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。     

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。     

水平井钻井管柱力学模型与软件开发

在充分考虑侧钻水平井的屈曲、钻压、扭矩和摩阻的基础上,将侧钻水平井分为直井段、曲率段和水平段,建立了侧钻水平井钻井管柱力学分析模型。采用基于COM组件的VB与MATLAB混合编程软件制作技术,开发了水平井管柱力学分析软件,同时结合某井的钻井参数对软件进行了应用。应用结果表明,软件可以对井身轨迹进行预览,能够进行钻压、扭矩、应力及稳定性分析,并能得到一定钻井轨迹下的水平钻进延伸极限。     

连续管伸长量分析

连续管在作业过程中因受残余应力等多种因素的作用,容易发生塑性变形伸长。在分析连续管残余应力的形成及塑性伸长原理的基础上,重点讨论了轴向载荷引起的伸长、热伸长、内外压差引起的伸长及螺旋弯曲引起的缩短等4种变形问题,研究了相应的理论计算公式和计算方法,并通过实例计算绘制关系曲线,阐明了连续管变形伸长的基本特点:连续管在起下作业中的塑性变形伸长比常规油管复杂,其变形伸长量比较明显;连续管轴向伸长量和螺旋屈曲缩短量都比较大,在作业中应重点考虑;热伸长和内外压差引起的伸长比较小,在作业中可不作为重点考虑;在实际作业中连续管总的变形伸长量是上述4种变形的不同组合,由于伸长与缩短相互抵消,故总的变形伸长量并不大。     

连续管振动减摩钻井技术研究

连续管振动减摩钻井技术可以较好地降低连续管钻井过程中的摩擦阻力。构建了连续管振动减摩钻井模型,对连续管的受力及运动进行了分析。通过搭建振动钻进试验台,模拟激振器在连续管屈曲段的微井眼振动能量,开展相应的振动试验对连续管振动钻井技术进行了验证,并对不同条件下的井筒摩阻进行了比较分析。分析结果表明,轴向振动减摩效果优于旋转振动减摩效果,适当增加振动频率可提高减摩效果,应优先发展轴向振动减摩工具与钻井工艺方法;合适的振动幅度、振动频率与连续管的整体力学性能、地层特性有关;单纯通过井下工具虽可达到减摩降阻效果,但增加了井下结构的复杂性,给钻井带来了额外风险。     

径向水平井转向器内柔性管力学模型研究

准确预测柔性管在转向器内的受力状况是实现超短半径顺利转向的重要保障,也是转向器轨道设计及施工工艺参数设计的重要依据。在刚杆模型的基础上,考虑了管内流体作用力及柔性管与转向器轨道粘卡力等因素,建立了转向器内柔性管的受力分析模型。同时也考虑了轨道偏差对摩阻系数的影响,对摩阻系数进行了修正。模型采用有限差分方法进行计算,并编制了计算程序。模型计算值与室内试验测量值有一定误差,但误差值仅为4.5%,计算精度在允许的范围之内。建立的模型可以用于预测转向器内柔性管的轴向力。     

井下连续管轴向力及其影响因素分析

针对连续管在井眼中的受力特点,考虑连续管自重、井壁支反力、井壁对连续管的轴向摩擦力、连续管内外流体压力和粘滞阻力、井斜角、方位角以及流体对连续管的浮力等对连续管力学行为的影响,建立了井下连续管轴向力分析模型。编制了相应的力学分析软件,并结合具体的作业工况,对连续管轴向力及其影响因素进行了深入分析。计算结果表明,摩擦因数、连续管尺寸改变了连续管轴向力的分布,井眼尺寸对其轴向力的影响很小。该分析方法与分析结果可用于指导现场连续管井下作业的设计与施工。     

连续管钻井系统压力损失实验研究

连续管钻井具有管径小、盘管流阻大、井下工具组合复杂等特点,借助相关实验研究可为连续管钻井过程中的系统压力损失计算、聚合物减阻效应、井下工具组合影响等提供实验解释。基于相似理论,确定了合适的实验系统几何参数和流动参数,开发了一套实验系统。实验台架除了包含传统实验的连续管段外,还组合了多个模拟常用井下工具。通过不同流体介质和不同弯曲半径连续管实验,得到连续管盘管段和直管段的流体摩阻、分析了连续管弯曲直径、不同聚合物添加剂以及井下工具组合的存在对连续管流体摩阻的影响。研究成果对连续管钻井现场作业有一定的指导意义。     

连续管在水平井井筒中的力学模拟试验系统

为了更好地了解连续管在井下的力学行为,针对不同的井身结构并考虑水平井在内的全井段模型,开展了连续管井下力学试验研究。试验考虑相似原理设计和现象观察,初步采用钢丝模拟连续管,用有机玻璃管模拟井筒。拟采用人工记录和计算机数据采集系统相结合的方法记录试验数据。试验结果表明,试验系统能够较完整地模拟连续管在井筒内的屈曲、屈曲锁死、井口屈服和解除屈曲;在试验台架能力范围内,井筒的弯曲段部分仅发生平面正弦屈曲,不发生螺旋屈曲;解除屈曲过程首先释放首端轴向力,直到首端轴向力小于等于末端轴向力时,随着首端轴向力的进一步释放,末端轴向力才同步释放。     

