内嵌卡瓦尾管悬挂器的研制与应用

为解决常规尾管悬挂器不适宜超深井、大位移井和小间隙井等复杂井的问题,开展了内嵌卡瓦尾管悬挂器的研究。创新研究了其利用卡瓦侧面承载的内嵌卡瓦尾管悬挂器坐挂机构,改变了卡瓦和锥套间挤压力的方向,减小了锥套所受的径向力。同时坐挂机构采用无推杆连接方式,提高了悬挂器的入井安全性。对承载斜面角度、锥套外径等方面进行了有限元分析和结构优化。研究结果表明,在卡瓦斜面轴向夹角为α2时,卡瓦和套管的最大应力最小;当锥套外径为D2时,内嵌卡瓦尾管悬挂器坐挂后过流面积与常规尾管悬挂器相比增加了34%。试验及现场应用结果表明,内嵌卡瓦尾管悬挂器对悬挂尾管长、井下易漏失等复杂井况具有较强的适应能力。     

内嵌卡瓦尾管悬挂器的优势与现场应用分析

通过对常规尾管悬挂器的坐挂结构进行分析,总结其在超深复杂井中存在的不足。对内嵌卡瓦尾管悬挂器具备的性能优势进行了介绍,其具有承载能力高、过流面积大及卡瓦保护性好的特点。文章结合复杂井下条件及施工难点,介绍分析了内嵌卡瓦尾管悬挂器的应用情况,并对２口井坐挂前后循环压力情况进行了对比,验证该新型工具的结构优越性和可靠性。该悬挂器在研制成功后进行了３５井次的现场应用,应用情况良好,在油田 复杂井尾管固井中广泛使用。     

NYSSX-C型内嵌卡瓦液压丢手式尾管悬挂器

在水平井、大位移井及小井眼井等井中,常规尾管悬挂器在使用中会出现入井困难、过流面积受限及承载能力偏低等问题。鉴于此,研制了NYSSX-C型内嵌卡瓦液压丢手式尾管悬挂器。该悬挂器改传统悬挂器卡瓦与锥体之间直接楔形的受力方式为周向受力的复合受力方式,并同时具备液压丢手和机械丢手功能,可靠性和适应性更强。现场应用结果表明,该尾管悬挂器下套管及送入钻具连续顺利,摩阻正常;坐挂、丢手、憋通球座全部通过憋压控制实现,压力明显;坐挂前后循环排量、压力几乎无变化,各项施工技术指标全部达到预定值。     

内嵌卡瓦尾管悬挂器坐挂系统力学模型研究

内嵌卡瓦式尾管悬挂器结构复杂,卡瓦咬合力是决定尾管悬挂器坐挂成功的关键因素。根据内嵌卡瓦坐挂系统的结构形式和加工工艺,根据矩阵理论建立了内嵌卡瓦式尾管悬挂器坐挂系统的力学模型,得到了卡瓦咬合力的理论计算方法,分析了卡瓦的咬合力与尾管重力、加工过程中刀具转角和接触面的摩擦系数的关系。进行了内嵌卡瓦尾管悬挂器与套管的坐挂试验,通过应变测试系统对不同轴向载荷下的套管外侧应变进行了采集与分析,基于拉梅公式进一步得到了卡瓦与套管内壁的接触应力。研究结果表明,卡瓦与套管接触应变的理论计算值与试验平均值比较吻合,最大应力约为平均应力的150%,最小应力约为平均应力的70%。坐挂力学模型理论分析和试验研究结果可以为悬挂器结构的设计和优化提供理论依据。      

?273.1 mm无限极循环尾管悬挂器在元坝气田的应用研究

元坝气田?273.1 mm尾管固井时因裸眼段长、环空间隙小和尾管段长,导致尾管难以下到设计位置、中途开泵受限和替浆计量困难等技术难点。在分析地质状况、井眼条件和工具功能等因素的基础上,采用了具有压力平衡机构、卡瓦内嵌结构的无限极循环尾管悬挂器及配套胶塞系统,并制定了针对性的尾管下入措施。元坝气田7口井应用了无限极循环尾管悬挂器,实现了中途循环解阻,解决尾管难以下到设计位置的问题,尾管到位率100%,胶塞复合信号明显,实现了精准替浆作业,碰压率85%。研究结果表明,元坝气田?273.1 mm尾管固井采用无限极循环尾管悬挂器效果显著,该尾管悬挂器为元坝气田大尺寸、长裸眼段的尾管固井提供了有效的技术手段,具有一定的推广应用价值。      

