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。     

可旋转膨胀尾管悬挂器性能研究及现场试验

可旋转膨胀尾管悬挂器结构复杂,施工工艺不同于常规悬挂器,现场试验难度大。为解决该问题,分析了φ177.8 mm×φ139.7 mm可旋转膨胀尾管悬挂器及各关键部件的结构和工作原理,根据整机地面膨胀试验、悬挂性能测试、模拟入井试验等试验结果,确定了悬挂性能参数、膨胀性能参数和施工参数,并制定了现场施工工艺。可旋转膨胀尾管悬挂器在GSS-036LR井进行了现场试验,成功完成固井作业,膨胀压力小于20 MPa,膨胀施工作业排量小于0.2 m3/min。研究表明,研制的可旋转膨胀尾管悬挂器能够实现旋转、膨胀坐挂和丢手功能,施工工艺可满足现场施工需求。      

旋转尾管固井工艺在大斜度深井中的应用

TK8XXCH井是一口开窗侧钻生产井,固井施工作业存在环空间隙小,尾管居中度差、顶替效率低等技术难点。采用国产193.7mm×139.7mm旋转尾管固井工具,并配合抗高温塑性防气窜水泥浆固井技术,固井作业期间成功实现尾管旋转。现场应用结果表明,采用旋转尾管固井工艺能有效解决复杂深井尾管下入困难及固井质量不佳等瓶颈问题。     

国外旋转尾管悬挂器丢手工具分析

在尾管固井过程中,旋转尾管悬挂器能够通过旋转尾管,提高顶替效率进而提高固井质量。丢手工具是旋转尾管悬挂器的关键部件之一,能否将尾管顺利送到井内设计位置,坐挂后能否顺利丢手,在尾管入井和固井过程中,能否顺利旋转尾管,是检验丢手工具性能的关键指标。分析了国外几种旋转尾管悬挂器丢手工具的结构、工作原理和性能特点,为国内旋转尾管悬挂器丢手工具的设计开发提供参考。     

小尺寸尾管固井技术为塔河油田开发保驾护航

<正>日前,西北油田深井193.7 mm套管开窗侧钻井TH12368CH井顺利完钻,该井139.7 mm小接箍非标套管下入井深6 047 m,段长384 m,固井施工顺利,固井质量优秀。为满足地质避水要求,塔河油田部分193.7 mm套管开窗侧钻井钻遇巴楚组和桑塔木易塌泥岩,最有效的解决办法就是以管材对复杂泥岩实施"机械"封隔。因此,西北油田工程技术研究院通过研究与配套,形成了以139.7 mm小接箍非标套管研发、非标套管固井工具配套和深井小井眼窄间隙固井工艺为核心的小尺寸尾管固井技术。截至目前,139.7 mm     

多功能尾管悬挂器关键技术研究

随着深井、超深井、水平井、高温高压井等复杂井越来越多,固井施工的难度越来越大,常规尾管固井工具及工艺难以满足现场需求。为解决复杂井况下的固井技术难题,研制了新型多功能尾管悬挂器,设计了旋转机构、坐挂机构、液压丢手、顶部封隔等多个功能模块,并采用有限元方法对关键部件进行仿真分析,优化了各功能模块的结构和参数。计算和地面试验证明,各功能模块的性能、功能及技术参数符合设计要求。多功能尾管悬挂器在涠洲 WZ6-12-A3S 井进行了现场试验,结果表明,该尾管悬挂器对现场复杂井况具有较强的适应能力和可靠性。      

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。     

旋转尾管固井工艺在深井中的应用

为解决深井尾管固井的技术难题和提高深井固井质量，深井尾管固井时可采用旋转尾管固井工艺。分析了旋转尾管固井工艺提高顸替效率的原理，介绍了尾管悬挂器的工作原理和旋转尾管固井的优点，提出了旋转尾管固井所需条件和注意事项。以YK8井为例介绍了旋转尾管固井工艺在深井中的应用情况，该井的固井实践表明，采用旋转尾管固井工艺既能解决尾管固井环空间隙小的技术难题，又能提高深井尾管固井质量。     

旋转尾管悬挂器的研制与应用

旋转尾管悬挂固井技术能解决尾管入井过程中的遇阻等复杂情况,并可提高水泥浆顶替效率和尾管固井质量,但该技术的核心旋转尾管悬挂器及其配套工具制造技术被国外公司垄断。为打破技术垄断,研制了具有自主知识产权的旋转尾管悬挂器。介绍了旋转尾管悬挂器的设计要点、结构和工作原理,并通过地面性能试验、液压丢手试验及模拟入井试验考察了旋转尾管悬挂器的各项性能。地面性能试验表明,旋转尾管悬挂器的坐挂压力、整体密封压力及承载能力均满足设计要求;液压丢手试验表明,液压丢手工具的抗拉和抗压能力均能满足设计要求,能实现液压、机械两种丢手功能;模拟入井试验表明,旋转尾管悬挂器能实现坐挂、丢手、旋转功能,各项技术参数与设计相符,达到了设计要求。现场应用表明,所研制的尾管悬挂器不但顺利实现了坐挂、丢手、旋转功能,还通过旋转提高了尾管固井质量。      

