大牛地气田下套管作业中环空波动压力分析

大牛地气田刘家沟组为低破裂压力带,套管下入过程中产生波动压力,易引起漏失。针对此问题,以稳态波动压力理论为依据,考虑扶正器的局部阻力效应,建立下套管波动压力计算模型,根据建立模型分析钻井液性能、套管下入速度、环空间隙等因素对波动压力的影响,结果表明,随着钻井液密度、稠度系数、静切力、套管下入速度、扶正器的增加,环空间隙的减小,波动压力增加。针对波动压力影响因素,提出现场安全下套管技术对策,对下套管过程中避免因波动压力引起刘家沟组漏失具有重要的参考意义。     

套管试压影响因素分析

调查表明，钻井作业中套管试压主要存在四个问题。分析了各种情况下作用于套管的内外液柱压力分布规律，运用实例说明了由于内外压差的不同对试压效果的影响，最后提出了合理进行套管试压的方法。     

深水下套管激动压力控制工具研制与应用

深水井具有地层破裂压力低作业压力窗口窄的特点,与常规井相比下套管作业产生的激动压力更容
易压裂地层发生漏失。为了缓解下套管过程中激动压力的影响,降低下套管期间井漏的风险,自主设计了激动压
力控制工具。该工具连接在套管挂送入工具与送入管柱之间,当激动压力大于０．３１ＭＰａ时活动套向上运行,工具
本体旁通机构打开,压力可通过旁通孔释放;工具带破裂盘的阀板可以通过正循环向下打开;当反循环压力达到
５.１７ＭＰａ时阀板破裂盘击穿过流面积增大;当正向压力大于１５．１７ＭＰａ时工具销钉剪切,旁通孔处于永久关位。
功能试验及现场测试结果表明,该工具满足设计及加工要求,可降低深水井下套过程中激动压力过高引起井漏的
风险,对提高下套管速度、作业安全性和作业时效具有应用价值。     

深水套管环空圈闭压力计算及控制技术分析

针对深水井测试及生产过程中套管环空圈闭压力增加导致套管挤毁和破坏的问题,建立了环空圈闭压力计算模型,利用平面应变问题的基本方程和拉梅方程对环空圈闭段套管应力、应变和位移进行了求解,分析了油藏与海底温度、流体性质与生产流速、井身结构与套管材质以及固井水泥返高等因素对环空圈闭压力的影响。在此基础上,对目前国际上采取的环空圈闭压力控制技术进行了分析,认为安装破裂盘和使用可压缩泡沫材料这2种技术方案可有效控制深水套管环空圈闭压力,确保深水油气开发井筒完整性和作业安全性。     

激动压力引起的漏失影响因素分析北大核心CSCD

目的油田钻井现场重大事故事后的分析极其复杂,通过数值模拟的手段研究事故发生的关键参数及其影响规律。方法通过边界条件假设和试算的方式解决边界条件模糊的问题,利用井漏计算模型和现场数据反演井漏过程,确定井涌模拟所需的前置参数,对不同情况下的漏失影响开展研究。结果该井落井钻柱长4500 m,产生20 MPa以上的激动压力,7~8 min累计漏失量可达20 m^(3)以上,对现场作业影响较大,响应时间较短;短钻杆的落井产生的激动压力较小,风险较低;在大裂缝(10 mm以上)情况下,大激动压力可在瞬间产生几十立方米以上的漏失量,无法控制;在窄裂缝(1 mm)情况下,6 min累计漏失量达20 m^(3);在微裂缝(0.25 mm)情况下,10 h累计漏失量仅为20 m^(3)。结论长钻具掉落产生较大的激动压力,是产生漏失的主要敏感参数,是诱发井喷的主要原因,应第一时间采取关井措施。     

