒中的液面从而造成一定的低压os～40Km，这样便可依靠内爆保证产油层的二次开采以及对近井底带的强化处理。所推荐的工艺具有下列优点：无需施放可导致油开支架受到破坏的爆炸波便可进行开采，关闭装置可作为作业套管置中器使用；钻探队和地球物理作业队作业时间相对独立，可在一天中任一…     

深海套管切割工具的研究和发展现状

分析了现阶段应用于海洋平台拆除的多种深海套管切割技术,主要包括聚能切割、化学切割、金刚石切割绳技术、磨料水射流技术和机械切割。介绍了几种典型的套管切割工具,即ND-S114型套管内割刀、井下电动切割工具、高聚能镁粉火炬切割系列工具、水力自旋式可控磨料射流切割装置以及深水井口头切割回收工具,并指出我国深海套管切割装置与国外技术存在的差距。对我国深海套管切割技术的发展提出了如下建议:引进新的切割技术、研制新型套管切割装置和实现切割工具的智能化。     

磨料射流切割套管技术研究及在海上弃井中的应用

为安全有效地从泥线以下切割海上废弃井套管和管桩,研究开发了磨料射流切割技术。基于高能磨料射流从套管串内部一次冲蚀切割多层管材的技术思路,设计了液压马达驱动式和水力自旋式切割装置,经过室内试验优化喷嘴、泵压、转速和磨料类型等参数,形成了配套的磨料射流切割多层套管工艺。地面综合切割试验及在曹妃甸 1-6-1 井的现场应用表明,该切割装置约在6 h内即可割断4层(φ244.5~φ762.0 mm)被水泥固为一体的套管,满足现场应用的要求,而且可利用工程船作业,能节省海洋钻机作业费用。实践证明,磨料射流切割技术具有切割能力强、效率高、环保无污染等特点,为国内海上油气田弃井作业提供了新的技术手段。      

250MPa磨料射流内切割套管技术在我国海上弃井中的应用

介绍了250 MPa超高压磨料射流内切割套管技术在我国海上油田弃井中的应用情况。该技术在渤海海域某海上油田弃井项目中分别在244.5mm和339.7mm套管内一次切割完成最大外径为762mm的三层水泥封固套管,在水下65m切割φ339.7mm+φ508mm+φ762mm三层水泥封固套管的时间小于10h。整个作业过程安全顺利,避免了进行套铣等传统方式作业,节约了作业工期费用。总结了一套使用250 MPa磨料射流切割系统在泥线下4m内切割多层水泥封固套管的成功经验和初步认识,可为今后在海上油气田弃井中开展类似作业提供参考。     

ND—S114型套管内割刀的研究与应用

针对油水井大修施工取换套管作业中使用ＮＤ—Ｊ１１４型机械式内割刀切割套管时操作工艺复杂、成功率低等缺点,研制开发了ＮＤ—Ｓ１１４型套管内割刀。这是一种利用水力学原理,从井下套管柱内部切割套管的专用工具,可在任意井深位置切割及打捞井下落鱼套管和套管附件,操作过程十分简单方便。切割刀具镶焊硬质合金,大大改善了刀具的切削性能,提高了切削速度和使用寿命,解决了以往高钢级套管（如Ｐ１１０套管）不易切削的难题。两年多以来３８井次的切割作业成功率都达到１００％,取出套管７万余ｍ。     

9(5/8)″套管回接装置

<正> 套管回接指的是套管分两批下井,下面的套管柱通过回接装置与上面的套管柱连接起来。当井下情况非常复杂,将全部套管一次下至预计井深很困难或根本不可能时,才采用这种分两批下入的方法。1981年10月,胜利油田新东风10号井钻至4016.77米时,由于井下情况复杂,为继续钻进,需下9 5/8″技术套管封固上部井段。由于裸眼长,井内泥浆比重高,套管直径大,把套管一次下至深4000多米处的把握是不大的。因此,用9 5/8″套管回接装置分两批下套管。实践证明9 5/8″套管回接装置性能良好,它完全能满足套管回接工艺的要求。1983年7月,胜利油田科委经过鉴定,确认该装置是一项技术成果。     

