救援井与事故井连通探测工具模拟试验研究

救援井与事故井空间相对位置的精确探测是救援井定向钻井工程的关键技术之一。为了引导救援井与事故井在井下设计深度高效连通,研究了基于单电极和基于三电极系救援井与事故井连通探测工具确定2井间距和方位的磁测距导向算法。在此基础上设计加工了基于单电极和基于三电极系救援井与事故井连通探测工具的原理样机并进行了矿场模拟试验,验证了确定救援井与事故井间距和方位的计算方法,并分析了电极系注入地层的交变电流大小、电极系与探管间距等因素对救援井与事故井连通探测工具测量精度的影响。分析结果表明,基于三电极系救援井与事故井连通探测工具探测精度相对基于单电极救援井与事故井连通探测工具更高,更适用于引导救援井与事故井的成功连通。研究结果对我国自主研发救援井连通探测工具具有重要的指导意义。     

救援井与事故井连通探测方法初步研究

钻救援井是目前解决井喷漏油问题的最有效方法,而救援井与事故井相对位置的精确探测是救援井技术成功的关键环节之一。为了能够成功连通救援井与事故井,初步研究了利用救援井与事故井连通探测工具确定两井相对位置的计算方法。将事故井套管近似为地层圆柱体,通过分析井下电极注入地层的低频交变电流在地层及事故井套管中的传播与衰减规律,得到了利用救援井与事故井连通探测工具确定两井间距和方位的方法,同时分析了井下电极注入地层的交变电流大小、井下电极与探管间距等因素对该探测工具测量精度的影响。研究结果表明,应用提出的确定救援井和事故井两井间距和方位的计算方法,可以引导救援井与事故井垂直连通或平行连通;分析认为,救援井与事故井连通探测工具基本可以满足救援井现场施工需求。      

基于点源的救援井探测模型分析与仿真

钻救援井是目前控制井喷事故的有效方法。为了研究救援井电磁探测方法,采用井地电流注入法,构建了基于点源的救援井探测模型,并利用有限元软件,分析了电极布局方式、电流大小、事故井与电极间距、套管长度对事故井套管汇聚电流密度的影响。研究结果表明:接地电极置于套管处更利于事故井套管的电流汇聚;电极与套管的间距越大则汇聚电流密度越小,且注入电流大小与套管的汇聚电流密度大小呈线性关系;汇聚电流密度大小随套管长度的增加而增大,但增大的幅度随着套管长度的增加而减小。验证了事故井套管汇聚电流模型的有效性与可行性,为研制救援井连通测量工具提供了一定的理论依据。     

基于矩量法的救援井电磁测距正演建模及响应特性分析

采用电磁测距技术精确地探测救援井与事故井之间的距离是救援井导通成功的关键，准确的电磁测距算法是电磁测距技术的核心。文章基于矩量法理论建立救援井与事故井之间的电磁测距正演模型，研究了地层电导率对事故井套管电流分布的影响及发射电极尺寸与位置、事故井套管长度与直径、救援井套管长度与位置和救援井井斜角对信号强度的影响。结果表明：事故井套管上电流呈近似正弦波分布；地层电导率越高，发射电极长度与直径越大，越有利于向地层注入电流，信号强度越大；发射电极应远离救援井套管、事故井井底和探管，减小对信号传输的干扰；较大的事故井套管尺寸和较小的救援井井斜角有利于增大信号强度，扩大测距范围。文章建立的正演模型和响应特性研究成果可为救援井钻井电磁测距技术的研发与应用提供理论指导。     

电磁探测定位系统及其在救援井设计中的应用

由于井眼轨迹不确定性的存在,要实现救援井与事故井的连通必须借助相应的探测定位工具,因此电磁探测定位系统的研究对于救援井方案设计及作业具有重要意义。研究分析了电磁探测定位系统的基本原理,分析了电磁探测定位系统事故井套管汇集电流计算方法及其流动分布特征;研究了救援井与事故井之间相对距离及相对方位的计算方法;结合电磁探测定位系统的实际应用,研究分析了事故井套管参数、切入角、井斜角、地层等参数对电磁探测定位系统测量效果及应用的影响;以电磁探测定位系统研究分析为基础,完成了南海某超深水井救援井设计中测距及连通相关工作。可以为救援井电磁探测定位系统研制提供相应的理论基础,并为救援井电磁探测定位系统在救援井设计、作业中的应用提供参考。     

复杂结构井磁导向钻井技术进展

复杂结构井可以有效提高复杂油气田单井产量和最终采收率,磁导向钻井技术是复杂结构井钻井的核心技术之一。总结了近年来磁导向钻井技术的主要研究进展,包括邻井距离随钻电磁探测系统、螺线管组随钻测距导向系统及三电极系救援井与事故井连通探测系统等主要研究成果,重点论述了磁导向钻井的技术原理及井下磁信标、弱磁探测仪、测距算法及纠偏控制方法等关键技术,并介绍了磁导向钻井技术在SAGD双水平井、连通井、救援井及丛式井钻井防碰中的现场应用情况。其中,邻井距离随钻电磁探测系统已在稠油SAGD双水平井钻井中得以成功应用,不仅在注入井水平段实现了磁导向水平钻进,而且在造斜井段也实现了磁导向钻进。分析认为,需加强多学科协同创新研究,以进一步提高磁导向钻井系统的耐温性能或研发新型耐高温磁导向钻井系统,实现磁导向钻井技术在复杂结构井的推广应用,提高钻井效率,保证钻井作业安全。      