连续变化内压下套管-水泥环-围岩组合体微环隙计算

固井后井筒内压力的变化可能导致水泥环破坏或使水泥环产生塑性变形,从而在第一界面或第二界面处产生微环隙。基于Mohr-Coulomb准则,建立了套管-水泥环-围岩组合体弹塑性分析模型,对套管内压力加载和卸载过程进行分析,以界面拉力大小判定是否产生微环隙,并给出了微环隙大小的计算公式。使用该模型对前人的气窜实验进行模拟,理论结果与实验结果相符。分析结果表明,微环隙的产生由加载和卸载过程共同决定。加载过程可能会使水泥环进入塑性,而卸载时内压降低将导致界面受拉,从而产生微环隙。第一界面、第二界面均可能产生微环隙,取决于界面胶结强度与界面拉力的关系。卸载时,第一界面拉力大于第二界面拉力,当两个界面胶结强度接近时,第一界面更容易产生微环隙。该模型可用于评价水力压裂等过程中水泥环密封失效的风险,为现场施工提供依据,从而降低井筒密封完整性失效的风险。     

尾管快速下入技术分析及进展

传统下尾管作业时,为防止产生过高的激动压力并平衡管内外压力,下尾管速度往往较慢且需周期性的灌浆作业,作业效率较低。为此,国外公司开发了快速下尾管技术,在原有自动灌浆浮箍的基础上,研制了由导流阀及短节组成的尾管快速下入系统。阐述了尾管快速下入系统的原理,分别介绍了Weatherford公司、Halliburton公司、Baker Hughes公司以及TIW公司的尾管快速下入系统,并比较了它们的优缺点。从给定条件下的应用结果来看,Weatherford公司的尾管快速下入系统表现最佳,其下放速度约为常规下放速度的166倍。研究内容可为尾管快速下入技术在国内的应用提供参考。     

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。     

煤层气直井地层破裂压力计算模型

为了高效开发煤层气、成功实施水力压裂作业,针对射孔完井条件下,对水力压裂时煤层的破裂压力进行预测。提出将套管、水泥环的影响纳入到井筒周围应力场计算中,运用坐标转换和线性叠加原理,建立了考虑套管、水泥环影响的煤层直井井周应力场解析模型。结合最大拉应力、张性破坏、剪切破坏3种破裂准则,建立了考虑套管、水泥环影响的煤层气直井破裂压力预测模型,分析了射孔径向深度、割理走向倾角、地应力差对破裂压力的影响。以云南地区X井为例,模型计算结果误差在7%以内,证明了该模型的正确性。研究结果表明：套管、水泥环会引起应力集中效应,使得破裂压力降低;在最大水平主应力方向射孔时,煤层更容易本体破裂;射孔周向角在一定区间时,本体破裂和割理张性破裂同时发生;中等割理走向倾角有较低的张性破裂压力,地应力差较小时,不易发生剪切破裂。     

高温引起的套管附加载荷实用计算模型

建立了高温高压油气井测试、采油等作业中因井筒温度发生变化导致的套管附加载荷计算模型。模型考虑了套管的温度效应、膨胀效应、屈曲效应和流体的热膨胀效应、体积压缩效应等因素,适合于计算温度变化引起的悬空套管段的围压与轴向力变化。以文中模型为基础,能够方便地编程计算任意井身结构的套管温度载荷,分析套管失效条件。     

水平井弯曲段套管下入可行性分析

根据弹塑性理论,应用数值仿真技术建立了套管下入水平井弯曲段的有限元模型;分析了套管在不同曲率、不同井眼扩眼率以及不同载荷情况下的变形、应力及下入位移的变化情况;揭示了φ177.8 mm套管在φ216 mm水平井弯曲段的下入规律及井眼参数对套管下入性的影响。对在水平井内安全下入套管具有指导意义。     

井下套管阀下入深度的计算方法

如何科学地确定出井下套管阀的下入深度是实现全过程欠平衡钻井的一项关键技术。在分析套管阀工作原理及适用条件的基础上,针对影响套管阀下入深度的主要影响因素,包括负压差下管柱上顶力、特殊底部钻具组合和长度、完井管柱长度等,建立了以压力平衡点来计算套管阀下入深度的方法和模型。现场应用实例表明：应用该方法的计量结果来下入套管阀,单井可节省电缆费用3万多元,并且能有效地提高套管阀在井下工作的可靠性。     

套管最大安全下放速度的确定与监控

下套管作业是完井作业中的一个重要施工环节,确定套管最大安全下放速度,并在施工过程中加以监控对安全作业至关重要。分析了套管下放速度过快带来的危害,讨论了确定套管最高允许下放速度的方法和理由,提出了建议性的监控方法。     