油水井套管内开窗侧钻工艺技术研究

在油水井的事故井、套管破损井、报废井、受断层影响不出油的井的套管内某一位置投入定向造斜装置,铣出窗口,使地层裸露,再配套组合钻具打出一斜眼井,使之恢复生产。双侧7-1271井并斜在3°30′～4°20′之间,其中窗口处为3°40′,全井段方位变化在15°内。该并日产原油由侧钻前的0上升到侧钻后的4t。并结合双侧7-1271井的施工参数,概述了这套工艺技术的选井条件、工艺过程、技术要求、关键技术及目前存在的问题和解决办法。     

Ф102mm扩张式胶筒在Ф106mm套管井中的应用

密封加固技术是解决经整形扩径后通径不小于加固工具最大外径套损井的一种永久性修复技术。验封技术则是检验密封加固器密封性的配套技术。目前已研制出 1 4 6ｍｍ套管的密封加固技术 ,但尚无 1 4 6ｍｍ套损井加固后的验封技术 ,而研制验封技术的关键在于封隔器的攻关研制。现制定 1 4 6ｍｍ套损井验封管柱技术指标 :①验封管柱承内外压差不低于 1 3ＭＰａ,耐温 70～ 90℃ ;②封隔器承受疲劳次数不低于 5次 ;③验封管柱不刺不漏 ,30ｍｉｎ内压力下降不低于 5 % ;④封隔器外径 1 0 2ｍｍ。1 验封管柱技术原理及技术难点(1 )管柱的构成。…     

循环推送下套管系统的研制

如何将套管安全下到预定位置是大位移井、分支井以及丛式井等复杂结构井完井面临的技术难题之一,为此,研制了循环推送下套管系统。该系统能够自动连接套管、建立钻井液循环、旋转套管柱以及在套管柱末端产生轴向振荡力,减小套管下入摩阻,同时可通过切削井壁清除砂桥、台阶等。介绍了该系统套管循环旋转装置和套管推送下入装置的结构和工作原理,采用数值模拟方法分析了套管循环旋转装置的卡瓦承载能力。室内试验表明,套管循环旋转装置工作可靠,可承受轴向载荷2 400 kN、扭矩30kN·m,密封承压35 MPa,设计排量条件下,套管推送下入装置压降2.7 MPa、振荡力41 kN。现场试验表明,该循环推送下套管系统能够有效提高套管下入的安全性,可进一步推广应用。     

拔套管作业机及其应用

铁岭石油机械研究制造所研制的BG2和BG3两种型号的拔套管作业机适用于起拔油田废弃井中φ139．7～φ244．5mm各种规格的技术套管和油层套管。作业机的工作原理是：根据油井中固井套管的情况，测量或计算出卡点位置，将受拉套管柱于卡点的稍上部位切断；然后用液压提升装置施加起拔力，通过多个行程往复运动向上提升套管柱；当套管接箍被提出操作平台时，用吊杆、吊卡和大钳将已拔出的套管卸扣、吊出。与国外同类设备相比，这种作业机的优点是：行程长，起拔力大，举升自动换向，作业效率高，适用范围广，价格低廉。施工前要慎重选井。作业时要保护好井口，以免工具或杂物落入井内形成新的卡点。操作者要严格遵守起重作业操作规程。     

深水弃井作业转矩的影响因素分析

在海洋弃井作业中,浅水区域作业是通过转矩陡降判断套管是否切断;而对现场深水套管切割资料研究中发现,在深水座压式弃井作业时,即使套管被切断,转矩也不会突然降低。结合钻柱力学,找出了影响深水套管切割转矩的因素及深水套管切割时转矩组成成分的比例变化规律,指出了不能用转矩作为深水判断标准的原因;建议使用井下动力钻具进行切割,研究结果对深水套管切割技术指标的确定及现场作业有一定的指导意义。     

