国内尾管悬挂器技术进展趋势

尾管悬挂器是实施尾管固井技术的关键装置,在尾管固井中具有重要作用。随着国内市场需求的增加和技术的进步,新型尾管悬挂器不断地研制和开发生产。本文介绍了我国尾管悬挂器的发展历程及近年来各科研院所研制的尾管悬挂器产品,分析了国内尾管悬挂器面临的问题及发展趋势。     

国内尾管固井完井技术现状

介绍了小井眼固井、尾管先期防砂完井、尾管回接固井、旋转尾管固井、膨胀套管完井和尾管钻井等6种新兴的尾管技术.分析了特殊卡瓦式悬挂器、尾管回接装置和膨胀式悬挂器等3大类尾管完井工具研究现状.建议在尾管完井中采用特殊尾管和新兴的完井方式,并采用多手段提高尾管固井质量.指出尾管悬挂器应向多功能化、简单化和可靠性方向发展.     

封隔尾管悬挂器的研究与应用

为解决一些油田尾管固井时重叠段封固井质量无法保证的问题,研究应用了封隔尾管悬挂器,它是一种顶部带有封隔器的新型尾管悬挂器,与常规尾管悬挂器相比,具有坐挂、坐封两种功能,并在固井重叠段环空形成高效永久密封,防止油气水窜。该技术操作简单,性能可靠,有效解决了吐哈区块悬挂筛管顶部固井的难题。     

大尺寸重负荷尾管悬挂器的研制与应用

尾管固井可降低固井成本、提高固井质量,随着井深的增加和井身结构的变化,大尺寸尾管固井作业越来越多,其应用的成败直接影响着固井的质量。目前国内所用的大尺寸尾管悬挂装置多为进口产品,成本较高,为此,研制了SSX-A型?339.7mm×?244.5mm双锥双液缸液压尾管悬挂器。通过室内性能测试和现场成功应用表明,该悬挂器结构合理、性能可靠,具有悬挂负荷大,倒扣丢手操作简单易行,密封机构可随送入工具一同提出,不需下钻钻除等特点,各项技术指标达到国外同类产品水平,具有广泛的推广应用前景。     

旋转尾管固井工艺技术现状

旋转尾管能解决斜井和水平井尾管难下到位的问题。活动套管固井以提高固井质量的观点,已形成了普遍的共识,对于套管直接到井1：3的井比较容易实现,但对于尾管而言,悬挂器坐挂后就不能转动,但使用可旋转尾管悬挂器就能解决这一问题。文章介绍了旋转尾管固井技术的发展、旋转尾管固井技术的优点和所需条件及其操作特点。     

国外旋转尾管悬挂器丢手工具分析

在尾管固井过程中,旋转尾管悬挂器能够通过旋转尾管,提高顶替效率进而提高固井质量。丢手工具是旋转尾管悬挂器的关键部件之一,能否将尾管顺利送到井内设计位置,坐挂后能否顺利丢手,在尾管入井和固井过程中,能否顺利旋转尾管,是检验丢手工具性能的关键指标。分析了国外几种旋转尾管悬挂器丢手工具的结构、工作原理和性能特点,为国内旋转尾管悬挂器丢手工具的设计开发提供参考。     

带胶塞系统可提出式回接装置在尾管补救固井中的应用

针对尾管固井中出现的送入钻具、尾管悬挂器中心管短路及尾管内落物造成管内憋堵无法建立正常循环的2种复杂情况,设计出一种带胶塞系统可提出式回接装置用于补救固井。通过文中提出的计算方法得到在回接装置上下压的重量,实现回接装置与尾管悬挂器回接筒之间的有效密封,无需坐挂及解封,固井后可直接提出,保证了送入钻具的安全。胶塞系统的使用在水泥浆与钻井液之间起到了有效的隔离和替浆到量碰压的作用,提高了水泥浆的顶替效率,保证了尾管补救固井质量。     