DYX-CF型封隔尾管悬挂器在缅甸PSC-101井应用成功

德州石油钻井研究所大陆架油气高科技有限公司生产的φ177．8 mm×φ114．3 mmDYX-CF型封隔尾管悬挂器,具有在注水泥前坐挂尾管、注水泥后立即封隔尾管与套管环空的两种功能,坐挂性能好、倒扣简单、密封性好,适合于深井复杂井固井作业。PSC-101井是位于缅甸Pyay油田IOR-4区块的一口评价井,四开井段(完钻井深2828．00 m)具有小间隙裸眼、地层承压能力低、易漏、气层活跃等特点。该井固井作业应用了φ177．8 mm×φ114．3 mmDYX-CF型     

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。     

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。     

深井、超深井短尾管安全丢手关键技术研究

为提高深井、超深井短尾管固井施工的可靠性,针对深井、超深井摩阻大、短尾管固井悬挂尾管短和质量轻等原因造成的丢手不易判断的问题以及摩阻大造成的丢手困难的问题,通过采用尾管牵制技术及尾管悬挂器卡瓦内嵌技术,使尾管具有反向锚定锁紧及解锁功能,为短尾管提供附加载荷,便于现场施工安全丢手;制定了现场施工工艺流程,通过合理设计各级动作启动压力值,最终形成了适合于深井、超深井的短尾管安全丢手关键技术。该项技术已在塔河油田、青海油田及冀东油田等地区累计应用了72井次,成功率100%,应用最深井深为7271 m,最小规格为177.8 mm×Ф101.6 mm,尾管质量最轻仅为4.4 t。应用结果表明,该项技术有助于实现尾管悬挂器坐挂、丢手操作一次性成功,提高了短尾管固井施工的可靠性,为深井、超深井短尾管固井提供了有力的技术支持和施工保障。     

深井超深井尾管固井悬挂技术研究

综合分析了深井、超深井以及复杂井眼条件下尾管悬挂固井引发的各种问题和尾管固井失败的原因，研究了现有尾管悬挂器在施工时过流断面大小及悬挂可靠性等问题。提出悬挂接头尾管固井工艺。悬挂接头过流断面可增加30％～43．2％，悬挂能力明显提高，坐挂可靠性增强，可大大提高固井施工成功率。     

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。     

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&#248;139.7 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&#248;139.7 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。     

不同完井方式的膨胀式尾管悬挂器工具及应用

针对常规卡瓦式尾管悬挂器存在的缺陷,采用膨胀式尾管悬挂器进行悬挂完井作业。膨胀式尾管悬挂器拥有通径大、重叠段短、结构简单、悬挂牢靠、台阶小、适用范围广等特点,分别对尾管固井、筛管完井及半程固井3种完井方式的膨胀式尾管悬挂器的结构原理、工艺原理及实施案例作了阐述,总结了研发的膨胀式尾管悬挂器的适用范围。该装置具有可靠的环空密封和尾管悬挂功能,且下入过程无提前坐挂风险,在深井超深井中独具优势。目前已在国内外投入应用180余口井,取得良好效果。     

随位自动脱挂尾管悬挂器的研究与应用

针对现用尾管悬挂器倒扣困难, 不能活动套管, 以及液压式悬挂器不能循环操作和容易造成提前坐挂等问题, 研制了ＳＺ—Ｉ型随位自动脱挂尾管悬挂器。这种悬挂器具有随位悬挂、自动脱挂、上下活动和旋转套管、不钻水泥塞和可进行尾管回接等多种功能。３０ 多口井的现场应用表明, 悬挂器操作简便, 性能可靠, 固井质量合格, 所有试验数据均符合设计要求, 平均每口井可节约直接钻井成本１５ 万元以上。这种悬挂器还可用于大斜度井、水平井、小间隙井以及老井侧钻井。     

?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。      

柴达木盆地冷探1井尾管悬挂器丢手异常固井实践

冷探1井五开?190.5 mm钻头钻至井深5 708.5 m,下入?139.7 mm尾管,尾管悬挂器经验证不能丢手,固井失败风险加大。同时,固井施工还面临尾管一次封固段长2 506 m、上下温差65 ℃、水泥浆综合性能要求高、水泥浆侵害有机盐钻井液严重、地层存在高压气层、油气上窜速度高难压稳、井控风险高等难题。通过控制过提50 kN、200 kN、300 kN、350 kN、400 kN,上提静停2~3 min,然后下放至原悬重1 150 kN,每次动作重复操作3~4次反复丢手验证的方法,顺利拔出了中心管,悬挂器最终丢手成功。采用抗高温防气窜水泥浆体系及先导保护钻井液和抗污染冲洗加重隔离液,确保固井安全,提高固井质量。高温防气窜水泥浆体系浆体流动度大于21 cm,稠化时间在设计范围内且可调,滤失量小于50 mL,游离液为0,沉降稳定性不大于0.02 g/cm3,水泥石抗压强度发展迅速,48 h 顶部抗压强度达14 MPa以上,满足深探井油层尾管固井技术要求,确保了冷探1井?139.7 mm尾管固井的成功施工。