南海流花超大位移井套管磨损预测方法

在超大位移井的钻进过程中,造斜段的技术套管会发生严重的磨损问题。建立了超大位移井技术套管磨损后剩余壁厚的定量预测方法。根据能量原理,即套管内表面的磨损体积与旋转钻柱在相同位置所作的功成正比,建立了技术套管磨损体积与井眼轨迹、钻具组合、机械钻速、转速、钻进井段长度及套管磨损系数之间的函数关系。在假设磨损截面为新月形的条件下,根据磨损截面的几何关系,建立了套管磨损深度与体积之间的关系。应用一口超大位移井的实测数据对建立的模型进行验证,结果表明该模型可以用于超大位移井技术套管磨损深度的预测。根据研究结果,简要说明了套管防磨技术的主要方法。     

深井超深井套管柱系统可靠性研究

分析深井、超深井套管柱不同失效形式的极限状态方程,给出了相应的失效概率理论公式。在井深方向上将套管柱离散为多个基本单元,建立深井、超深井系统可靠度计算模型。以西部油田某超深井（井深7 380m）为例,利用系统可靠度模型对套管柱基本单元和整体可靠度进行定量计算,分析套管柱的可靠性影响因素和主要失效形式。计算结果表明,影响深井、超深井套管整体可靠度的主要因素为套管抗挤强度、外挤载荷和轴向压力;深井、超深井套管失效形式主要为失稳和挤毁。     

套管月牙形磨损程度预测研究进展

随着深井、超深井、大位移井和水平井的普遍开发,套管磨损问题越来越严重,现场实测中所有严重的磨损都是月牙形磨损。因此,对套管月牙形磨损程度进行深入的研究就显得尤为重要。概述了近年来套管月牙形磨损程度预测方法的研究动态,重点介绍了磨损效率模型和磨屑分析法的特点,并对两种磨损程度预测方法进行了比较,最后指出了套管月牙形磨损程度预测研究的发展趋势。     

非均匀地应力条件下磨损位置对套管应力的影响研究

深井、超深井、大斜度井、大位移井等高难度井逐渐普及，其钻柱工作时间的延长以及井眼轨迹的变化使得套管磨损问题日益突出，而磨损位置的不同会对套管强度降低的程度产生重要影响。为此，文章在充分考虑地应力非均匀性的基础上，建立了磨损后套管应力计算的有限元模型。计算结果表明，当磨损位置处于最小地应力方位时，磨损带来的套管应力增加和地应力非均匀性导致的套管应力非均匀分布得到了叠加，是最危险的情况。由于套管磨损位置带有一定的随机性，因此在设计套管强度时，应以磨损位置处于最小地应力方位为基准才是安全的。     

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油气井钻井过程中，由于钻具和套管相互摩擦，造成套管内壁磨损并引起磨损套管抗挤强度降低，直接后果是：降低油气井寿命，严重时将导致某段油气井报废或整口油气井报废。因此，套管柱设计尤其是水平井、大位移井、深井、超深井钻井必须考虑磨损对抗挤、抗内压强度的影响，而现有计算方法在计算磨损套管抗挤强度时通常忽略了制造缺陷对挤毁强度的影响，计算值与实测值差异较大。为此，文章研究了磨损套管的挤毁机理，认为计算磨损套管的抗挤强度应重点考虑磨损对抗挤强度的影响，同时考虑制造缺陷对套管抗挤强度的影响。基于此，文章进行了大量研究，应用叠加原理，建立了计算磨损套管抗挤强度的新算法。通过对此算法和其它算法的计算结果与试验数据比较分析表明，新算法优于其它算法并与试验数据更接近，能较好满足工程要求，为磨损套管柱设计提供了理论依据。     

YK1井技术套管磨损分析

通过对ＹＫ１井技术套管磨损进行力学分析，认为井身质量（尤其是全角变化率）、钻柱轴向拉力及侧向力、钻井时间、套管强度、套管内外钻井液密度、固井质量等是影响深井（超深井）套管磨损的主要因素。计算了该井技术套管磨损量并描述了套管磨损形状。     

