提高套管内一趟多层砾石充填防砂反循环成功率研究

针对渤海油气田疏松砂岩且稠油的特点,套管内一趟多层砾石充填防砂技术,由于其防砂效果、防砂周期及现场操作时效性等诸多优点,广泛应用于海上完井防砂作业中。但充填结束后及时有效的实现反循环冲砂对整个充填作业成败事关重大,为了提高砾石充填作业反循环成功率,本文从反循环作业井现状调查、原因分析、工具结构调整、现场应该及效果检验等环节,系统分析如何提高套管内一趟多层砾石充填防砂反循环作业的成功率。     

封隔器套铣打捞工具反循环打捞碎屑性能分析

封隔器套铣打捞工具通过改变流道将常规正循环作业转换为局部反循环作业,可应用于各类套磨铣作业和冲砂作业。为研究其反循环打捞碎屑的性能,基于流体动力学方法,利用CFX软件建立封隔器套铣打捞工具内三维流场分析模型,研究流体反循环流动的可行性;进行固体颗粒随流体运动轨迹追踪,确定封隔器套铣打捞工具现场作业所需的最小泵排量,并对比分析理论计算结果与流场模拟结果。研究结果表明,打捞堆积于井底的固体颗粒所需排量远远大于打捞工具底部自由下落固体颗粒所需排量,推荐最小泵排量为9.0 L/s。     

动磁式反循环落物打捞器的研究应用

在钻进和超下钻的过程中,有时会意外地将一些细碎的不可钻的物体留在井内,影响正常施工作业,为此需选用打捞工具将其从井下打捞上来,动磁式反循环落物打捞器是集强磁打捞顺,反循环打捞篮、牙轮打捞的特点于一身的新型打捞工具,它的研制应用为快速解除落物的事故和提高打捞成功率提供了有效途径。     

水平井正反水力连续循环作业装置的研制

为解决水平井水力作业时反循环冲击力差和正循环液体携带能力差等问题,研制了水平井正反水力连续循环作业装置。该装置利用动力液压力使井口自封胶筒外表面与内表面处于液压自平衡状态,实现机械与液压双补偿自封,显著增强自封胶筒的密封效果;在连续循环过程中实现正、反循环切换,切换过程简单、用时少,便于通过排量改变井底液体冲力和液体返排速度。水平井正反水力连续循环作业装置在长庆油田成功进行了2次冲砂试验,平均水平段长度600 m,冲砂进尺332 m,冲砂后增油1.98 m~3,与斜停泵接单根相比,施工周期缩短了6.1 d,进尺速度提高了32 m/h,返排率提高了57.6%。该装置的成功研制提高了水平井水力循环作业效率。     

下部小尺寸管柱冲砂工艺及工具研制

海上油田生产井的上部采用244.5 mm(95/8英寸)生产套管,下部采用177.8 mm(7英寸)尾管完井。防砂管柱内径小,下入更小内径的冲砂管柱,正循环冲砂,上部环空面积大,冲砂液上返速度小,携砂能力弱,且地面循环设备压力大; 反循环冲砂,冲刺力小,效率低。针对现场作业需求,提出下部小尺寸管柱冲砂工艺技术,研发分流封隔器、双层管柱等关键工具,实现上部反循环,下部正循环冲砂作业,提高冲砂时效,并降低地面循环设备功耗。     

压裂充填管柱悬重变化分析

本文通过对压裂工具压裂时和反循环时的受力分析和与现场实例计算对比,证实了压裂前受力分析的必要性和准确性,对提高压裂作业的安全可靠性具有重要意义。     

钻探技术在工程地质勘探中的应用

文章首先阐述了地质工程勘探中地质钻探技术的4种类型,即绳索取芯钻探技术、反循环钻探技术、液动潜孔锤钻探技术、组合钻探技术,详细介绍了工程地质勘探中应用钻探技术时的注意事项,希望为工程地质勘探作业作出贡献。     

JP2-4煤层气井井筒煤粉煤块冲铣工艺

由于煤层的坍塌破碎物是由大大小小的块状煤组成，现有的专业工具不能进行冲砂作业，为此，开发设计了镦击器和反循环镦击冲煤接头，既可以阻止大煤块堵塞通道，也可将大煤块撞击破碎成小碎块从油管中返到地面。该工艺在JP2-4井冲砂作业取得成功。     

