复合胶塞液压自动脱挂尾管悬挂器研制与应用

复合胶塞液压自动脱挂尾管悬挂器由坐封系统(包括楔形套筒、储能弹簧、楔形套筒销钉、液压套筒活塞、空心销钉、卡瓦片等)、悬挂系统(包括内筒、外筒、承重球)、钻杆胶塞、碰压胶塞及胶塞座等组成。这种悬挂器采用液压剪销坐挂、自动脱挂，单向卡瓦支撑，双胶塞碰压顶替的工作方式，能有效解决深井、大斜度井尾管固井坐挂难、倒扣难和留水泥塞等技术难题。15口井的现场应用表明，采用这种悬挂器可提高固井质量，节省钻井完井时间和成本，杜绝井下钻具事故。     

深井、大斜度井尾管悬挂固井工艺

针对深井、大斜度井尾管固井风险高、技术复杂、施工难度大、质量要求高等特点,研制了一种液压-机械联作式自动脱挂尾管悬挂器以及固井工艺,介绍了该悬挂器的结构、工作原理、性能特点。该悬挂器采用液压剪销坐挂、自动脱挂,双胶塞碰压顶替的工作方式,可实现坐封、脱挂、碰压、冲洗连续施工,允许大幅度上提、下放、旋转套管及中途循环钻井液,能够有效解决深井、大斜度井尾管固井坐挂难、倒扣难、留水泥塞等技术难题。通过15口井的现场应用,表明该工艺可提高尾管固井质量、缩短钻完井时间、降低成本、减少井下钻具事故,有进一步推广的价值。     

旋转尾管固井工艺技术现状

旋转尾管能解决斜井和水平井尾管难下到位的问题。活动套管固井以提高固井质量的观点,已形成了普遍的共识,对于套管直接到井1：3的井比较容易实现,但对于尾管而言,悬挂器坐挂后就不能转动,但使用可旋转尾管悬挂器就能解决这一问题。文章介绍了旋转尾管固井技术的发展、旋转尾管固井技术的优点和所需条件及其操作特点。     

国内特殊尾管悬挂器研制现状与发展趋势

为适应水平井、分支井、大位移井、小井眼井以及复杂井眼条件下的尾管固井要求,近几年不断有新型尾管悬挂器被研制应用。这些新型尾管悬挂器包括:可有效解决尾管重叠段封固质量差和油气水窜的集尾管悬挂器、封隔器于一体的尾管封隔悬挂器及其回接装置;具有液压、机械2种坐挂功能的双作用尾管悬挂器;用于深井钻井中的超大尺寸、重负荷尾管悬挂器;适用于老井和套管开窗侧钻井的小尺寸尾管悬挂器;防止CO2、H2S气体腐蚀的特殊尾管悬挂器以及水平井尾管悬挂完井系统等。这些特殊尾管悬挂器在国内陆上和海上油田的应用中,均取得良好效果。介绍了其研制及应用概况,并就其发展方向提出了建议。     

尾管悬挂器在三维定向井中的应用分析

在ø215.9 mm井眼中下入ø177.8 mm尾管是渤海油田常用的井身结构之一,不但节约钻井材料及成本,而且上部井眼的ø244.475 mm套管有利于修井、增产等作业的实施。但是,在复杂井眼轨迹的三维定向井中,由于坐挂过程中的摩阻大、尾管悬挂器居中效果差等因素,对尾管悬挂器坐挂产生较大的影响。以渤中油田某A13井为例,进行坐挂过程的问题分析,根据井眼轨迹、尾管悬挂器的结构等影响因素,优化作业程序,有效地将坐挂力传递至尾管悬挂器,顺利完成了该井尾管悬挂器坐挂作业,避免了起出尾管悬挂器等复杂的处理措施。为同类型井的尾管悬挂器坐挂作业提供借鉴。     

膨胀悬挂直连型尾管小井眼二开次钻完井技术

φ177.8 mm套管内的小井眼窄间隙井钻遇高压层、易坍塌地层及漏失地层时,若采用常规技术手段和井身结构则难以下入技术套管封隔漏失层实施二开次钻井及完井作业,若采用膨胀套管充当技术套管,构建"临时井壁"封隔复杂层将面临成本高、周期长等问题。为此,提出了悬挂直连型尾管代替膨胀套管的封隔方案,利用膨胀悬挂器悬挂大直径尾管和提供尾管头密封的优势封堵复杂层,然后下入随钻扩眼钻头钻至目的层,实现二开次完井。对随钻扩眼钻头和大通径膨胀悬挂器进行了设计,对尾管尺寸进行了优选,对固井附件和固井工艺进行了设计和优化。3口井的试验结果表明,该技术实现了二开次套管完井作业,能成功封隔漏失层,满足钻井及完井要求。     

