海上高抗扭ø127 mm柔性钻杆研制及应用

为进一步实现海上油田深部低孔、低渗储层开发需求,提高单井产能,进行了海上作业高抗扭柔性钻杆的研究。通过模拟柔性钻杆内部球头连杆球面、异形密封圈球面及本体凹槽内表面相互作用关系,分析出柔性钻杆端面应力分布规律。研制的高强度柔性钻杆在乌石17-2区块Ax井的2个分支井进行了现场试验,试验结果表明:设计的单个ø127 mm柔性钻杆通过API标准螺纹相连,采用纯机械造斜原理,能够实现16～20(°)/m的高造斜率; 配合斜向器回收技术,能够实现多个分支井同时量产,进一步增加单井泄油面积; 钻杆采用铬钼钢材质,能够满足海上高摩阻、高转矩情况下的钻井技术要求,同时可适应高温高压地层钻井作业。高抗扭柔性钻杆的研制与应用为我国海上油气低成本高效开发提供技术支持。     

ø73 mm小尺寸涡轮钻具叶型设计及优化

小尺寸涡轮钻具主要用于深部高温硬岩地层钻进,对我国油气、干热岩等深部能源矿藏的地质调查具有重要意义,在石油行业中小井眼钻井、老井加深及连续油管钻修井等方面具有较好的应用前景。目前,国内尚无ø73 mm小尺寸涡轮钻具,为推进涡轮钻具系列化,对ø73 mm小尺寸涡轮钻具的涡轮节中常规级定转子叶片及制动级定转子叶片进行设计优化,旨在研制长度短、转矩适中、转速适中、压降小、功率高及效率高的ø73 mm小尺寸涡轮钻具,使ø73 mm小尺寸涡轮钻具尽快在我国实现现场应用。设计出符合性能要求的3种常规定转子叶型方案和5种制动级叶型方案,通过理论分析及数值模拟,选出最优的常规定转子叶型及制动级叶型方案,并提出常规涡轮级与制动涡轮级复配的5种涡轮节结构方案,同时对涡轮节结构进行了性能分析及方案优选,优选的涡轮节方案在流量5.5 L/s,工作转速1 500～2 500 r/min时,输出转矩为109～140 N·m,平均压降为11.5 MPa,制动转矩为185.5 N·m,可满足小井眼钻井对ø73 mm小尺寸涡轮钻具的输出性能要求。     

可溶性泵送环在页岩气储层改造中的应用

页岩气套变井使用小尺寸桥塞或73 mm射孔枪串时泵送推力不够,无法泵送到位。通过计算表明,ø88 mm桥塞能够满足最低的泵送要求。研制了一种基于可溶材料的(柔性)泵送环,安装在电缆管串的顶部,以提高管串的泵送推力。在此基础上,成功开展了ø85 mm桥塞带ø88 mm柔性可溶性泵送环在四川威远页岩气应用,以及ø99 mm桥塞带ø103、105和107 mm刚性可溶泵送环在四川威荣页岩气的应用,共计274次现场试验,试验表明,可溶泵送环可以提高管串的泵送力和通过性,降低施工风险。     

南海西部乌石海域ø508 mm隔水导管简易井口稳定性研究

南海西部海域常规探井简易水上井口前期普遍采用ø762 mm×25.4 mm大尺寸隔水导管,作业成本较高。从隔水导管桩土承载力、海底土浅层破裂压力、极端海况下隔水导管强度等方面分析ø508 mm×25.4 mm隔水导管稳定性。结果表明:隔水导管最小入泥深度为45 m时,能满足井口承载1 000 kN要求; 极端海况下隔水导管能满足强度要求,在水面及泥线下2 m附近出现最大弯矩与应力,泥线以下10 m后应力较小。现场应用表明,乌石海域采用ø508 mm隔水导管可实现后续安全钻井作业,相比ø762 mm大尺寸隔水导管方案,可降低作业工期与费用。     

BH系列尾管悬挂器在老井挖潜中的应用研究

二连油田在阿南和蒙古林区块的开发井以ø139.7 mm套管完井方式居多,在近几年老井挖潜改造的悬挂器固井施工作业中,遇到小间隙井眼固井施工困难的问题。为满足开发需要,引进了渤海钻探公司研发的BH-XGY系列ø139.7 mm带顶封装置的尾管悬挂器。该悬挂器针对二连油田小间隙井眼的固井施工,从锥套结构导流设计、钻杆胶塞和尾管复合胶塞结构优化方面入手,改进了多项结构。通过理论计算和现场应用对比分析,解决了二连油田小间隙井眼固井作业中井筒循环压力高、胶塞碰压难、固井质量不高的技术难题,在现场施工中取得了良好的效果。     