多工艺反循环钻井技术发展现状与展望

反循环钻井技术与正循环钻井技术相反,循环介质和地层岩屑从钻具水眼返出井口,其裸眼环空保持相对静止,此种钻井方式有利于实现超大尺寸井眼高效携砂、恶性井漏井段的防漏治漏以及敏感性储层的有效保护,同时也为水平井钻井过程中的窄钻井液密度窗口、井眼净化和水平段长度延伸等需求提供新的技术方案。文章通过梳理开展反循环钻井技术以来各家反循环钻井技术的研究进展与成果,总结了单壁钻杆反循环钻井技术、双壁钻杆反循环钻井技术、单壁钻杆+双壁钻杆反循环钻井技术、多通道钻具反循环钻井技术的工作原理及技术特色、适应的工作环境等,并在此基础上提出了反循环钻井技术在油气钻井领域的发展方向及建议。文章的研究成果可以为反循环研究工作提供信息,助力深井超深井超大尺寸井眼提速钻进、井漏等复杂井眼处理以及非常规油气资源安全效益开发提供技术支撑。     

反循环钻井技术在浅层气开发中的应用

反循环钻井技术近些年在国外油气工业中已进入商业开发阶段,具有代表性的是加拿大PressSol Ltd.公司,其借鉴了岩土钻掘工程中反循环钻进思想,开发出适合浅层气资源的RCCD(Recycle Center Cycle Drilling Technology)反循环钻井技术。在详细阐述RCCD反循环钻井技术的原理、特点及应用实例后,提出RCCD反循环钻井技术是解决低压、低渗透、易漏气层钻探难题和实现浅层气低成本开发的有效手段。建议我国应加快引进和配套RCCD反循环钻井技术,安全经济地开发我国浅层气资源。     

两种反循环钻头的性能对比分析及应用

良好的反循环效果是贯通式潜孔锤反循环钻进的关键,为此,根据流体力学软件对2种钻头结构进行了流场对比分析,模拟实验得出抽吸效果较好的是窄缝式内喷孔结构、从压力云图可以看出窄缝内喷孔结构负压区分布均匀,但其集中应力较大,无法满足长时间的使用寿命,而双排内喷孔式反循环钻头集中应力较小,同时具备较好的反循环效果,因此具备工业性应用的可行性。在工业性试验中,对其中双排内喷孔式反循环钻头进行了现场测试,累计进尺43.2m,钻进效率为12.8m/h以上。工业试验表明,双排内喷孔式反循环钻头具有不仅良好的反循环效果,且实现了贯通式潜孔锤反循环钻进高效、快速的钻进目的,大大提高了使用性能。     

地层测试反循环温度计算

地层测试中反循环工序与常规的循环工序不同，热量的传递和流体的流动均为非稳态过程。根据反循环工序的特点，作了几点基本假设。导出了反循环温度计算的基本公式．构造了地层测试反循环温度计算的算法。经过计算表明。算法稳定，可用于地层测试反循环温度计算；反循环后管柱内温度分布与环形空间的大小有关，环形空间越大。反循环后管柱内温度越高。     

裸眼充填完井用反循环单流阀研制与应用

海上水平井裸眼充填防砂作业中,通常利用反循环单流阀的开关实现流道转换,完成封隔器验封和循环充填等作业。针对渤海油田开发过程中小井眼充填防砂要求,研制了一种新型反循环单流阀,结合工具结构原理和管柱施工工艺,给出了工具设计准则。采用有限元分析方法研究了槽长、槽宽和槽个数对工具负荷卡爪和弹性卡爪开关力的影响,并优选出工具结构参数方案。通过室内整机试验对优选方案进行开关力和开关性能测试,室内测试表明,在推拉速度0.1～0.2 m/s、开关次数15次的情况下,实现负荷卡爪过密封筒的力为30～35 kN;弹性卡爪的开关力为18～21 kN;负荷卡爪过密封筒的摩擦力为3～5 kN,工具开关测试成功率达到100%。现场应用结果显示：新型反循环单流阀成功完成3次开关动作,开关负荷显示明显,开关力及开关性能与室内试验结果吻合,技术指标满足海上油田的需求,具有一定的推广价值。     

