连续管水平井作业下入深度计算及应用

针对连续管水平井作业易产生螺旋屈曲,通过设计一种用于连续管水平井作业时的摩阻计算方案以确认连续管的最大安全下入深度。青海油田按此摩阻计算方案优化设计连续管水平井作业下入深度,成功应用了14井次,施工类型包括氮气泡沫冲砂、钻磨、测井、射孔和开关滑套等。现场应用结果表明,在连续管作业前进行下入深度预测和优化连续管材选择,可有效预防作业事故的发生,保证了连续管作业安全。     

长水平段水平井冲砂管柱摩阻分析及应用

针对水平井垂深浅、水平段长,因水垂比高带来作业管柱下入摩阻大,直井段油管重力不足导致冲砂作业管柱下入深度受限的问题,开展了冲砂作业管柱下入摩阻仿真模拟研究。基于水平井井眼轨迹、管柱组合结构和流体摩阻等影响因素,同时考虑冲砂作业管柱存在多变径部位的特点,结合变径部位的轴向力计算模型,建立了冲砂管柱下入摩阻的预测模型。对CP11水平井的冲砂管柱进行了下入摩阻分析。分析结果表明:采用73.0 mm+88.9 mm两种规格工具油管组合的作业管柱改变了直井段的油管重力,增大了管柱的有效推力,提高了冲砂作业管柱的下入能力。同时分析表明冲砂管柱下入速度不宜过大,管柱下入速度过大会增大管柱的流体摩阻,影响管柱下入能力。研究结果可为油田长水平段水平井作业管柱优选及现场安全施工作业提供理论指导。     

基于水平井的修井作业组合管柱载荷模型研究

针对水平井水平段长度不断增加的情况,为了提高修井作业管柱的下入能力,现场采用管柱组合两种线重油管的方式下入进行修井作业,而组合管柱的下入能力主要取决于摩阻和钩载。以组合管柱为分析对象,充分考虑井眼轨迹、环空流体摩阻力、流体粘滞力、管柱在各井段受力特点以及井眼尺寸等因素的影响,分析组合管柱与井筒内壁之间的摩阻和钩载与管柱下入能力之间的关系,将水平井划分为4段,建立了组合管柱在水平井各段下入过程中与流体相互作用情况下载荷计算模型。运用插值法和迭代法开发了相应软件,实现了水平井修井作业组合管柱的载荷模型求解。对比软件计算结果与实测数据,钩载和摩阻的平均误差分别为7. 25%和9. 50%。计算结果表明,建立的载荷模型精度较高,完全能够满足工程需要,可为现场组合管柱修井作业提供技术参考。     

连续油管下入深度的影响因素分析

连续油管作为生产管柱在采油、井下作业中有着广泛的应用.为有效地提高连续油管的作业安全性和作业效率,就必须考虑连续油管下入深度的影响因素.文章在不考虑摩擦、只考虑液流产生的摩阻及油管上提作业时的上提速度等三种情况下,建立了连续油管下入深度的计算模型.利用建立的模型进行了实例计算,分析得出液流对油管产生的摩阻和上提管柱时上提速度.     

连续油管最大下入深度问题初探

在油田使用连续油管柱作业中,求解连续油管的最大下入深度问题时,必须满足最大抗拉强度条件、摩擦阻力条件和屈曲变形条件及其确定的方法和原则。而在下入过程中摩擦综合阻力又是求解的关键。求解摩阻力时,可针对连续油管在井身中不同结构段的不同变形形状,采用求解径向接触反力时求一个螺距内平均接触反力的方法加以解决。按照这种方法,采用安全计算工况,对新疆石油管理局八一井区8607侧钻水平井进行了连续油管冲砂作业时最大下入深度的编程计算,计算结果表明,连续油管的下入深度可满足侧钻水平井冲砂工艺要求。     

连续管井下作业摩阻计算分析

在综合分析现场3种摩阻计算模型优缺点的基础上,提出软模型是计算连续管作业摩阻的最优模型。根据连续管作业的特点,考虑到井眼轨迹中曲率和方位的变化,建立了连续管单元几何力学模型。分析了连续管单元的受力情况,给出了连续管摩阻的计算模型。进一步探讨了发生屈曲时连续管的受力情况,最终建立了三维井眼中连续管井下作业摩阻计算模型。结合中海油湛江DF1-1气田A1h井数据,对连续管井下作业轴向载荷和注入头载荷进行了预测,为连续管技术的应用提供理论基础。     

大位移水平井下套管漂浮接箍安放位置优化分析

大位移水平井由于水平段长、垂深浅、水垂比大、套管加压能力有限,易因为粘卡造成套管不能顺利下到位,给固井作业带来了困难.预测了大位移水平井采用常规下套管工艺的摩阻载荷,分析了漂浮下套管的技术原理与优势,计算了漂浮接箍安放在井深不同位置处的摩阻载荷,对摩阻载荷随井深的变化趋势进行了分析,结果表明,运用漂浮下套管技术能够保证大位移水平井套管的安全下入,漂浮接箍的初始安放位置选择在临界阻力角处,且经过优化分析,当漂浮接箍安放在最优化井深处时,摩阻载荷最小,漂浮下套管的技术优势得到了最大程度的发挥.     

