磨料射流切割工具设计及在弃井切割套管串中的应用

介绍了磨料射流切割工具的设计,并将此工具在渤海湾老旧平台弃井切割套管串作业现场进行了应用,取得了良好效果。     

磨料射流切割套管的实验研究

针对石油工程生产需要,在非淹没、淹没以及有围压存在的条件下,对磨料射流切割油井套管进行了实验研究。结果表明,淹没条件下磨料射流切割套管的深度低于非淹没条件;随着围压的增加,磨料射流切割套管的能力先增强后减弱,当围压在0.5～1.0MPa时,其切割效率最佳;而当磨料质量百分比在30%～35%之间、射流喷射角在110°～115°之间时可以获得较佳的切割效果。     

磨料射流切割多层套管技术的试验研究

在淹没条件下对旋转磨料射流切割套管的规律进行了试验研究,重点分析了射流压力、喷嘴转速、喷距、磨料质量分数和磨料粒径等因素对切割深度的影响规律,目的在于研制一套切割海洋废弃井口的磨料射流工具,并获得影响切割效率的各种参数规律、切割工艺,从而形成一套可靠的、新的海洋废弃井口处理方法,以便较好地解决海洋环境保护与废弃井口处理的问题.     

深水弃井套管切割技术

深水水下井口尺寸大、强度高,由于水深增加导致切割过程中管柱受力复杂,加上切割工具的不成熟和作业经验缺乏,导致我国前期自营深水井在套管及水下井口切割弃井时遇到了很大的技术挑战,在作业时出现了不同程度的复杂情况。针对自营深水井及国外深水弃井施工案例,深入分析了深水弃井套管切割的风险点和技术难点,总结了作业失败的原因,从技术方案、弃井工具和施工参数等方面提出了针对性的改进方法,全面分析了深水弃井作业的风险点,并给出了相应预防控制措施,并在第2批深水井实施中得到了成功应用,提高了深水作业的安全性和时效性,证实了之前的改进思路的正确性,解决了深水弃井技术难题。     

磨料射流切割偏心套管能力试验研究

随着海洋石油平台退役及老井弃置的逐渐增多，套管高效切割技术成为研究热点。磨料射流切割技术是井下套管切割的关键技术之一，然而，应用于偏心套管切割，该技术仍存在效率不高、切割成功率低等问题。为预测磨料射流切割偏心套管的能力，进行3层偏心套管切割试验，并对试验结果进行分析。结果表明，在偏心严重的井眼条件下，一趟作业无法完成762 mm(30英寸)导管切割。一趟作业完成3层套管切割，对井眼偏心距离要求较为严格。将试验结果与理论计算结合可知，磨料射流工具可对直径838.2 mm(33英寸)(以切割工具为中心)的区域进行切割。针对常规完井套管组合结构，可对最大偏心率为14.7%的套管进行切割。     

磨料射流切割金属套管机理研究

磨料射流是近年发展起来的高新切割技术，可在远低于水射流的工作压力下切割同样的材料。通过分析磨料射流切割金属套管的机理，认为磨料颗粒在水射流携带下，与被切割材料相接触，由于接触面积小，可以产生极高的接触剪应力，使接触区域破碎成微粒从母体上脱落，从而实施切割，并根据弹性力学中接触理论建立了力学模型。该模型的建立有助于提高磨料射流油井割缝关键技术的试验认识，为井下切割参数的设计提供可靠依据。     

250MPa超高压磨料射流井下内切割技术

海上油气生产设施弃置需要配置高效、安全环保的切割处理技术及设备,高压磨料射流井下切割技术用于海上弃井作业优势明显。阐述了国内外磨料射流切割技术在海洋油气生产设施弃置领域的应用与发展现状,对比分析了国内外磨料射流井下切割设备及其性能参数,介绍了国内现有低压与250 MPa超高压磨料射流井下内切割核心技术及配套设备。现场应用结果表明,低压与超高压250 MPa磨料射流井下内切割技术及设备满足作业要求。     

