整体硫化式钻杆胶塞的研制与应用

在尾管固井工艺技术以其极大的经济和社会效益得到广泛应用的同时,也伴随着诸如钻杆胶塞失效 导致的固井留高塞等事故的发生,不仅增加了作业成本,还可能导致固井失败,使得前期巨大的投入功亏一篑。为 此,笔者通过对传统钻杆胶塞的结构和导致胶塞失效的原因进行分析,发现传统钻杆胶塞存在胶塞皮碗和本体提 前脱离、胶塞导向头下行速度加快、提前与尾管胶塞复合的弊端,从而出现诸如水钻井液替空、尾管“灌香肠”与留 水泥塞导致环空返高不够、地层漏封等事故的发生。为有效解决胶塞失效导致的尾管固井事故的发生,最大程度 减少作业成本,提高固井质量。研制了一种整体硫化式钻杆胶塞,它彻底改变了传统钻杆胶塞“分体式”的结构,有 效规避了作业风险,在新疆塔河油田、四川西南油气田等地区１００多口深井、超深井尾管固井施工中得到成功应 用,显示出其广阔的推广应用前景。     

不钻胶塞双级注水泥工具的研制及应用

在油田勘探开发过程中，双级注水泥工艺作为一项重要技术，解决了长封井及复杂井固井作业中的一系列难题。但目前所使用的双级注水泥工具固井后均需用小钻杆钻除胶塞和水泥塞，费用高、时间长。文中介绍了一种不钻胶塞的双级注水泥工具及其施工工艺，它具有固井后不留胶塞的优点，特别适合于中深井使用。该工具在现场已成功地在３口井中使用，是一种有很大使用潜力的工具。     

复合钻杆胶塞解决超深井尾管固井碰压问题

为了解决塔河油田尾管固井由于不能确保碰压而采用平衡法固井留水泥塞过长的问题，设计了一种分体式复合钻杆胶塞。该胶塞由上胶塞(Ф127mm、空心)、下胶塞(Ф89mm)、密封圈、销钉、导向头及卡簧组成，上胶塞与下胶塞通过销钉连接在一起。上胶塞针对Ф127mm钻杆内钻井液的顶替，下胶塞针对Ф89mm钻杆内钻井液的顶替。替浆时，复合胶塞在Ф127mm和Ф89mm钻杆连接处分离，下胶塞继续在Ф89mm钻杆内运行，直至与尾管挂处的套管胶塞复合。现场试验表明，采用复合胶塞固井能够确保碰压，缩短水泥塞，从而减少了扫水泥塞时间(由过去的平均50h缩短到现在的不到10h)，而且改善了固井质量。     

深井无固相压胶塞隔离液的研究与应用

柴达木盆地深井固井作业中,由于某些钻井液性能不达标或胶塞封闭不严致使部分水泥浆与顶替钻井液发生絮凝反应等原因,导致固井质量电测仪器下不到井底。为此,研制了无固相压胶塞隔离液。通过压胶塞隔离液的抗水泥浆污染性能、高温稳定性能和沉降稳定性能等评价实验,优选出深井完井压胶塞隔离液配方。现场应用结果表明,在胶塞和顶替钻井液之间的300~500 m的无固相隔离液段,可有效阻止套管内残留水泥浆与钻井液发生絮凝反应,并减缓固相颗粒的沉降堆积,保证电测仪器顺利下井。使用无固相压胶塞隔离液的37口深井,完井固井质量电测一次成功率达到了100%,有效缩短了完井作业施工周期。     

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。     

远程控制水泥头的研制及性能试验

深井、超深井尾管固井作业中施工压力高,井口固井水泥头的操作难度和安全风险较大,为此,在对常规水泥头机械结构进行改进的基础上研制了远程控制水泥头,结合水泥头机械结构的特点设计了气动驱动系统,并采用无线通讯控制技术进行气动驱动系统远程操控,从而实现远程控制水泥头投塞、投球和固井管汇通断。室内测试结果表明,远程控制水泥头满足现场试验要求。远程控制水泥头在某地热井固井作业中进行了现场试验,通过远程控制水泥头控制终端,顺利完成了各项功能动作,达到了设计使用要求。远程控制水泥头的成功研制,为井口高压环境下固井作业安全提供了保障。      