尾管钻井技术研究与试验

尾管钻井技术属于套管钻井的一种类型,具有降低钻井成本、减少井下事故的优点,尤其对存在井壁坍塌等复杂异常情况的深井具有重要意义。实现了在送入工具与悬挂器之间设计了传扭机构、在送入工具(中心管)内设计了一个以衬套为核心的联动开关、在完钻后尾管固井时使用的实心塞和尾管悬挂器内置的空心塞上设计了"棘爪簧片防退"机构、在尾管悬挂器与技术套管间设计了"橡胶"和"金属"双级密封机构等项技术创新,解决了尾管悬挂器及附件必须具有钻井功能、尾管钻井所配钻头必须满足深井硬地层和低钻压条件的要求、尾管悬挂器必须满足"下得去、挂得准、挂得住、脱得开、封得住、提得出"的技术要求、满足尾管与技术套管的环空密封性能的要求、浮箍可承受钻井过程中的长时间冲蚀且能防止固井后水泥浆倒灌等关键技术,实现了先坐挂、再解脱,最后旋转固井的设计思想,成功地完成了地面模拟试验,顺利地通过了同时具有CMA(中国计量认证)和CNAS(中国合格评定国家认可委员会)资格的检测机构所进行的全面行业性能检测,具备了尾管钻井最大钻深能力达到4500m、尾管长度达到200m的能力。     

SZ-I型随位自动脱挂尾管悬挂器研制成功

《ＳＺ－Ｉ型随位自动脱挂尾管悬挂器研制》是由石油勘探开发科学研究院廊坊分院完井所承担的"九五"总公司科技攻关项目《复杂地质条件深井、超深井钻井与采油技术研究》下属专题之一，１９９９年８月１０日通过了集团公司科技发展部组织的成果鉴定。尾管悬挂器是减少钻井...     

小井眼固井技术

近年来，小井眼开窗侧钻技术在各油田广泛应用，然而小井眼固井质量一直是困扰小井眼钻井技术发展的一个瓶颈。小井眼固井是指在Ф120．7（或Ф118）钻头所钻井眼中下入Ф101．1无接箍套管或Ф89油管，采用尾管固井技术。尾管借助悬挂器悬挂在上层套管上，重合段为50--100m，水泥密度为1．85--1．90g／cm^3。文中总结了小井眼固井关键技术，并且经过7口井的固井实践，套管的下入、悬挂器坐挂、注水泥施工均正常。声幅测井检验固井质量合格。实践证明该技术是保证固井质量的可靠技术。     

用于大斜度井及水平井的特殊尾管悬挂装置

针对常规悬挂器不能满足大斜度井及水平井尾管固井要求的问题,研制了特殊尾管悬挂装置。这种装置有４个规格,主要由尾管挂总成、送放工具、密封盒总成、送球器、锁紧座、大小胶塞、回接筒和回接插头组成,结构合理,操作简便,送球可靠,坐挂成功率高。大小胶塞设有锁紧机构,注完水泥后可防止回压,且附件具有良好的可钻性;密封心子能随送放工具提出井口;倒扣操作简便,找中和点方便。经南海、渤海和大港油田的使用证明,特殊尾管悬挂装置坐挂成功率高,能满足现场使用要求。     

水平井和侧钻水平井筛管顶部注水泥完井技术

提出了水平井和侧钻水平井筛管顶部注水泥技术,改变了常规的水平井筛管完井工艺中筛管顶部套管(尾管)不注水泥、外部环空彼此窜通的状况,为射孔开发筛管顶部过渡段油层、可靠密封过渡段水层提供了条件;研究了筛管-管外封隔器-盲板-分级箍和管外封隔器-盲板-分级箍悬挂器两套工艺,分别实现了水平井和侧钻水平井的筛管顶部注水泥固井,对20口井进行了现场试验,取得了较好的效果.     

国内尾管固井完井技术现状

介绍了小井眼固井、尾管先期防砂完井、尾管回接固井、旋转尾管固井、膨胀套管完井和尾管钻井等6种新兴的尾管技术.分析了特殊卡瓦式悬挂器、尾管回接装置和膨胀式悬挂器等3大类尾管完井工具研究现状.建议在尾管完井中采用特殊尾管和新兴的完井方式,并采用多手段提高尾管固井质量.指出尾管悬挂器应向多功能化、简单化和可靠性方向发展.     

川深1井非常规系列尾管悬挂器应用分析

川深1井是我国西南地区的第1口超深气井,具有超高温、超高压、高含硫特征,存在长裸眼、掉块多、小间隙、漏失等不利因素,尾管固井难度大.研发了具有自主知识产权的非常规系列尾管悬挂器,通过采用内嵌卡瓦、耐超高温密封组件、整体气密封封隔尾管悬挂器、新型复合钻杆胶塞技术,配合半坐半挂、防气窜压稳、套管居中工艺,保证尾管固井的顺利...     