水力参数和磨料参数对前混式磨射流切割套管的影响研究

水力参数和磨料参数对前混式磨料射流切割套管的效率有着极重要的影响，实验表明，前混式磨料射流切割套管的效率随着泵压的增加而增加，当喷嘴直很为ф3．0mm时，其切割效率最高，在磨料颗粒的直径为ф0．3mm左右，磨料百分比较浓度为31％时，可获得最佳的切割效率。     

旋转磨料射流套管开窗技术研究

径向水平井套管开小窗技术是油气开发领域的一项热点技术,提出了利用旋转磨料射流进行套管开窗的思想,并针对工程需求,在淹没条件下进行了套管开窗的实验研究。结果表明,喷嘴压降的增加导致开窗深度变大,而对开窗直径基本无影响;叶片数、叶片出口角以及喷距的变大导致开窗直径变大、深度减小;喷嘴直径增大导致开窗直径与深度均变大;围压增加则导致开窗直径与深度均迅速减小;并通过实验优选出了适用于开窗作业的叶轮参数、喷嘴参数与工作参数,能够为现场应用提供一定的指导。     

磨料射流切割套管过程中工作参数和流体介质影响的实验研究

影响磨料射流切割套管效率的因素很多,着重研究了磨料射流的工作参数以及流体介质性质对切割套管效率的影响。结果表明,磨料射流的喷距越小,切割得越深;当射流的喷射角度在110°～115°之间时,可获得最佳切割效果;而当采用高分子聚合物溶液作工作介质时,可进一步改善切割效果。     

海上油田单筒双井套管切割技术

海上油田低效井治理措施中，浅层拔套管侧钻技术是一项简单有效的方法，但当前海上油田老平台单筒双井日趋增多，常规单筒单井浅层切割拔套管技术因浅层防碰问题已无法满足作业要求。此文撰写主要目的即通过当前技术和工具解决上述难题。主要技术方法和思路为，套管切割决策树论证分析、套管切割点防碰分析和水力割刀优选；依据中海油定向井防碰标准对割点防碰分离系数、中心距等参数进行三维定量分析，确保割刀在极限偏心状态时作业零风险。同时根据切割套管尺寸、层数和磅级优选组合最佳水力割刀型号，并预备合适的磨铣工具以应急需；该项技术在渤海蓬莱及多个油田成功应用，不仅开创了单筒双井浅层切割拔套管的先例，同时也大大降低了作业成本和风险。在气井或高气油比井作业时，建议对两口井弃置或进行下部临时封堵[1]，防止因人员误操作和数据误差引起的“割伤”邻井事故。该项技术未来可在单筒三井和深水丛式井进行尝试和推广。     

可变喷距磨料射流多级切割头研制与试验

应用磨料射流切割技术切除海上采油多层废弃井口时,面临的一个突出问题是切割外层套管和隔水管时喷距变大引起作业时间增加,导致作业成本高昂。基于缩短喷距的思路,设计了一种可变喷距磨料射流多级切割头,切割头上布置有固定喷嘴和长、短伸缩杆喷嘴,每种喷嘴具有相互独立的供液流道,因此切割头可提供3种工作模式,即固定喷嘴切割模式、短伸缩杆切割模式和长伸缩杆切割模式。施工作业时,采用投球的方式依次进行3种工作模式的转换。理论计算表明,使用φ3 mm喷嘴时,长、短伸缩杆工作模式可分别将无因次喷距减小至使用固定喷嘴时的1/27与1/16.7,有效提高了射流的能量利用率。地面试验表明,可变喷距多级切割头使用方便,流道转换可靠,比普通固定喷嘴式切割头切割效率显著提高,可大幅度缩短作业时间,降低作业成本。      