内嵌卡瓦尾管悬挂器在老井侧钻中的优势综合分析

提高长庆区块老井长停井的复产增效工作是稳产的重要手段,老井侧钻是挖潜增效的有效方式之一。老井侧钻完井时使用悬挂固井,现场施工难度大。通过对常规尾管悬挂器与内嵌卡瓦尾管悬挂器结构及性能参数对比分析,结合长庆区块现有老套管井侧钻井固井难点及施工风险进行现场施工对比,认为内嵌卡瓦尾管悬挂器具有卡瓦保护性好,能防止提前坐挂,悬挂操作性强保证下入安全和悬挂操作,过流面积大的优点能解决悬挂器管串循环压力大问题,能提供比常规悬挂器更好的工艺优越性和现场施工安全性。使用内嵌式卡瓦悬挂器能为管串增加下套管遇阻遇卡的解决方案,为老井侧钻井固井及后期完井提供有力的技术支撑及保障,能够获得更加好的后期试采效果及经济效益。     

?193.7mm×?139.7mm旋转尾管悬挂器的研制与应用

为解决深井和超深井?139.7 mm小间隙尾管固井质量难以保证的问题,开展了?193.7 mm×?139.7 mm旋转尾管悬挂器和旋转固井技术研究。针对该规格工具设计空间小的难题,研发了大过流高可靠的坐挂承载机构、高动载的旋转轴承和高抗扭的扭矩传递机构等关键机构,并制定了相应的现场应用措施。内嵌卡瓦坐挂机构的承载能力达900 kN,过流面积较常规机构提高近33%;新型交叉滚子轴承在300 kN动载下的寿命达到6 h以上,扭矩传递机构的抗扭能力达33 kN·m。最终形成了?193.7 mm×?139.7 mm旋转尾管悬挂器技术,并在羊深1井、鸭深1井和TK874CH井等3口井进行了现场应用。应用结果显示:固井替浆过程中该悬挂器实现了尾管旋转,提高了水泥浆的顶替效率,达到了提高固井质量的目的。?193.7 mm×?139.7 mm旋转尾管悬挂器的成功研制为提高小间隙井固井质量提供了有效手段。     

新型双卡瓦高温高压尾管悬挂器的研制与应用

剑门1井是国内罕见的井深超过7000m的深井、井底温度为161℃,149.2mm小井眼与Φ127.0mm尾管形成的小间隙环形通道长达2007m,尾管悬重为62t,现有的Φ127.0mm单卡瓦尾管悬挂器已不能满足深井固井的要求。为此,通过技术攻关和研究设计,将原有的单液缸单卡瓦设计成双液缸双卡瓦结构,增加了承载能力;采用高温、高压密封件增强了密封和耐高温性能;最终研制成功了Φ127.0mm双卡瓦高温、高压尾管悬挂器。其工作原理为:在固井作业下套管时将它连接于尾管柱顶部下入井内,悬挂作业时从井口投球到球座,加注液压使悬挂器上下液缸同时工作,分别推动上下卡瓦上行张大卡在上层套管内壁上,以实现尾管悬挂的功能。该新型工具在剑门1井的应用成功,解决了超深井高温、高压长尾管悬挂固井的技术难题,为类似超深井、高温、高压井和具有小间隙长尾管特点的高难度尾管固井提供了经验。     

尾管悬挂器

目前国内用于水平井油层专打悬挂筛管完井工艺,多采用固井悬挂器加管外封隔器及配套工具组合,以实现悬挂筛管和密封油套环空的目的。在施工过程中,首先将尾管悬挂器、管外封隔器、配套工具、套管和筛管丢人井内;再下胀封钻柱,进行反替泥浆、油层保护液或酸洗油层等工艺;然后,钻柱内投球憋压胀封封隔器,密封油套环空,提出胀封钻柱,即可完井。该工艺的弊端是：为方便丢手,悬挂器一般坐挂在75°的井斜范围内,重合段长,不经济;施工工艺繁琐;悬挂器无解封装置,一旦遇到特殊情况,中途坐挂,无法解封,只能磨铣。     

渤海油田Φ177.8mm尾管悬挂器送入工具卡钻处理方法

渤海油田A井坐封Φ177.8mm尾管悬挂器后,送入工具无法正常脱手,导致卡钻事故。因尾管悬挂器送入工具外径大且内部结构复杂,无法满足套铣作业。在现场施工中,通过采用切割送入工具回收棘爪上部管柱,磨铣剩余管柱并打捞出井的事故处理方案,综合运用磨铣、精准切割、震击、打捞等多种手段,成功处理卡钻事故,避免巨大经济损失,为后续同类型作业井业提供了宝贵经验。     

膨胀尾管悬挂器的应用

膨胀尾管悬挂器具有悬挂与封隔的功能,膨胀尾管悬挂器的应用,改善了技术操作的现场环境,体现膨胀尾管悬挂器的稳定性。本文主要探讨膨胀尾管悬挂器的应用。     

深井尾管固井的双缸双卡瓦液压悬挂器一次座挂成功

９７２型双缸双卡瓦液压悬挂器，在云安７—１井井深５７４．５１ｍ固井座挂中一次成功，解决了深井尾管固井中裸眼段长的难题。文中从使用该工具的准备工作、操作要求、下井前检查要领及座挂中的施工程序分析，说明使用该工具能节约成本、改善固井工艺。     