超深井连续管作业过程受力分析及实例计算

合理选用管柱-井眼作业受力模型及综合考虑摩阻因素是实现连续管作业受力准确计算的前提与基础。根据超深井连续管作业特点,考虑温度、井内介质流动阻力等因素影响,建立了连续管作业综合受力模型,用开发的软件实现了连续管作业过程中的受力、变形情况及井口注入头所需注入力的实时变化模拟。模拟结果表明,连续管上提作业安全余量较下放作业安全余量小,下放作业连续管弯曲情况更为严重,螺旋屈曲井段更长,造成附加接触摩阻占总摩阻的比例较大;对于井内压力较大的情况,建议下放作业时适当增大连续管填充压力,上提作业时适当减小连续管填充压力。     

新疆油田浅层稠油水平井分段完井管柱下入技术

新疆油田稠油油藏具有埋深浅、储层结构复杂、地层非均质程度高等特点。为提高稠油资源的开发效率,在浅层稠油水平井中引入了分段完井技术。介绍了浅层稠油水平井分段完井施工工艺,分析了新疆油田浅层稠油水平井分段完井管柱下入的技术难点。在此基础上,建立了浅层稠油水平井分段完井管柱下入过程中的摩阻计算模型,并推导出了计算摩阻力的具体公式。建立的摩阻计算模型在新疆油田9口稠油水平井分段完井中进行了应用,用计算得到的摩阻力指导管柱下入,结果9口水平井分段完井管柱均一次准确下至设计井深,下入成功率100%。     

水平井管柱下入摩阻分析及应用

水平井造斜后井迹弯曲,使管柱入井时受到的阻力远比直井大,给钻井作业增加了难度,因此对管柱摩擦阻力的分析计算是保证管柱顺利入井的关键。通过建立管柱受力平衡方程,推导出水平井管柱入井时摩阻计算的力学模型,分析计算了在稳定和旋转方式下管柱入井时的大钩载荷和井口扭矩等重要技术参数的解析公式。实例计算分析表明,摩擦阻力计算结果可为钻井设备选型、优化管柱参数和井身结构以及选择下入方式提供可靠依据。     

超长水平井连续管下入深度优化及验证

近年来,连续管在油气田水平井中的应用越来越广泛,但由于连续管的挠度大、材质刚性低于常规接箍油管,在水平井筒内会形成比较严重的螺旋屈曲现象并产生自锁,无法达到作业深度.因此,通过对超长水平井连续管下入影响因素分析和筛选,利用经典管柱力学进行影响因素定量计算分析,提出相应的优化方案.分析、应用结果表明:①影响连续管下入的主...     

不同类型扶正器对水平井下套管摩阻的影响研究

摩擦系数是应用水平井下套管摩阻计算模型计算水平井下套管大钩载荷和摩阻的基础,关系着大钩载荷和摩阻计算的准确与否。加入不同扶正器的套管在水平井中下入的摩阻系数不同,分析了影响水平井下套管摩阻系数的因素,研制了水平井下套管摩阻系数实验装置,通过实验装置测定水平井在各种井眼条件下加载不同扶正器的摩阻系数,分析了不同扶正器类型对摩阻系数的影响,可以看出,加入扶正器会使套管的摩阻增加,但是 刚性扶正器的摩阻明显小于弹性扶正器的摩阻;随着沉砂厚度的增加,不同扶正器的摩阻系数都在增大,加有弹性扶正器的摩阻系数在沉砂中增加最大,刚性扶正器次之。并结合软件对NB31-1-3H井加载不同扶正器进行下套管摩阻分析,为现场选择合适的扶正器,减小下套管摩阻有很好的指导意义。     

水平井完井管柱摩阻预测模型建立与下入性分析

水平井井眼轨迹复杂,完井管柱下入到弯曲段后将与井壁大面积接触,所受的摩擦阻力将大大增加,使完井管柱发生大的变形甚至屈曲变形以致不能顺利下入。为此,分析了水平井完井管柱下入过程中的受力情况,建立了管柱三维摩阻预测模型,根据建立的模型,利用VB语言编制了分析软件。分析软件对井眼数据采用三次样条插值法处理,并采用建立的摩阻计算模型求出完井管柱在下入过程中的总摩阻力。实例计算表明,建立的摩阻计算模型有较高的准确性,所开发的软件可用于大斜度井及水平井完井管柱的摩阻预测。     