渤海油田水平分支井钻完井关键技术

为了进一步挖掘油田潜力,在渤海油田A区块部署了一口水平分支井。该井在钻完井中存在浅层造斜率高、侧钻开窗难度大、钻井液性能要求高,尾管下入难度大,防砂管柱下入阻卡风险高等难点。针对存在的问题,研究形成了包括开窗位置优选、Φ215.9mm井眼着陆段与水平段一趟完钻技术、满足壁挂式悬挂器坐挂条件的侧钻开窗技术、钻井液性能优化技术、下尾管技术、分支井眼重入技术和分支井完井技术等系列关键技术,有效保障了该井的顺利实施。该井是A区块的第1口水平分支井,该井的成功实施,有效节省了井槽和开采成本,为水平分支井技术在低产低效井治理和油田挖潜中的应用提供了经验,在渤海油田中后期的大规模调整开发中有广阔的应用前景。     

尾管悬挂器在三维定向井中的应用分析

在ø215.9 mm井眼中下入ø177.8 mm尾管是渤海油田常用的井身结构之一,不但节约钻井材料及成本,而且上部井眼的ø244.475 mm套管有利于修井、增产等作业的实施。但是,在复杂井眼轨迹的三维定向井中,由于坐挂过程中的摩阻大、尾管悬挂器居中效果差等因素,对尾管悬挂器坐挂产生较大的影响。以渤中油田某A13井为例,进行坐挂过程的问题分析,根据井眼轨迹、尾管悬挂器的结构等影响因素,优化作业程序,有效地将坐挂力传递至尾管悬挂器,顺利完成了该井尾管悬挂器坐挂作业,避免了起出尾管悬挂器等复杂的处理措施。为同类型井的尾管悬挂器坐挂作业提供借鉴。     

国内外分支井五级完井技术发展趋势

分支井技术具有显著降低钻井成本、适应稠油及边际油田等特殊油藏开采模式、提高新老油田采收率等优点。分支井五级完井技术采用机械支撑方式,建立主、分支井眼连接通道;实现了液力密封;对于分支井眼,后续还可选择性重入。介绍了多分支井的分类体系。调研了国内外多级完井技术发展现状,介绍了斯伦贝谢RapidX系统、哈里伯顿FlexRite系统、贝克休斯Hook系统等国外石油服务公司的海上油田五级分支井技术,比较了各公司的五级多分支井的关键技术优缺点。对国内五级完井技术发展进行了展望。     

多分支超短半径钻井技术在我国海上油田的首次应用

为了进一步有效开发涠洲低渗透储层,提高单井控制储量和产量,提出了采用多分支超短半径钻井技术来提高储层泄油面积的开发方式。针对多分支超短半径井存在的造斜率大于10°/m、常规刚性钻具无法顺利通过高造斜率井段等技术难题,成功研制了?209 mm斜向器、?127 mm柔性造斜钻杆、?144 mm造斜钻头等新型多分支超短半径钻井工具,并配套井身结构设计与分支点选择、井眼轨迹设计与钻井参数控制技术形成了海上油田多分支超短半径钻井技术。现场应用结果表明,本文提出的多分支超短半径钻井技术在不依赖螺杆和旋转导向等工具的条件下可完成曲率半径3 m、造斜率16°/m的造斜作业,钻获产量为配产的3.5倍,为海上低孔渗储层开发提供了新思路。     

四川盆地“三高”气井TAML5级分支井钻完井核心技术

分支井可大幅度地降低油气开发成本，是今后深层、超深层油气开发的主要井型之一。为探索分支井在深层碳酸盐岩气藏的适应性和高效开发的新途径，以中国石油西南油气田在四川盆地高石梯—磨溪区块龙王庙组气藏、灯影组气藏部署的2口分支井（MX023-H1井、GS001-X52井）为例，在综合分析该区块地质特点以及TAML5级完井分支井井身结构设计的基础上，系统进行5级分支井眼钻完井技术先导性试验。现场试验表明：(1)分支连接处均实现了机械+固井密封，满足了后期完井管柱选择性重入条件，达到了TAML5级完井要求；(2)现场施工过程中，壁挂式悬挂器是否成功坐挂是分支井施工成败的关键，应用陀螺测方位判断壁挂式悬挂器坐挂情况的方法准确、可靠，为后期井眼的可选择性重入提供了保障；(3)在分支井眼通井、尾管管柱下入过程中，应用设计的弯管将管柱导入开窗窗口，顺利进入分支井眼，充分证实了弯管导入工艺的准确性和可靠性；(4)实践细化形成了分支井眼开窗、通井、套管入窗、套管下入、壁挂式悬挂器坐挂等系列规范化操作流程。结论认为，分支井是今后油气田降低钻井成本、提高采收率的重要技术手段，所形成的一套适合“三高”气井的分支井钻...     