一次下入射孔钻枪

美国Halliberton公司研制的可钻射孔系统,由射孔枪、高性能射孔弹和EZ型封隔器组成。可用于一资助射孔,放置封隔器和油管注水泥等作业,还可在欠平衡状态下固井和射孔,对报废井实施堵塞报废作业,用干净钻井液进行修井和固井,压放在钢丝绳上回堵井底,还可做有限的进入钻杆柱试验。用钻杆将该系统传送到目的层,不需钻井液系统(干净的钻井液只供修井作业时用),系统一旦就位,通过油管施加压力驱动点火头,射孔后,用常规钻井方法将枪钻通。 经营商在4464～4588m深的φ194mm尾管处进行3段挤水泥固井作业,套管后无水泥,井液密度为1.2g/cm3盐水和1.86?g/cm3钻井液。第一只钻枪在射孔深处用29.61MPa欠平衡压力进行固井,另2只钻枪下井,接上一个挡环,置于对套管挤水泥的深度,以便对套管挤水泥,每次仅增加1h。用这3只钻枪在钻击时间钻碎水泥塞,估计可节省52000美元成本。在路州近海有一项长套管柱固井项目,由于井底堵塞,不能对φ244mm套管进行首次固井作业,这时在套管鞋接头上方,放置一只φ244mm钻枪,此时套管后面出现未察觉的过平衡情况,该钻枪挡环利用静液压控制解决了这一问题。这样不用试井绞车,井控也无损失,从而节省160000美元。 一楠摘译自Hart＇s?E&P,2000,73(4)：82     

接箍卡紧式顶驱下套管装置研制

内卡式顶驱下套管装置的卡瓦是插入套管内,通过卡紧套管本体的内壁来实现转矩传递,存在成本高、管理复杂、增加作业工作量等缺点。研制了接箍卡紧式顶驱下套管装置,通过卡紧套管接箍外壁来传递转矩,并采用弹性密封垫圈密封接箍的端面。该装置通过更换4种钳头,可进行114.3~508.0mm(4~20英寸)套管的下井作业,同时实现套管柱旋转、下压操作、泥浆循环,使井眼缩径、井壁坍塌、岩屑沉淀等问题得到及时排除,作业效率高。介绍了该装置的结构和工作原理。     

端面起爆聚能切割射流穿深的估算与实验

针对某些管子切割施工条件苛刻、常规切割技术无法实施的情况，选择端面起爆聚能切割方法，设计了切断Φ２１９ｍｍ×２０ｍｍ及Φ１１４ｍｍ×５ｍｍ钢管的聚能爆炸切割器。采用工程算法对其切深进行估算，结果与资料基本相符，有一定参考价值。该切割器加工方便，成本低廉。应用该切割器进行爆炸切割钢管实验，切割效果很好，能安全可靠地达到切割目的。该切割器还可用于石油管道的交接切割等情况。     

关停井与报废井的井筒完整性

我国发布了废弃井及长停井处置指南与标准;挪威NORSOK D-010 V4标准有4种井:暂停井、暂时报废井、永久报废井、永久报废1个井段;美国加州油气监管局有对长停井、闲置井、遗弃井、报废井的监管法规。通过分析几种不同的分类标准法规,从内涵上梳理归纳为关停井与报废井2大类。研究了关停井与报废井的井筒屏障结构,列举了关停井（暂时报废井）和永久报废井2类井筒屏障的实例图解（共18个）并进行了分析说明。从这些实例中说明关停井与报废井是井筒生命周期内难以完全避免的,必须重视对它们的井筒完整性和井筒屏障及其组件的设计与应用并进行标准化、规范化管理;应根据各个具体井的实际状况设计“量身定制”井筒屏障及其组件并采取有关措施,以确保关停井与报废井的井筒完整性和关停、报废期间的安全,保护油气层、地下水和环境;要特别重视对渗透性地层、储集层、入流源的封隔封堵。每口关停井、报废井都要用多层套管、水泥环封堵环空,用多个水泥塞和机械封隔工具封堵管内;研究了水泥塞的位置、类型、施工方法、质量要求;指出了一些容易发生和忽视的问题,提出了检查、监测、处理意见,并用5个图例予以说明。