尾管碰压工艺在深井尾管固井中的实践

尾管固井最大的缺点就是要钻水泥塞,为此,辽河石油勘探局钻井一公司和华北油田钻井研究院合作,进行碰压固尾管工艺的研究和深井现场试验,达到了固尾管后不留水泥塞的目的。文中介绍了尾管悬挂器的改进和碰压固尾管工艺,认为悬挂装置挂得住、倒得开、大小胶塞组合好、密封套密封好、能顺利提出,是碰压固尾管成败的关键;小钻杆通径、称重、测扭矩、计算收缩距等是成功的保证。     

一种能有效防止水泥浆回流的新型套管胶塞

为了进一步降低尾管固井后水泥浆回流到套管内的风险,研究了目前国内外主流尾管悬挂器的防回流结构,分析该类工具结构存在的缺点,进而开发设计了一种新型结构的套管胶塞——半空心套管胶塞,并对其与悬挂器的配合使用进行了现场试验。结果表明:(1)尾管悬挂器防回流结构的缺点是钻杆胶塞的锁定机构在到达套管胶塞与之重合和锁定前已被损坏;(2)新型胶塞的内孔设计为弯折孔,上半部分为空心圆孔,下半部为实心圆柱;(3)固井施工时,钻杆胶塞到达悬挂器位置后进入新型胶塞内,在孔弯折处被阻挡,不能继续下行,与套管胶塞成为一体;(4)在钻井液推动下剪断剪钉继续下行,经套管串达到碰压座位置,新型胶塞下部实心圆柱体挤入碰压座内孔,只需要套管胶塞上的密封件和锁止机构一起作用即可防止水泥浆回流,而不再需要钻杆胶塞;(5)现场试验应用表明,试验井的实钻水泥塞面平均比设计高出24 m,较对比井高出设计位置59 m减少了一半。结论认为,新型胶塞与悬挂器匹配良好,对施工过程没有负面影响,固井后水泥塞面控制效果良好。     

海上深井膨胀悬挂器钻完井技术研究及应用

针对尾管固井时出现的尾管头漏失现象,结合所悬挂尾管类型,研制出海上深井膨胀悬挂器。它是利用膨胀悬挂器悬挂技术套管,利用膨胀悬挂器的良好密封性能,结合密封水泥环封隔钻井过程中的复杂压力体系,彻底解决尾管头的环空漏失问题,保证后续钻井安全。室内试验及现场应用情况表明,膨胀悬挂器各部件工作正常,膨胀后密封压差45 MPa,坐挂时对技术套管无影响,技术套管与胶筒无相对位移,单段40 cm的氟橡胶筒悬挂力≥600 kN,具有较强的密封悬挂能力,能满足设计及现场要求。     

新型封隔式尾管悬挂器的开发与应用

针对常规尾管固井重叠段固井质量差的问题，研制了新型封隔式尾管悬挂器。该悬挂器具有悬挂、封隔两种功能，能够有效地密封重叠段，防止油、气、水窜的发生。地面试验和现场应用表明，封隔式尾管悬挂器结构合理，密封可靠，操作简便，有效地解决了尾管固井过程中重叠段固井质量差的难题，具有极大的推广应用价值。     

膨胀式尾管悬挂器在高压气井固井中的应用

固井作业中的环空漏失是高压气井及异常高压气井固井作业中所面临的难题,常规边漏失边固井的现场固井技术无法使固井质量得到有效保障,给后期开采作业带来安全隐患,甚至导致部分井的报废。鉴于膨胀管技术的进展及其优势,介绍了膨胀式尾管悬挂器的结构组成、工作原理与技术特点,并结合塔里木油田迪那2 8井的固井实例,分析了膨胀式尾管悬挂器在异常高压气井固井中的应用效果。结果表明,在异常高压气井应用膨胀式尾管悬挂器固井不仅质量良好,而且可以彻底解决卡瓦式尾管悬挂器在固井中的环空泄漏问题,施工工艺简单,安全性更高。该技术的应用为异常高压气井固井提供了新的途径。     

BH系列尾管悬挂器在老井挖潜中的应用研究

二连油田在阿南和蒙古林区块的开发井以ø139.7 mm套管完井方式居多,在近几年老井挖潜改造的悬挂器固井施工作业中,遇到小间隙井眼固井施工困难的问题。为满足开发需要,引进了渤海钻探公司研发的BH-XGY系列ø139.7 mm带顶封装置的尾管悬挂器。该悬挂器针对二连油田小间隙井眼的固井施工,从锥套结构导流设计、钻杆胶塞和尾管复合胶塞结构优化方面入手,改进了多项结构。通过理论计算和现场应用对比分析,解决了二连油田小间隙井眼固井作业中井筒循环压力高、胶塞碰压难、固井质量不高的技术难题,在现场施工中取得了良好的效果。