深水油气勘探救援井精确探测技术研究

深水油气勘探开发已成为石油工业的热点,但井喷等事故时有发生。钻救援井是解决井喷事故的有效方法,其中救援井与事故井相对位置的精确探测是实施救援的关键。利用软件模拟半径为139.7 mm的井喷井,在其附近设置一个1 A电流源和一个接地电极,研究电流源和事故井距离、两电极距离、事故井半径对事故井套管上电流密度的影响。研究结果表明:事故井和救援井距离越近,事故井套管上的电流密度越大,且事故井套管上电流密度最小值的位置点越接近电流源所在处的位置;事故井中电流密度最小值的位置点所在处是由点电流源所在处的位置决定的;事故井半径越小,电流密度的幅值变化就越大,其上的电流密度的幅值也越大。研究结果对海上钻井救援提供了一定的理论依据。     

瞬变电磁法救援井方位角误差分析与仿真

救援井电磁探测以井下瞬变电磁信号模型为基础,通过对事故井的空间几何定位,利用救援井与事故井在不同深度的距离计算相对方位,确定事故井套管与救援井之间的方位角信息。并结合实测数据利用MATLAB对事故井套管与救援井的方位角误差进行仿真分析。结果表明:方位角误差与深度步长成正比,而随救援井倾角和两井相对距离呈现先递增后递减的趋势。该研究结果为降低方位误差、提高救援井与事故井连通率提供支持。     

瞬变电磁法事故井距离探测建模与仿真

距离探测作为事故井探测定位中的关键环节,基于井下瞬变电磁事故井探测系统理论分析了感应电动势与两井相对距离的一一对应关系,利用Maxwell软件建立事故井电磁探测的三维模型,得到不同探测距离下事故井套管的磁场强度和分布情况,为探测仪器与事故井套管相对距离的标定和刻度提供理论依据。最后讨论了不同距离下线圈匝数和发射电压对二次磁场分布的影响,并总结其规律。结果表明,二次场信号强度均与线圈匝数和发射电压成正比。该研究结果可以为瞬变电磁探测仪器的设计和优化提供参考。     

救援井压井设计理论初探

目前打一口定向井来处理井喷着火事故已是件容易的事。但救援井压井设计理论却很少有人研究,而成为一个空白。本文把地层、井筒、井口考虑成一个相互制约又相互影响的连通体系,利用地层气体渗流数学模型,建立起以泥浆排量、泥浆用量等参数为主的近似压井计算理论。分析和计算结果表明,压井过程的关键是:"排量、密度及连续"等结论,推导的有关公式有助于压井设计和指导压井施工。     

救援井电磁探测定位方法及工具研究

为了提高靶点精度,连通救援井与事故井,需要利用探测定位工具确定事故井的井眼位置,而国内目前缺乏相关的成熟技术.针对这一问题,提出了一种基于对称激励的瞬变电磁救援井探测定位方法,根据麦克斯韦方程建立了探测距离和方位的计算模型,研制了救援井探测定位工具样机,进行了救援井电磁探测定位工具井下试验.试验结果显示,电磁探测定位工...     

钻井作业井喷抢险装置设计

针对目前钻井作业过程中出现的井喷失控事故,设计了井喷抢险装置。该装置在远程控制下能够与光套管连接并且能可靠封闭井口,提高了井喷抢险作业的安全性。井喷抢险装置主要由支撑系统、生根系统、起升系统、对中系统、封井系统和套管卡紧系统组成。作业过程:支撑架将井喷抢险装置支撑在井口,支撑架上的液压缸推动固定架向前运动,当到达指定位置后生根系统卡紧套管本体,实现井喷抢险装置的生根;在对中系统的作用下,封井系统在水平面内前后左右运动,使封井系统的轴线与套管的轴线共线;升降系统带动封井系统下降,到达指定位置后封井系统停止运动;关闭环形防喷器和全封闸板防喷器,分别封闭封井系统与套管间的环空空间和套管内孔。对各系统进行了详细的结构设计并且利用ABAQUS有限元软件对关键零部件进行了有限元分析。分析结果表明,装置的强度与刚度均满足要求,针对目前钻井井喷事故中抢喷时间长、作业危险性高的现状,井喷抢险装置能够快速与井口光套管连接,及时制止井喷,可封闭压力达35 MPa的井口。     

修井作业配套井控装置的研制与应用

为了避免在修井作业过程中发生井喷事故,研制了修井用配套井控装置,该装置主要包括起杆防喷器、起管防喷器和修井用井口防喷器。整套装置已经在辽河油田的许多油区推广应用,在吉林油田的部分油区也取得了良好的现场试验效果。应用表明,整套装置设计合理,结构简单,安全可靠,使用方便,能够满足修井施工过程中的井控和防喷需要,保证安全生产。截止到2004年底,仅在主要应用单位就已经预防井喷事故30余起,减少事故损失200多万元。     

深水救援井动态压井设计方法及应用

通过救援井向井喷井高排量泵入不同密度的压井液进行压井的方法,已成为救援井压井方案的首选。简单阐述了动态压井技术原理,给出动态压井设计的关键点和设备选型的方法。通过1 口井实例给出了动态压井设计的流程,并根据最恶劣工况（WCD: Worst Case Discharge）进行了多层储层井喷时动态压井模拟,基于动态压井给出了压井液密度、平台设备选择等方法。认为深水动态压井设计应考虑井喷井流体类型、井喷流通通道、水深影响下的井筒流量等因素。与常规压井方法相比, 深水动态压井具有排量大（最大达到12 m3/min）、地面泵压高（最高达到26 MPa）、所需压井液体积大（最大达到2 100 m3）等特点,可以为救援井动态压井设计思路、平台钻井液泵、钻井液储存能力等设备选型提供参考。