深井和超深井套管磨损研究现状及发展趋势

在深井、超深井、大斜度井、大位移井及水平井钻井中,钻井时间延长,钻杆运动复杂,使其作用在套管上的侧向力增大,因此套管和钻柱的摩擦与磨损问题越来越突出。概述了近年来国内外深井、超深井套管磨损机理及预测技术的研究动态,讨论了套管磨损的机理及其影响因素,指明今后关于深井、超深井套管磨损研究的发展趋势。     

深井和超深井套管磨损性质探讨

深井、超深井套管磨损是我国当前油气田钻井工程领域急需解决的重大技术难题之一。在深入讨论深井、超深井套管磨损工况特点的基础上，指出了现有套管磨损理论及试验方法存在的不足，认为在这类井的深井段，套管磨损实质上是一种含磨料钻井液介质条件下的冲击一滑动复合磨损问题，现有以静载．滑动为基本工况的套管磨损试验方法并不适合用于评价深井超深井套管防磨工艺性能。所提出的观点为深井、超深井套管磨损机理及试验方法研究指明了新的方向。     

深井套管磨损几何力学模型及计算分析

在深井、超深井钻井过程中,套管磨损有可能导致套管封隔失效和油气井的早期报废.建立了深井钻杆与套管之间磨损模型,对深井套管磨损机理进行分析,研究钻杆本体与套管的接触情况,计算钻杆与套管之间的接触力.讨论了井眼曲率、套管钢级、钻杆轴向拉力、钻井时间对套管磨损的影响.应用所建的模型分析了不同因素对套管磨损厚度的影响,预测了深井套管磨损厚度.     

超深井注水泥塞技术

近几年,超深井逐年增多,由于井下落物、井斜超标、封隔高压层等原因,超深井注水泥塞也在增加。文章分析了超深井注水泥塞存在井下高温对水泥浆性能要求高;井下高压气层使水泥塞质量不好保证;井眼小、注灰量少,易混浆;井深替浆量大,准确计量困难等技术难点。针对以上问题进行研究,并根据川东北和塔里木注超深井水泥塞的现场实践经验,从做好水泥塞设计、水泥浆化验与损害试验、现场施工控制等方面介绍了注超深井水泥塞的技术对策,以川东北超深井YB3井(井深7450m)和塔里木超深井YQ6井(井深7510m)为例介绍了注超深水泥塞施工的技术措施与实施效果,并提出了注超深井水泥塞的建议,为今后超深井注水泥塞施工提供重要的借鉴作用。     

Prediction of casing wear in extended-reach drilling

Intermediate casings in the build sections are subject to severe wear in extended-reach drilling. This paper presents a new method for predicting the depth of a wear groove on the intermediate casing. According to energy principle and dynamic accumulation of casing wear by tool joints, a model is established to calculate the wear area on the inner wall of the casing. The relationship functions between the wear groove depth and area are obtained based on the geometry relationship between the drillstring and the wear section and the assumption that the casing wear groove is crescent-shaped. The change of casing wear groove depth versus drilling footage under different-sized drillstrings is also discussed. A mechanical model is proposed for predicting casing wear location, which is based on the well trajectory and drillstring movement. The casing wear groove depth of a planned well is predicted with inversion of the casing wear factor from the drilled well and necessarily revised to improve the prediction accuracy for differences between the drilled well and the planned well. The method for predicting casing wear in extended-reach drilling is verified through actual case study. The effect of drillstring size on casing wear should be taken into account in casing wear prediction.     