井涌余量对套管下入深度的影响研究

套管下入深度设计在井身结构设计中十分重要,直接影响一口井的套管层次和作业安全。在进行套管下入深度设计时,必须考虑井涌余量的影响。目前关于井涌余量的确定尚缺乏统一的标准,给套管下入深度的设计带来一定影响。鉴于此,根据井控作业程序,给出了关井和循环排出溢流2个关键阶段的井涌余量计算方法,进而得出了2种套管下入深度设计方法,即关井法和循环法。通过算例仿真分析,对比了关井法和循环法对套管下入深度设计的影响。分析结果表明:关井法计算结果偏于保守,单层套管下入深度较小,安全性较高;循环法可以有效增加单层套管下入深度,减少套管层次,比较经济。最后,对应用循环法设计套管下入深度的影响因素及其适用性进行了分析。研究结果可为合理地进行套管下入深度设计提供理论参考。     

套管自动灌浆装置设计及使用

本文介绍一种自行设计的套管自动灌浆装置,内容有:主要零件设计;各部件构造原理;应用伯努利方程求解球与座间的间隙值。样机经过使用证明,该装置设计合理,效果显著。     

套管自动灌浆装置设计及使用

本文介绍一种自行设计的套管自动灌浆装置,内容有:主要零件设计;各部件构造原理;应用伯努利方程求解球与座间的间隙值。样机经过使用证明,该装置设计合理,效果显著。     

小井眼波动压力影响因素分析

在常规井眼中，钻柱在充有钻井液的井筒内运动时会引起波动压力，破坏井眼系统压力平衡，导致井喷、井漏和井塌或卡钻等井下复杂情况和事故。在小井眼中，由于水力学系统各流道组合发生了改变，预测和控制小井眼波动压力就显得尤为重要。结合小井眼钻井实例，定量分析了有关因素对小井眼波动压力的影响，提出了在小井眼起下钻中，严格控制起下钻速度的重要性。     

套管水泥环组合应力计算边界条件分析

合理的套管应力计算是套管柱强度设计和套管损坏判别的依据。目前常用计算套管应力的方法是将非均匀地应力作用于已经形成的套管水泥环组合体之上,再根据计算结果进行套管应力及变形分析,而实际上非均匀地应力所引起的应力集中效应在固井之前已经在井壁岩石处释放,并不能作用到套管水泥环组合体之上。在非均匀地应力作用下一般形成椭圆形井眼,水泥凝固之前井壁岩石在非均匀地应力和井内液柱压力的作用下已经达到平衡,套管与水泥环组合不需要承担由非均匀地应力所产生的载荷,短期内套管水泥环组合承受均匀的液柱压力;油田长期开发过程中由于地层岩石具有流变性,逐渐将部分甚至全部垂向地应力转嫁到套管水泥环组合体之上,使其承受均匀地应力的作用,从而造成套管被挤扁和缩径。非均匀地应力形成的椭圆形水泥环改变了套管柱周向应力分布,但并不能将非均匀地应力作为套管水泥环应力计算的边界条件。      

塔深1井非常规套管下入技术

塔深1井设计井深8000 m,且所钻油藏岩性复杂,为确保该井顺利完钻,决定在?311.15 mm井眼下入?273.05 mm套管,为钻遇不可预见的复杂情况预留井径。刚度大、间隙小、重量大是该套管串下入的难点。通过优化设计钻井施工方案,优选钻具组合,使用随钻监测工具以及应用各种安全防护措施,保证了井眼畅通,减小了套管串在下入过程中的遇阻力,增加了设备安全系数,最终将该层套管安全顺利下送到位,实现了通过下非常规套管技术增加一级井身结构的设计,为后续深部地层可能钻遇的复杂情况预留了调整空间,为安全顺利地完井奠定了坚实的基础。该技术的成功应用也为其他超深井增加井身结构的级别提供了经验。     

固井后套管试压对声幅测井影响规律的分析研究

分析了固井套管试压后声幅曲线变化的规律和声幅曲线变化的原因，指出套管试压后，套管与水泥环间的微环隙是造成声幅曲线变化的主要原因。现场试验证明，微环隙对声幅测井影响较大，但对后续作业影响不大，并给出了减少套管试压对水泥胶结质量影响的主要技术措施。