浅层水平井管柱摩阻与力学分析

针对浅层水平井的"浅"、直井段短、水平段长的特点和直井段的钻具重量不足以推动钻具前进与井眼延伸,管柱的受力及安全问题突出的难点,通过软件对楼平2井的管柱摩阻与力学进行分析,成功克服浅层水平井钻柱在造斜率高达(58°～65°)/100m中的大摩阻,合理优化井口大尺寸钻具倒装加压技术,保证了浅层水平井最大限度地实现地质设计目标,降低了井下管柱的复杂情况发生,使楼平2井的实钻位垂比达到2.51,对其它类似水平井的施工有着重要的指导意义。     

连续油管开窗侧钻水平井技术

连续油管钻井（CTD）技术是90年代以来国外大力研究和发展的热门钻井技术之一，适于小井眼直井钻井、定向并钻井、水平井钻井及过油管钻井等多个领域，利用连续油管进行过油管开窗侧钻水平井，能显著节约钻井成本，是一种可靠、安全、经济的对现存老井眼进行侧钻的有效方法，文中全面地介绍了国外连续油管侧钻水平井所用设备、侧钻工艺及实例。     

水平气井连续油管欠平衡钻井技术

连续油管之所以成为理想的欠平衡钻井工艺设备,原因就在于它没有钻柱连接工序,可以实现全过程的欠平衡.它还适用于酸性气井钻井和含气油井修井,可解除气体在地面泄漏的风险.通过压力调整工序,完钻后可以不压井,一直保持欠平衡状态至生产阶段.连续油管还可以实现井下导向、测井和测压.     

弯曲井段内连续油管稳定问题的存在性分析

基于弹性杆大位移-小变形理论，利用微分方程法，给出了弯曲井段内连续管柱失稳临界载荷的解析结果，并讨论了弯曲井段内，连续管柱存在稳定问题的条件。研究表明，弯曲井段内临界载荷不仅与连续管柱几何特性参数相关，还与井眼直径和曲率有关。井眼直径和曲率半径越小，临界载荷越大，其他条件一定，井眼曲率半径减小到一定程度时，临界载荷超过强度极限载荷，管柱稳定问题转化为强度问题。     

连续油管在水平管中的应用

连续油管在垂直井中的应用十分广泛 ,但在水平管、水平井、大斜度定向井中的应用还较少。从连续油管在水平管中的受力分析入手 ,建立数学模型 ,推导计算公式 ,并将计算结果应用于现场 ,通过现场应用的良好效果 ,证实了该技术的可行性 ,为工程技术人员提供了计算依据 ,同时使连续油管的使用更加广泛深入     

定向井连续油管机械定位射孔技术分析及应用

在大斜度井、水平井中采用连续油管输送射孔枪,存在卡钻、电缆及枪身难以下入等问题,使得射孔作业效率低,井控风险高.在分析连续油管机械定位原理的基础上,研制了新型机械定位装置.结合连续油管作业机独特的作业性能,形成了连续油管机械定位射孔工艺.该工艺技术已在58口井、114段定向井和水平井中应用,定位最大井斜达到84.26°...     

连续油管水平井多簇滑套作业探索与实践

针对水平井压裂时经常遇到的砂堵现象,通过研究连续油管内压力损耗原理,建立了连续管摩阻计算模型,参考模型计算结果优选连续管,完善地面设备配置,形成一套连续油管水平井多簇滑套解堵工艺。利用该工艺可以在不起下井内管柱的情况下,实现油管或套管内解堵施工,工序简单有效,作业效率高,同时可有效避免因堵塞压力的突然释放带来的井控风险。该作业技术经吉林油田红平57－**井现场试验,成功实现解堵施工,为实现后续压裂提供了保障。     

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连续油管作业简单省时、安全可靠、节约成本，在水平井作业中具有其他设备不可替代的优点。但由于连续油管与钻具、常规油管相比的轻、柔属性使其在井下受力特殊复杂。文章通过介绍连续油管受力分析方法，用于分析井下受力，也可预测大斜度井中连续油管的动作。     

连续油管钻井技术

连续油管钻井 (CoiledTubingDrilling ,简称CTD) ,是国外九十年代发展起来的一项新技术 ,目前 ,国内油田尚无广泛应用。本文较系统地论述了这一新技术所采用的设备和中外油田的应用情况 ,分析总结了CTD的工艺特点及发展趋势 ,并对其在稠油开发 ,老井重入等方面的应用进行了阐述。     

长庆区域XX气水平井连续油管断裂失效要因分析

现场作业中连续油管断裂失效的原因多种多样。准确找到失效的主要原因,是杜绝安全隐患,避免类似安全事件再次发生的重要措施。以长庆区域XX气水平井通洗井作业中连续油管断裂失效为例,通过连续油管设备各部位配件检查、疲劳分析计算、连续油管外观分析、断口尺寸测量、材料无损检测、材质理化性能检测、套管变形分析等筛查途径,进行了失效原因深度剖析,确定了套管变形引起的连续油管刮伤为该井连续油管断裂失效的主要原因。为后期同类安全事件的原因分析,提供了可供参考的有效途径,并提出了预防同类安全事件重复发生的有效措施。     

欠平衡水平连续油管钻井在不列颠哥伦比亚油田应用的优势

因易操作、安全和降低对地层损害等原因,欠平衡水平井连续油管钻井技术在加拿大不列颠哥伦比亚的欠压、多层段的碳酸盐岩油藏中得到应用.实践证明,该技术对提高油田产量和经济效益具有明显的作用.