链条式高压磨料射流外切割执行机构研究

为进一步推广高压磨料射流切割技术在海上弃置作业中的应用,满足大尺寸管柱的切割作业需求,采用三维软件Solidworks对链条式高压磨料射流外切割执行机构进行设计,针对管柱竖放和横放工况进行链条所需张紧力及张紧余量计算分析,并给出推荐使用的管径范围;同时运用动力学分析软件ADAMS对机构进行动力学分析。分析结果表明:2种工况下链条所需张紧力均随被切管柱管径增大而增大,链条张紧余量随管径增大而减小;横放工况下链条所需最大张紧力大于竖放工况。随着被切管柱管径的增大,链条最大张紧力出现位置与水平线之间夹角呈减小趋势,并且逐渐趋近于16.7°;切割机构沿管柱周向运动,没有发生滑动,运行平稳,满足切割要求。所得结论可为高压磨料射流外切割执行机构优化提供参考。     

废弃油水井套管辅助阳极研究与实践

针对油田废弃油水井套管闲置的问题,利用废弃油水井套管作为深井辅助阳极,保护周围的浅表层套管和埋地管线.开展外加电流阴极保护技术研究,通过在两个试验区试验证明油水井套管作为深井辅助阳极是可行的,在通电之后能发挥阳极作用,输出电流大,接地电阻小,运行时电极析出气体少,不存在"气阻"问题,使废弃的油水井得到了有效应用.     

Φ178mm套管井机械丢手堵水技术

介绍了用于 １７８ｍｍ套管井的机械丢手堵水管柱及组成管柱配套工具的结构和工作原理，并简要地介绍了该项技术的试验效果。该项技术具有密封性能好，封堵寿命长，解封性能可靠等特点，基本满足了 １７８ｍｍ套管井封堵任意层的生产需要。     

海上超高温高压探井弃井水泥塞技术

莺琼盆地超高温高压探井高密度弃井水泥塞面临着流动性与沉降稳定性矛盾突出,水泥石强度易衰退,封固段长,温差大,顶部强度发展缓慢,安全密度窗口窄,水泥浆漏失与气窜风险并存等难题。通过使用球形微锰矿加重水泥浆,改善高密度水泥浆流变性,同时提高其沉降稳定性,优选高温成膜防气窜剂,降低气窜风险,优化硅粉加量,提高水泥石高温抗压强度,强化隔离液防漏性能,配合挤入式固井注水泥塞工艺,形成了一套莺琼盆地超高温高压弃井水泥塞技术。该技术在莺琼盆地应用最高井底静止温度达213℃,水泥浆最高密度达2.50 g/cm3。现场应用表明,弃井水泥塞流动性及沉降稳定性好,高温强度发展快且不衰退,稠化时间稳定,具有良好的防窜及防漏能力,均成功封固住高压气层。      

海上油井不停泵除砂清砂工艺及射流泵优化设计

为解决海上油井采出液含砂对潜油电泵造成的磨损问题,提出了海上油井不停泵除砂清砂工艺。该工艺采用固液旋流除砂器进行油砂分离,使用射流泵将被分离出并沉淀在井底的砂砾清除出井底。依据某油井参数进行了结构初步设计,并通过正交试验及Fluent软件优选出了射流泵的最佳结构参数:面积比0.25、喉嘴距3.45 mm、喉管长36.8 mm、喷嘴锥角14°、喉管入口斜角60°。海上油井不停泵除砂清砂工艺既可延长潜油电泵检泵周期,又不占用平台空间,缓解了海上平台空间紧张的问题。     

套管漂浮技术在海洋钻井中的应用

套管漂浮技术主要应用于大位移延伸井和水平井中,它是在套管柱下部封闭一段空气或低密度钻井液,使套管柱在大井斜段处于漂浮状态,以降低下套管摩阻。主要介绍了套管漂浮工具的结构和工作原理以及漂浮技术在国内几个海洋油田钻大位移延伸井和水平井中的应用情况。