杨税务潜山超深超高温井安全优快钻井技术

为解决冀中地区廊固凹陷潜山构造带超深超高温潜山油气井在钻进过程中遇到漏、喷、卡、机械钻速低及轨迹控制困难等问题,在分析已完井钻井难点,调研国内超深井钻井提速技术基础上,采取了优化井身结构,简化井眼轨道,针对地层特点设计孕镶齿PDC钻头并优选钻具组合及钻井参数,研制220 ℃低固相抗高温钻井液,研发200 ℃全金属随钻测量井下脉冲发生器等措施。现场应用结果表明:优化后的井身结构与井眼轨道更易于井眼轨迹调整,使用高效PDC钻头与辅助提速、破岩工具相配合,平均机械钻速较之前提高了1~2倍,低固相抗高温钻井液在200 ℃性能稳定,满足安全施工需求,随钻测量全金属脉冲发生器在井温175 ℃条件下可持续工作超过200 h。该区块平均钻井周期较前期完井缩短了50%,最深完钻井深6 455 m、实测井底静止温度207 ℃。所采取的安全、优、快钻井技术可对后期超深、超高温井钻井提供借鉴与参考。     

一种新的深井套管磨损计算方法

根据深井、超深井钻柱的涡动特性提出了一种新的套管磨损计算方法。补充了磨损效率模型只能对狗腿处套管进行磨损预测的缺陷；并对套管和钻杆磨损进行了解析计算，可利用钻杆的实际磨损状况对计算参数进行调整。模型在塔里木油田多口油井的应用表明，钻柱涡动带来的套管磨损不容忽视，模型的计算结果与实际状况较符合，能为现场施工提供较好的预测数据。     

乌兹别克斯坦深井超深井钻完井技术

为探索费尔甘纳盆地中央隆起带的含油气特征,针对该地区油气储层埋藏深（6 000～6 800 m）、井底温度高、压力高、酸性气体含量高、含盐量高等地质条件给钻井、固井和井控安全带来的系列问题,结合该地区以往钻井中无一钻达目的层工程报废遇到的困难,开展了钻井提速综合配套技术、复杂地层钻井液技术、深井超深井固井技术、“四高一超”井井身结构优化、井控技术等专题研究及现场应用,攻破了高温（140 ℃）、高压（144 MPa）、高密度钻井液（2.42 g/cm3）条件下的钻进、测井、下套管及固井等技术难题,成功地钻成了吉达3井、吉达4井2口井,其中吉达4井完钻井深6 596 m。形成了系列的钻完井配套技术,为以后费尔甘纳盆地深井超深井安全顺利钻进提供了工程技术保障。     

苏5 15 17AH井超3 000 m水平段的钻井技术

苏5 15 17AH井是部署在鄂尔多斯盆地苏里格气田的一口超长水平段水平井,设计水平段长度3 000 m,长水平段水平井的摩阻及扭矩大、井眼清洁困难及完井方式有限等成为该井的主要技术难点。为此,开展了以下试验研究：①通过优化井身结构,利用套管内摩擦系数小的特点来降低水平段钻进的摩阻与扭矩,选择在215.9 mm井段钻进水平段1 200 m,下入177.8 mm套管固井,然后在152.4 mm井段钻进水平段1 800 m;②无土相复合盐钻井液体系及强封堵油基钻井液的应用,有效地解决了超长水平段井壁稳定性差、井眼清洁难度大及摩阻大的难题,确保了长水平段的顺利施工;③应用漂浮接箍工具使其下部套管入井后受到钻井液的浮力作用,降低了井壁对套管柱的摩擦阻力,确保了177.8 mm套管顺利下入井底。该井完钻井深6 706 m,实际完成水平段长度达3 056 m,创目前国内陆上天然气水平井最长水平段纪录,对今后苏里格气田以及类似地区施工长水平段水平井有借鉴和指导作用。     