APR工具剪切销钉和操作压力的计算

ＡＰＲ工具中作为反循环压井用的工具如ＡＰＲＡ阀,ＡＰＲＭ2阀等均采用剪切销钉来提供设定的操作压力,操作压力的大小可通过调节剪切销钉的数量来实现。把设定数量的剪切销钉装入工具后随测试管串下入井内。测试期间,剪切销钉维持反循环压井工具处于关闭状态。当环空压力超过销钉剪切力时,销钉被剪断,循环阀被打开。装有剪销的工具(反循环阀)都是一次性的,因此,在进行ＤＳＴ测试期间是绝对不能中途打开的。如果发生意外,循环阀被提前打开,则意味着本次测试作业失败。由此可见,使用ＡＰＲ工具进行ＤＳＴ测试时,剪切销钉起着至关重要的作用。…     

空气反循环钻头设计与数值分析

空气反循环钻头是针对反循环空气钻井技术而开发的一种新型钻头。在常规三牙轮钻头的基础上,应用引射原理对反循环钻头进行结构设计。应用Fluent流体分析软件对2种反循环喷射钻头模型的周围及内部流场进行数值模拟。研究结果表明:在气体流量为50m3/min的条件下,2种不同腔体结构的反循环钻头可以清洗井底岩屑,并使岩屑顺利上返至地表;含有侧水眼的反循环钻头更有利于岩屑快速上返。为设计不同结构参数的反循环钻头提供理论依据。     

冲砂分流封隔器结构设计及分析

油井出砂是油田开采中后期常见的问题,出砂后不仅会磨蚀井下设备,也会砂埋油层,造成油井停产,危害极大。针对目前常规冲砂技术具有皮碗磨损严重,作业管柱摩阻大等问题,研制了一种可应用于冲砂洗井作业的分流封隔器,并从结构设计、工作原理及密封性能等方面进行了分析。该工具自身设计分流通道,满足正、反循环要求,且皮碗可多次收缩、张开,能够有效降低管柱摩阻,减少作业风险,应用前景广阔。     

井下局部反循环清砂系统研究

为了解决传统的正循环或反循环冲砂工艺在漏失井和深井中清砂难度大、成本高的问题,提出利用射流泵在油井下形成局部反循环的清砂工艺,并对其进行工艺流程优化设计,通过多级沉砂而提高清砂效率。以某油田油井为研究对象,设计一套井下局部反循环和多级沉砂的清砂管柱系统,包括对其中清砂用射流泵、集砂器2个核心工具进行结构设计。选用固定式、正循环式的射流泵结构,计算得到其喷嘴出口直径为4.4 mm,喉管直径为7.7 mm。通过CFD数值模拟方法对清砂用射流泵内流场进行仿真分析,对其喉嘴距和喉管长度2个关键结构参数进行优化,并为现场清砂作业提供依据。对所设计加工的工具进行了下井应用试验,试验结果可为后续清砂工艺的持续优化提供参考。     

反循环空气锤及其在气体钻井中的应用前景

在介绍常规空气锤钻井技术及其应用的基础上,研究了反循环空气锤在国内外的发展现状,分析总结了反循环空气锤用于气体钻井所能发挥的技术优势。反循环空气锤在油气勘探钻井领域具有广阔的应用前景,研制开发适合气体钻井用的反循环空气锤具有重要现实意义。     

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针对复杂地层的钻井工艺提出了一种有效的新方法，即反循环气体钻井技术，开发了反循环钻头新产品，该产品能有效地提高钻头破岩效率和流场排屑能力。用现代先进的CAD实体设计软件Pro/E把常规Φ311.1 mm钻头巧妙地改造为反循环钻头，在设计中最重要的参数是反循环钻头挡板(skirts)形状、结构尺寸以及反循环钻头中心孔眼流道形状和其结构尺寸参数，这些参数直接影响井底流场分布及其流体的排屑能力。在研究中把这些参数做为重点进行结构优化设计。用计算流体动力学软件PHOENICS将CAD模型转换为CFD模型，对所设计的反循环钻头进行井底流场的计算机仿真模拟研究，优化出反循环钻头结构参数和流体入口参数，最终优化结果用Pro/E参数化软件开发出了反循环钻头结构参数，并在成都总机厂试制了2只反循环钻头新产品。本研究成果对于复杂地层油气井开采具有重大的意义和应用价值，同时可在国内复杂地层钻井技术中推广应用。     

反循环压井技术在卫深5欠平衡井中的应用

欠平衡压井技术与常规压井不同，尤其空井压井，井内气体和残余钻井液对于压井的各种压力影响较大，须针对具体情况制定相应措施。文中介绍了卫深5井中途测试后反循环工程师法压井施工作业，并对压井过程中立压、套压和试气油压的变化进行了分析。