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。     

大庆油田深井钻井完井技术的新进展

通过深井钻井速度、抗高温钻井液体系、深井固井综合工艺技术在大庆油田所钻14口深井上的现场试验与应用，形成了一套适合大庆松辽盆地深井特点的钻井完井配套技术，满足了勘探生产需要。在高温硬地层的深井钻井完井技术上实现深井钻井速度、井身质量、固井质量等三项突破，其中抗高温钻井液体系和抗高温水泥浆体系取得了突破性进展，深井钻具防失效技术、高陡硬地层防斜技术、不钻胶塞双级注水泥工具、长封井段固井配套技术得到了进一步的发展和完善。     

远程控制旋转水泥头技术现状及分析

远程控制旋转水泥头技术是利用远程控制系统,施工人员在远离钻台的控制室中,通过操作控制面板来实现旋转、替浆、释放胶塞和投球等固井作业。在介绍国外远程控制水泥头技术现状的基础上,分析了远程控制水泥头的关键技术,主要包括工作原理、旋转机构、胶塞控制机构、气动控制系统及控制机构的发展趋势。最后指出,随着石油勘探开发向着更深地层的方向发展,现场施工的压力等级不断提高,安全操作越来越受关注,远程控制水泥头也朝着自动、安全和可靠的方向发展。     

顶驱下套管技术及应用

介绍了Weatherford公司顶驱下套管系统的主要部件、现场作业程序和技术特点。通过顶驱下套管技术在番禺油田6口大位移井244.5 mm套管下入作业中的成功应用,分析了该技术在现场的应用效果。结果表明:顶驱下套管技术可以精准控制上扣转矩,旋转套管柱时减小下入摩阻,有效避免井下复杂情况的发生,为大位移深井等高难度井下套管作业提供了技术保障。建议我国加快技术研发,缩小与国外厂商之间的技术差距,使顶驱下套管技术在我国石油钻井行业中发挥更大作用。     

XK系列旋转防喷器

钻井用旋转防喷器（旋转控制头）是实施欠平衡钻井工艺技术必不可少的关键设备。在深井高压地层实施欠平衡钻井作业中,当钻遇油气层,地层流体进人井筒时,井口环空压力在短时间升高,其值将远远高于正常欠平衡施工作业时控制的井口压力。为封闭钻杆与方钻杆,并在其额定的井口压力条件下允许钻具旋转钻进,设计制造了旋转控制头。该装置在实施带压（不压井）起下钻具作业中,用以封隔井口环空压力,并通过规定尺寸的钻具及其接头。     

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。     

DDS系列水泥头的开发与应用

近年来 ,随着双级、多级固井技术的发展 ,套管水泥头得到了广泛地应用。自 1 992年以来 ,德州大陆架油气高科技有限公司一直致力于水泥头的开发与研制工作 ,并研制成功了 DDS系列水泥头。该系列水泥头适用于 1 39.7mm、 1 77.8mm、2 4 4 .5mm、339.7mm套管的固井作业 ,结构简单 ,现场应用方便 ,在全国各大油田固井作业中得到了普遍应用。一、结构特点1 .筒体是水泥头的主体 ,用来安放胶塞和控制胶塞的释放。它上面焊有指示器、挡销座、平衡管接头和 3个 50 .8mm由壬接头 ,下面的 2个由壬接头分别用来连接替浆和注水泥管线 ,上面…     