超短半径水平井液压驱动非金属完井筛管下入长度计算

针对超短半径水平井完井筛管下入过程中摩阻限制了完井筛管下入长度的问题,提出了超短半径水平井液压驱动完井管柱下入技术,设计了由内到外依次为导向管、液压驱动管、非金属完井筛管的完井管柱结构,完成了配套工具设计,建立了管柱力学-液压耦合模型。基于某深层煤层气超短半径水平井井身结构数据,应用管柱力学-液压耦合模型进行了数值计算,结果表明相同条件下液压驱动完井管柱下入长度为常规技术完井管柱下入长度的17倍。对数值计算结果进行了多因素正交分析,结果表明完井管柱结构和非金属复合连续筛管与井筒间摩擦系数是对液压驱动完井管柱下入长度影响最大的两个因素。优选了两种适用于不同条件的超短半径水平井液压驱动完井管柱结构,最大下入长度分别为381,655 m。研究结果可为超短半径水平井液压驱动非金属复合连续筛管完井技术提供理论支持。     

复杂井眼条件下扶正器对套管下入摩阻的影响研究

在水平井、大位移井等复杂井的固井过程中,套管下入摩阻的大小关系着固井作业的成败,安装了扶正器的套管下入摩阻和不安装扶正器的套管下入摩阻之间的大小关系在固井工程界一直存在争议。为此,对井眼 内安装扶正器和不安装扶正器的套管柱进行了受力变形分析,根据套管在井内的实际情况对各自的摩阻系数进行研究,并通过计算机编程对两者建立的模型进行计算比较。以德阳新沙某井为实例进行计算,并与实测值对比得出两者之间的关系,为固井下套管摩阻的预测提供了参考依据。     

美国Altus公司提出水平井完井管柱摩阻分布的新机理

正水平井完井设计中需要准确预测井眼内管柱的受力,以确定管柱部件的强度等级,保证施工安全。但以前的水平井完井管柱摩阻多按照水平井钻井摩阻计算,不仅计算精度低,而且计算结果与应力分布与实际情况不符。美国Altus公司提出水平井完井管柱的摩     

液压扶正器在胜利油田非常规油井固井中的应用

为提高胜利油田非常规油气区块水平井水平段的固井质量和压裂效果,针对该类水平井水平段应用常规刚性扶正器时套管下入困难、居中差等问题,研制开发了内置滑套式、易下入、能撑开防止退、扶正力强且满足非常规油气区块高压压裂的φ139.7 mm液压扶正器。采用双级球座+液压扶正器套管组合、投球胀封的方式,同时对液压扶正器管串的下入摩阻、固井质量进行了分析。该液压扶正器在胜利油田非常规油气区块进行了现场应用,结果表明,带液压扶正器完井管串的下入摩阻小于带刚性扶正器完井管串的下入摩阻,提高了水平段的固井质量,可为非常规油气井固井提供技术支持。      

水平井着陆段套管下入方案实时优化及后评估

由于油藏的不确定性,导致水平井着陆段不断变化存在不确定性,预设的套管下入方案已经满足不了现场施工要求,现场作业人员不得提前调整套管下入方式而有充足准备时间,因此着陆段钻进过程中基于实测轨迹的套管下入方案实施优化调整就显得尤为重要。本文以南海东部某油田水平井设计为基础,结合实时轨迹数据反演摩阻系数模拟计算,预判着陆段原有下套管方案已不能满足作业需求,需采用相应的漂浮接箍下套管方案。     

海上首口高温高压水平井小井眼打孔管下入技术

南海西部东方1-1 气田F7H 井是国内海上首口高温高压水平生产井,F7H 井在?177.8 mm 尾管中使用?148.6 mm 钻头钻达目的层,完井作业需要在?148.6 mm 井眼下入?114.3 mm 打孔管。F7H 井井眼小,井眼轨迹复杂,最大井斜角达到95.1 °,水平段长,目的层岩性复杂,地层温度接近150 ℃,地层压力系数达到1.94。下打孔管作业面临着摩阻扭矩大、井壁易失稳、井控风险高等问题。针对F7H 井打孔管下入难题,计算了管柱下入摩阻,采用抗高温、润滑效果好的钻完井液体系和特殊结构的悬挂封隔器总成,密切监测溢流和井漏,最终成功实施了高温高压水平井小井眼打孔管下入作业。     

扭转式机械振荡器的研制与应用效果评价

为了解决连续油管在长水平井段因螺旋变形而自锁无法下至预定深度的问题，利用弹簧蓄能和齿形交错结构，研制了一种扭转式机械振荡器并分析了其结构及工作原理。基于冲击动力学理论建立了工具冲击载荷的计算模型，结合管柱的螺旋屈曲摩阻模型，计算了不同管柱结构下连续油管在水平段的极限推进深度，最后开展了页岩气井的现场试验。计算结果表明，安装扭转式机械振荡器后，同工况下推进深度相对光管柱提高了94.7％，相对安装水力振荡器的管柱提高了78.1％，极限推进深度可达2 700ｍ以上。现场应用验证了连续油管极限推进深度理论计算的准确可靠性，并且表明该工具设计合理，可极大降低管柱间的摩擦力，有效解决连续油管在长水平井段的自锁问题，增加其在水平井段的推进深度。