低矮型不压井作业井口装置的研制与应用

常规型不压井作业装置存在井口装置高、不能与小修作业设备配套和施工效率低等问题,为此研制了低矮型不压井作业井口装置。通过外置式防喷管、低矮型环封及独立的液压控制系统等可使这种井口装置与小修作业设备配套,达到安全、高效、快速和低成本不压井作业的要求。1 502井次的现场应用表明,这种井口装置可满足油田不压井作业工艺的要求,能产生显著的经济效益和社会效益。     

不压井起下钻装置及工艺技术

不压井起下钻技术是带压进行修井或钻井抢险时带压下油管等工艺技术，文中对国外的钻井装置辅助法，液压修井方法和卷管方法进行了介绍，并对国内胜利油田和四川气田发展概况进行介绍。     

常规压井确定循环排量的方法

常规压井,指钻进中发生溢流后,钻头位于井底,井内有足够的钻井液情况下进行的压井作业。长期以来,我国对压井循环排量的确定,一直引用国外资料所推荐的方法取值,即取压井循环排量约为正常钻进循环排量的1/3~1/2。这种取值方法经过压井实践之后发现不够合理。本文从迅速恢复和建立井内压力平衡的角度出发,认为提高压井循环排量是有利的。那么如何合理地确定压井循环排量就是本文的主要内容。     

新型井口脉冲振动固井装置的研制与应用

所谓井口脉冲振动固井,是在注水泥作业完成后,在井口对候凝的水泥浆施加压力脉冲,使环空水泥浆保持运动状态,消除水泥浆在凝固过程中胶凝失重,达到防止固井后环空气窜和改善水泥浆一、二界面的胶结质量之目的。为实施井口脉冲振动,研制开发出井口脉冲振动固井装置,以压缩空气作为脉冲振动的动力,由脉冲发生装置通过控制进气和排气时间,调节脉冲振动频率,由调压阀控制余压调节装置,实现压力振幅调节,振动频率0～5Hz;压力脉冲振幅0～1.2MPa。10多口井的现场试验表明,脉冲振动固井装置设计合理,操作方便,改善了水泥浆胶结质量,是有效提高复杂油气井固井质量的一种新设备。     

压井循环中的安全控制技术及有关计算

本文就压井循环中将实际的循环套压控制在允许范围内,从而实现安全压井这一问题开展讨论,并提供了具体的安全控制方法。     

深水井套管环空泄压装置的研制与应用

针对深水油气开发中因密闭环空压力升高而导致的套管挤毁、破裂等问题,研制了一种深水井套管环空泄压装置,并对其进行了性能测试和现场应用。该泄压装置以高精度破裂盘为核心部件,利用爆破片材料能瞬时泄压的特性,释放环空高压膨胀流体,消除套管环空压力升高带来的危害。破裂盘阀体选用SS316不锈钢,爆破片选用NS312镍铬合金,采用普通正拱形结构,最高设计破裂压力36.6 MPa;破裂盘套管短节采用双孔泄压设计,以防破裂失效。室内性能测试结果显示,破裂盘结构完整,耐温性能、时效稳定性好,能满足工程中0.80倍设计破裂压力条件下的稳压要求;实测破裂压力符合制造范围偏差±3.0%的设计要求;同时,随着流体介质温度升高,破裂压力降低,降低幅度不超过5.0%,小于破裂压力允值,满足现场应用需求。深水井套管环空泄压装置在南海东部某区块3口深水井进行了应用,均取得良好的应用效果,投产至今未出现由于环空压力升高导致的井下故障。研究表明,深水井套管环空泄压装置达到了预期的环空压力控制和管理的目的,可保障井筒安全。      

固井碰压预报装置的研制与应用

针对固井碰压常常由于计量误差及剪销精度或冻结等多种因素影响,不能及时剪销分流泄压,加之停泵不及时以及停泵后的惯性流量使泵压升至很高,给套管及设备造成极大损害,严重影响固井质量等问题。研制了固井碰压预报装置。固井时,该装置安装在预先计算好的套管串中的某个位置,可安装 1个或几个。注水泥压胶塞时,胶塞到达预报装置后,产生一个波动压力,这一压力值被地面的压力传感器检测出来,并给以显示。地面人员根据这一显示采取适当措施,保证正常注水泥。该装置还能识别胶塞是否真正碰压,从而避免假碰压,提高固井质量。现场应用表明该装置结构简单,使用方便,性能可靠。     