Φ139.7mm筛管顶部注水泥免钻塞固井完井技术

为解决常规Φ139.7mm筛管顶部注水泥固井时钻塞时间长、易卡钻、易损坏套管和筛管、影响后期作业管柱下入等问题,依据筛管顶部注水泥固井完井技术要求,在现有Φ177.8mm免钻塞固井工具的基础上,通过设计增加球座、上封隔胶筒和可移动密封机构,优化剪钉压力级差,研制了Φ139.7mm免钻塞固井工具,形成了Φ139.7mm免钻塞固井完井配套技术。该技术在3口井进行了现场试验,结果表明,Φ139.7mm免钻塞固井工具可实现下套管钻井液循环、上封隔胶筒辅助固井、碰压后解除打捞时的活塞效应,打捞力减小200kN以上,且作业时间可缩短约30%。研究结果表明,Φ139.7mm免钻塞固井完井技术减少了钻水泥塞等程序,避免了作业风险,可满足各类油藏及中深井、深井、大直径井眼筛管顶部注水泥完井技术需求。     

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。     

远程控制顶部驱动水泥头技术现状分析

介绍了3家国外公司的远程控制顶部驱动水泥头(Halliburton公司CommanderTM1000水泥头、Weatherford公司BA-RCTDH水泥头及Baker Hughes公司Launch PROTM水泥头)的结构、工作原理等技术情况。对比分析了3种水泥头技术性能、胶塞投放方式和控制方式等特点。分析结果表明,远程控制顶部驱动水泥头具有高耐压、高承载及高承扭等特点,是适用于套管及尾管固井的高端固井工具。最后指出我国需加快研制具有自主知识产权的水泥头产品。     

深井回压阀的技术改造及应用

套管回压阀作为一种简便的套管附件,在固井施工作业中起着重要作用。针对高温深井固井施工作业对回压阀的技术要求,研究了全钢筒体半球式回压阀。介绍了其结构特点、工作原理、性能参数、地面试验情况及现场应用效果。对全钢筒体半球式回压阀与旧式全钢回压阀结构及性能进行了比较。现场应用表明,新式高温深井回压阀克服了旧式回压阀的不足,进一步满足了固井施工作业要求,使用性能可靠,对提高高温深井固井质量有着积极的作用,值得推广应用。     

一种新型免钻塞分级注水泥接箍的研制与应用

分级固井常用于气井等需要长井段注水泥封固的生产套管固井。免钻塞分级注水泥接箍是一种近年来开始应用的新型工具,实现分级注水泥并在作业完成后分级箍胶塞座、胶塞等附件自动落井,实现固井后免钻塞。应用免钻分级箍技术能简化作业程序、缩短建井周期、降低钻井成本,具有取代传统分级箍的发展趋势。但目前免钻成功率还有待进一步提高,尤其是复杂井况下的应用。文章介绍了一种新型免钻塞分级注水泥接箍的研制与应用,相比于传统分级箍,该工具采取了创新结构设计,具有高免钻成功率、施工作业安全和密封可靠特点。系统测试和现场应用表明,其能适应复杂固井工况,是一种适应性良好、具有推广应用前景的新型免钻分级箍。     

旋转尾管固井关键技术分析

目前,国内有多家科研单位已经开始研究和生产旋转尾管固井工具,并得到成功应用。通过分析,总结出高载荷轴承、旋转丢手、旋转水泥头技术、扭矩预测和高抗扭螺纹等技术是旋转尾管固井的关键技术。对比分析了各项关键技术的优缺点,指出了全密封圆锥滚子式轴承、液压丢手工具、顶驱式水泥头等技术在各关键技术里具有一定的先进性,并指出旋转扭矩预测技术能更好地指导旋转尾管的现场施工。高扭矩螺纹技术的应用,增强了其在水平井、大斜度井内对旋转尾管固井施工的可靠性。     

尾管固井前称重钻具带回压阀装置

钻井进入气层后,每趟入井钻具必须带回压阀,而尾管固井前的钻具称重时需通胶塞,要同时满足2项技术要求。为此,尾管固体前称重钻具带回压阀装置开发研制成功,解决了这一技术难题,并在现场施工作业中首次使用成功,获得了有关专家的认可和好评,为固井安全作业提供了重要的技术支撑尾管固井前称重钻具带回压阀装置@吴月先