四川盆地高温高压含硫气井五级分支井钻完井技术

MX023-H1井是四川盆地龙王庙组气藏的一口五级分支井,目的是为验证分支井技术在深层碳酸盐岩气藏高效开发的适应性。该井作为国内第一口高温高压含硫五级分支气井,分支井眼钻完井作业面临完井级别高、作业程序多、井身质量要求严格、复杂套管串下入难度大、固井水泥环防气窜性能要求高等技术难题。为此,通过增加窗口强度、选择稳定地层开窗等手段以确保后期开采期间分支井眼与主井眼连接处的稳定性;设计平滑的井眼轨道和提高钻井液防塌性能可保证井径规则,降低了下套管难度;采用新设计的?177.8 mm弯套管,完成了近5 000 m井深?215.9 mm分支井眼通井作业,满足了分支井眼重入和通井要求,为分支井眼套管顺利下入创造了良好的井眼条件;壁挂式悬挂器壁钩前端开口槽间隙由21.66 mm增至25.66 mm,提高了壁挂成功率;三凝水泥浆体系配合控压平衡法固井技术,保障了分支井眼溢漏同存条件下的固井质量,一界面合格率97.6%、二界面合格率100%。现场应用表明,配套技术能够满足深层高温高压含硫五级分支井钻完井作业要求,该分支井钻完井作业的成功实施可为后续五级分支井技术的推广应用提供借鉴。     

海上薄油层多分支水平井钻井技术

为提高海上中后期油田的生产能力,针对储量分散、天然能量弱的薄层油藏,决定采用多分支水平井技术提高单井产量和采收率,降低综合开发成本。根据某海域A油田的油藏特点,分析了薄油层钻井作业设备能力有限、工程设计限制多、中靶精度要求高、井眼轨迹控制挑战多、钻井施工风险高、储层保护难度大等问题。通过对平台钻井设备评价改造、井身结构及井眼轨道优化设计、复杂井眼轨迹的精细控制、钻井液优选等方面的研究及应用,成功实施了水平井、分支井、小井眼和薄油层的钻探作业,提高了油田勘探开发整体效益,为今后海上薄油层多分支水平井的钻井作业提供了参考。     

煤层气水平分支井轨迹设计新方法

煤层气水平分支井技术已成为科学、高效开发煤层气资源的重要手段,而轨迹设计作为该技术的关键组成部分,直接影响到后期的钻完井作业的成败以及煤层气开发效果。煤层气水平分支井轨迹设计涉及多约束条件下的三维轨迹设计问题,目前国内对这方面的研究虽取得了一定的进展,但仍有待于发展和完善。为此,基于空间圆弧轨道理论,建立了一套适合煤层气水平分支井的三维轨迹设计模型,应用矢量分析理论求得了约束变量间的解析表达式,并提出了配套的轨迹设计计算流程,可以在分支爬高高度和现场工具造斜率约束下,准确、快速地设计出合理的煤层气水平分支井井眼轨迹。根据以上模型,采用现代可视化编程技术开发了煤层气水平分支井井眼轨迹设计软件和井眼轨迹三维可视化软件,并完成了一口双分支煤层气水平井的设计。     

基于膨胀管定位系统的多分支井钻完井技术

基于膨胀管定位系统开发了膨胀管定位多分支井技术:在分支井钻井、完井甚至后续的采油、修井以及油层改造等作业中,各种工具均根据井下膨胀坐挂定位装置进行定位并作业的一种新型多分支井技术,具有工艺简单,完井后通径大和可以在小尺寸井眼内钻多个分支等特点,达到了国际TAML 4级完井水平.该技术通过膨胀坐挂定位装置实现了对斜向器的可靠定位;并可承受极大的钻压和扭矩,完全满足开窗、侧钻、等施工要求.在海上油田3口井中的成功应用证明该技术和装备成熟可靠,整套施工工艺和作业难度低,作业安全可靠性高,各工序施工信号明显,司钻易于操作.初步形成了主套管为177.8 mm(7 in)和244.5 mm(9%in)两个系列的膨胀管定位多分支井工具和工艺技术.图9参19