阳探1井循环高泵压条件下的固井技术

固井前循环高泵压一直是固井施工的难点。阳探1井下完尾管,循环51 h后,在循环排量仅为0.9 m3/min的情况下,泵压高达21 MPa,因此不得不在循环高泵压条件下固井,对施工安全和固井质量带来了严峻挑战。分析了阳探1井循环泵压高产生的原因,采取了一系列措施,包括:提高地面管汇耐压级别,改善钻井液和固井液流变性能,减少水泥浆附加量,适当延长水泥浆稠化时间,小泵速顶替等。候凝48 h后经CBL-VDL测井解释,固井优质封固井段占7%,合格封固井段占52.5%,较差封固井段占40.5%,水泥返高和固井质量满足后续施工要求。     

井下液压式不压井装置

为了解决高压油气井在起、下生产管柱时需要先压井后作业的问题,研制了井下液压式不压井装置。该不压井装置与丢手悬挂式封隔器配合使用,通过地面从油管加压,控制该装置的启闭状态,即装置关闭时,可不压井起下生产管柱;装置打开时,可正常抽油生产。到目前为止,现场已应用59口井,成功率98%,每口井可节约作业费用4.3660万元。     

连续循环钻井系统的发展与应用

连续循环系统(CCS)可以在钻井过程中增强对当量循环密度的控制,提高在狭窄压力窗口下的有效钻井能力,是近年发展起来的一项钻井新技术。为此,对连续循环系统的组成和工作原理进行了详细的论述,并分析了连续循环钻井的优点与应用领域,连续循环设备的装配与运行需考虑与常规钻井设备及操作的兼容性,尤其是钻具接头在高速流动环境下的腐蚀,闸板密封胶芯的磨损与更换等。连续循环系统有利于大斜度井、水平井以及深水钻井,便于狭窄钻井液密度窗口井和压力敏感井的钻进,有利于促进欠平衡钻井技术的发展。     

气体钻井井口腐蚀(冲蚀)检测装置设计与应用

为了提前预知气体钻井工况下可能引起的腐蚀(冲蚀)危险,研制了适用于气体钻井的井口腐蚀(冲蚀)检测装置。该装置克服了现有技术的不足,安装在气体钻井排砂管线(或测试管线)上,可快速真实监测气体钻井腐蚀(冲蚀)速率,为现场实施气体钻井提供指导,降低井控风险。现场监测结果表明,用该装置测得S135腐蚀棒的平均腐蚀(冲蚀)速率为9.5 mm/a,其表面光滑,局部有细小凹坑,属于典型的高速气流携带钻屑的冲蚀行为;P110腐蚀棒平均腐蚀速率为1.58 mm/a,其表面腐蚀均匀,有细小凹坑,主要为CO2的腐蚀产物FeCO3以及地层岩屑的主要成分SiO2,此外还夹杂少许地层水中的无机盐,符合CO2冲刷腐蚀特征。建议采用抗CO2腐蚀的管材或向环空添加缓蚀剂的方法预防腐蚀。     

石油钻井用重晶石回收混合装置

为了能在实际钻井工作中方便地使重晶石粉得到回收再利用,利用一种旋流回收混合装置,与离心机、加重泵配合使用,使排出的泥浆固体即时回收,重新进入泥浆循环系统。经在实际生产中运用,证实该装置可以达到预期回收重晶石的效果,大幅减少泥浆材料的添加,不但降低成本、简单实用,而且减少泥浆固体排放,降低劳动强度。     