两种主要高强度套管的耐磨性能试验

套管磨损是深井、超深气井钻井过程中困扰作业人员的突出问题,摸清P110和V140这两种主要钢级的高强度套管的耐磨性能对于钻井设计选用套管具有重要意义。为此,采用美国摩尔技术公司的全尺寸套管磨损试验机,模拟油气田现场的钻井作业参数以及钻井液配方,开展了钻杆接头与套管内壁间低、中、高3种典型的侧向力对P110和V140钢级套管的全尺寸实物磨损试验研究,检测并对比分析了磨损套管试样在不同磨损时间段的磨损沟槽深度、沟槽宽度、磨损系数、摩擦系数以及磨损体积等参数,并对套管摩擦表面进行了扫描电镜分析,进而探讨了不同工况条件下的套管摩擦机理。结果认为:在低侧向力的情况下,两种套管的磨损情况基本相当;在中等侧向力的情况下,V140套管的磨损比P110套管严重;在高侧向力的情况下,P110套管的磨损明显要大于V140套管;随着钻杆接头与套管内壁之间接触侧向力的增加,摩擦副之间的摩擦系数增大且处于黏着磨损状态。该研究成果对于在套管柱设计中根据不同井眼曲率考虑套管的耐磨性能选用套管具有参考价值。     

吉木萨尔页岩油水平井JHW00421井钻完井关键技术

JHW00421井是吉木萨尔油田第1口超长水平段页岩油水平井,设计水平段长度3 027 m,面临钻进摩阻及扭矩大、井壁易失稳、井眼轨迹控制难度大、井眼清洁难度大、油层套管下入困难等诸多钻井难题。为攻克以上技术难题,开展了以下技术研究和现场实践:优化井身结构并将?244.5 mm技术套管下至A靶点以实现水平段专打;采用旋转导向工具对水平段轨迹进行精准控制并减小井眼曲折度;采用油水比85∶15的油基钻井液,降低长水平段井壁失稳风险、钻井管柱与井壁摩阻系数;基于水平井井筒清洁“传输带”理论,制定详细的井筒清洁技术方案以确保井筒“干净”;优选套管柱摩阻计算模型并合理选取摩阻系数,准确预测套管柱下入能力并优选下套管方案;采用多扶正器通井钻具组合、优化套管扶正器类型及安放位置以降低下套管阻力;采用油基冲洗型隔离液并优选注水泥参数来提高水平段固井质量。该井完钻井深5 830 m,实际完成水平段长度达3 100 m,水平段固井质量测井解释为优质,对今后同类超长水平段水平井设计和施工有借鉴和指导作用。     

深水超深井钻井井筒温度剖面预测

在深水海域进行超深井钻井时,钻井液温度变化幅度较大,温度剖面的准确预测对于深水超深井的安全钻进至关重要。为了准确预测深水超深井钻井温度剖面,为深水超深井钻井设计提供借鉴,通过能量守恒原理建立了钻井温度剖面的计算模型,考虑不同井段的传热方式不同,将井身结构分为海水段、套管段、裸眼段进行分析,并通过数值法求解。通过实例计算对影响温度剖面的因素进行了分析。结果表明,钻井液循环300 min后,钻井液温度剖面趋于稳定;钻井液在整个循环过程中,温度差可达150 ℃;排量对井壁温度的影响较小,对井底钻井液温度的影响较大,且排量越大,井底温度越高;由于目的层较深,入口温度对于井底温度的影响较小。研究结果可为我国深水超深井安全钻井提供参考。     

中国陆上深井超深井钻完井技术现状及攻关建议

石油天然气是当今人类社会的主体能源,影响国计民生和国防安全。随着油气勘探开发程度的不断提高,深井超深井乃至深地钻探的需求与日俱增。随着井深越来越大,地质条件越来越复杂,钻完井技术难度也越来越高。结合近年来深井超深井钻完井技术进展,对中国陆上深井超深井钻完井的重要意义、总体现状和面临的挑战进行了阐述,从对标国际先进水平、支撑油气勘探开发等视角,展望了深井超深井钻完井技术发展方向,提出了技术攻关及部署建议,以期对中国深井超深井钻完井技术的发展起到加速推动作用。