高性能尾管悬挂器关键技术

针对深井与复杂井尾管下入难度大、尾管重叠段封固能力低等问题,研制了具有坐挂、旋转、封隔等功能的新型尾管悬挂器。在旋转封隔尾管悬挂器整体结构设计的基础上,开展了轴承、扭矩传递、高压封隔等关键技术研究。利用ABAQUS软件分析了重载轴承、扭矩套及封隔器锁紧机构的应力和应变情况,据此优化了结构和设计参数,并通过试验验证了各部件的性能。地面试验表明,轴承在800 k N的载荷作用下,旋转寿命达到55 h,扭矩传递装置抗扭达到41 k N·m,高压封隔器耐温达150℃、耐压达70 MPa。在星火101井的现场试验中,取得了坐挂、丢手、旋转尾管及封隔器坐封等作业的一次性成功。该井固井质量优质率达到了75.6%,尾管固井质量相对邻井有明显提高,高性能悬挂器结构设计的合理性和可靠性得到验证。     

新型机械式尾管悬挂器

下尾管固井能带来巨大的经济效益。本文介绍了一种性能较优的”华北9 5/8″×5 1/2″ⅡA型尾管悬挂器,并提出了科学的施工方法。     

高温高压尾管悬挂器研制与应用

针对深井尾管固井中尾管下入深、载荷大、尾管下入困难、井底温度高、压力大以及井下环境恶劣等特殊固井问题,采用V型双向密封套、三瓣式带流通槽锥套和直连式尾管胶塞总成的优化结构设计,开发出适用于高温高压井的BH-XGH型尾管悬挂器。从工具的结构设计、仿真分析、性能评价等几方面进行了详细阐述,从理论上验证了高温高压尾管悬挂器的性能参数。现场应用5井次,解决了深井、超深井高温高压尾管固井的耐高温高压、小间隙、载荷能力、碰压成功率等系列技术难题,为国产工具的推广应用奠定了基础。     

膨胀尾管悬挂器研究及应用

常规尾管悬挂器由于密封性能差、内通径小等问题很难满足生产需要,为此,对悬挂及密封材料、液压及机械相结合的膨胀机构、膨胀方式、爆破盘等关键技术进行了研究,研制了膨胀尾管悬挂器.介绍了其结构和工作原理,阐述了其技术优点:该技术把膨胀套管技术应用到尾管完井领域,密封悬挂机构采用高强度橡胶材料,膨胀方式采用液压和机械相结合、由上至下的膨胀方式,设计了爆破盘.为检验膨胀尾管悬挂器的性能指标,进行了膨胀尾管悬挂器室内试验,验证了膨胀尾管悬挂器的基本性能.在王102-侧54井进行了侧钻井现场试验,悬挂φ95 mm尾管901.67 m.膨胀尾管悬挂器集尾管悬挂器及上封隔器于一身,有效解决了尾管头漏失问题,且悬挂密封可靠,内通径远大于尾管内径,是尾管完井技术的最新发展方向.     

(Φ)127液压尾管悬挂器的组装与使用

φ１２７ 液压尾管悬挂器一般都较短、悬重小,因而施工难度很大,而室内的组装和现场施工是悬挂器使用成败的关键,组装主要是采取一定的有效措施使悬挂器挂得住、憋得通、倒得脱、提得出、替浆碰压正常、密封良好。为了减少施工失误,提出了改进１２７ 液压尾管悬挂器形成循环通路的结构和在施工中先倒扣,再憋掉球座形成循环通路的建议。     

尾管悬挂器喇叭口清洗技术及应用

针对尾管固井碰压后悬挂器喇叭口残余水泥致使电测遇阻等问题，研制出了悬挂器剌叭口清洗装置。该装置与稀释分散水泥浆的ＦＮ清洗液配合使用，能避免尾管固井碰压后下钻通井清洗喇叭口作业，从而保证电测和采油等后续作业的顺利进行。辽河油田现场应用表明，该装置操作简便，性能可靠，效益显著     

塔里木油田尾管悬挂器国产化及其应用实践

针对固井用进口尾管悬挂器价格高昂、供货周期长、技术服务不及时等问题,对国内厂家尾管悬挂器产品进行了调研和论证。结合塔里木油田特殊井况,对封隔式尾管悬挂器进行了结构和尺寸等优化。通过在塔里木台盆区的单井试用,提升和完善了施工工艺,封隔式尾管悬挂器的性能在小规模推广应用中得到了验证,实现了国产化,并取得了良好应用效果。