便携式井口防喷器试压装置研制与应用

针对油田修井用井口防喷器日常密封性试压检查不能在修井作业场实现的难题,研制了便携式井口防喷器试压装置。该试压装置能在修井作业现场对防喷器试验检查,及时发现存在的故障及安全隐患,提高井口防喷器使用的可靠性和安全性。现场应用表明：该试压装置设计合理,技术先进,使用方便,运行安全可靠,可满足井口防喷器的日常性密封试压检查的需要,能减少修井作业安全事故的发生。     

可控胶凝堵漏剂的研究与应用

针对重庆涪陵焦石坝区块页岩气开发过程中,从钻表层至完钻频繁发生溶洞、裂缝性恶性漏失,且堵漏成功率低的难题。中原固井公司通过对堵漏胶凝材料、触变剂、纤维增韧剂、膨胀剂、微胶囊及表面调节剂等材料的研究,研制出一种可控胶凝堵漏剂,并在室内对其堵漏性能、机理进行了评价、分析。可控胶凝剂对渗透性、大孔道、裂缝性和溶洞性漏失地层具有很好的堵漏效果。该堵剂适应温度为30～80℃,凝结时间可调,固化体强度常压4 h可达到5.0 MPa,8 h强度达到10 MPa以上,承压强度大于14 MPa,并具有抗水侵能力和强触留能力。现场应用的45口井,堵漏成功率达到了80%以上。可控胶凝堵漏剂为溶洞、裂缝性漏失堵漏的探索作出了积极的贡献。      

井口钻塞加压装置的研究与应用

用螺杆钻具钻近地面的水泥塞及桥塞等塞面时,因钻塞管柱自重轻,钻压不能有效作用在钻头处,不仅塞面无法钻穿,而且螺杆钻具产生的反扭矩也无法控制,施工过程中钻进效率低且存在安全隐患。为此,研制了井口钻塞加压装置。该装置利用小修作业设备即可将近地塞面钻穿,同时可安全控制塞面钻穿时的井内压力及螺杆钻具产生的反扭矩。井口钻塞加压装置在大港及江苏油田共应用11口井,成功率100%;该装置简化了施工作业工序,确保了现场作业的安全性,有效提高了生产时效,降低了作业成本。     

反循环空气锤及其在气体钻井中的应用前景

在介绍常规空气锤钻井技术及其应用的基础上,研究了反循环空气锤在国内外的发展现状,分析总结了反循环空气锤用于气体钻井所能发挥的技术优势。反循环空气锤在油气勘探钻井领域具有广阔的应用前景,研制开发适合气体钻井用的反循环空气锤具有重要现实意义。     

新型钻具车修作业线的研制及应用

介绍了一种新型钻具车修作业线的组成及作用,该作业线设计有自动上、下料装置,中心架具有自锁特性、柔性支撑功能、高度精调机构,现场使用效果良好,值得推广应用。     

可控向水平螺旋钻机的研制与应用

根据管道工程建设及市场需求,研制开发了一种能实施控制钻头钻进方向的水平螺旋钻机。该钻机利用十字铰接的三层套管形成联轴器,确保钻头的自由转动和偏移;利用传感器和计算机等组成的数据采集系统对钻头的水平及垂直偏斜位置进行数据采集;利用液压伺服机构在钻头超出设定精度范围时进行即时控制和调节。该设备经过现场试验,取得了理想的效果,有效地解决了水平螺旋钻机钻进过程中控向的难题。文章介绍了该控向钻机的工作原理、构成、功用及其技术特点,通过论证及市场分析,该设备具有良好的应用前景。     

钻浅层塞井口防顶装置的研制及应用

在钻浅层塞作业过程中,为了防止出现井喷顶钻事故,研制了井口防顶装置。该装置是根据以最高上顶力和井口装置最低抗内压两者中最低者来选用井下作业井口控制装置的原则进行设计的。中原油田普遍使用350井口,最高耐压35 MPa,钻塞使用114 mm钻头,故设计的防顶装置承受的最低上顶力为364 kN,附加安全系数1.5倍,其承载上顶力为550 kN,能够避免防顶控制过程中上顶力对防顶装置的损坏,确保施工安全。现场应用控制防顶5口井,成功率100%,有效地解决了钻浅层塞施工中井喷防顶的难题。