尾管钻井技术研究与试验

尾管钻井技术属于套管钻井的一种类型,具有降低钻井成本、减少井下事故的优点,尤其对存在井壁坍塌等复杂异常情况的深井具有重要意义。实现了在送入工具与悬挂器之间设计了传扭机构、在送入工具(中心管)内设计了一个以衬套为核心的联动开关、在完钻后尾管固井时使用的实心塞和尾管悬挂器内置的空心塞上设计了"棘爪簧片防退"机构、在尾管悬挂器与技术套管间设计了"橡胶"和"金属"双级密封机构等项技术创新,解决了尾管悬挂器及附件必须具有钻井功能、尾管钻井所配钻头必须满足深井硬地层和低钻压条件的要求、尾管悬挂器必须满足"下得去、挂得准、挂得住、脱得开、封得住、提得出"的技术要求、满足尾管与技术套管的环空密封性能的要求、浮箍可承受钻井过程中的长时间冲蚀且能防止固井后水泥浆倒灌等关键技术,实现了先坐挂、再解脱,最后旋转固井的设计思想,成功地完成了地面模拟试验,顺利地通过了同时具有CMA(中国计量认证)和CNAS(中国合格评定国家认可委员会)资格的检测机构所进行的全面行业性能检测,具备了尾管钻井最大钻深能力达到4500m、尾管长度达到200m的能力。     

膨胀式尾管悬挂器在高压气井固井中的应用

固井作业中的环空漏失是高压气井及异常高压气井固井作业中所面临的难题,常规边漏失边固井的现场固井技术无法使固井质量得到有效保障,给后期开采作业带来安全隐患,甚至导致部分井的报废。鉴于膨胀管技术的进展及其优势,介绍了膨胀式尾管悬挂器的结构组成、工作原理与技术特点,并结合塔里木油田迪那2 8井的固井实例,分析了膨胀式尾管悬挂器在异常高压气井固井中的应用效果。结果表明,在异常高压气井应用膨胀式尾管悬挂器固井不仅质量良好,而且可以彻底解决卡瓦式尾管悬挂器在固井中的环空泄漏问题,施工工艺简单,安全性更高。该技术的应用为异常高压气井固井提供了新的途径。     

?273.1 mm无限极循环尾管悬挂器在元坝气田的应用研究

元坝气田?273.1 mm尾管固井时因裸眼段长、环空间隙小和尾管段长,导致尾管难以下到设计位置、中途开泵受限和替浆计量困难等技术难点。在分析地质状况、井眼条件和工具功能等因素的基础上,采用了具有压力平衡机构、卡瓦内嵌结构的无限极循环尾管悬挂器及配套胶塞系统,并制定了针对性的尾管下入措施。元坝气田7口井应用了无限极循环尾管悬挂器,实现了中途循环解阻,解决尾管难以下到设计位置的问题,尾管到位率100%,胶塞复合信号明显,实现了精准替浆作业,碰压率85%。研究结果表明,元坝气田?273.1 mm尾管固井采用无限极循环尾管悬挂器效果显著,该尾管悬挂器为元坝气田大尺寸、长裸眼段的尾管固井提供了有效的技术手段,具有一定的推广应用价值。      

国内外高温高压尾管悬挂器技术新进展

文中介绍了国外尾管固井悬挂器的发展现状,通过对Weatherford公司的SwageHammerTM尾管悬挂器系统和Drillquip公司LS-15TM尾管悬挂器系统的结构、工作原理、性能特点和现场应用情况分析,得出高温高压尾管固井技术的发展趋势。概述了国内目前较为先进的尾管悬挂器技术,指出其相比于国外同类产品的不足之处,并探讨了我国尾管悬挂器系统的应用前景。     

液压自动脱开式尾管悬挂器

随着钻井技术的发展, 深井、超深井、大斜度井、水平井、分支井、小井眼小间隙井等钻井技术的不断兴起, 以及老井侧钻技术的高速发展, 尾管固井技术的应用越来越广泛, 对这些特殊井进行尾管固井作业使用现有悬挂器很难满足生产需要, 有时甚至造成重大井下事故。     

国产旋转尾管悬挂器在国内的首次应用

旋转尾管悬挂器在海上和陆上油田使用广泛并取得较好效果，但该工具及其附件均为国外公司提供，国内研制的产品因各种?因一直没有在现场应用。介绍了国产旋转尾管悬挂器的结构特点和旋转尾管固井施工程序，根据东辛油田辛176断块难点，选择使用国产旋转尾管悬挂器并进行了相关计算，阐述了现场操作流程及固井施工过程。现场应用表明，胜利油田在东辛断块复杂井辛176-斜16井的尾管完井中，采用国产旋转尾管悬挂器固井施工，旋转正常，性能可靠，固井质量优良。     

新型尾管悬挂器在塔里木油田的适应性研究应用

塔里木油田因井深、温度高、地质结构复杂等特点,对固井质量的要求非常严格。而尾管固井由于其低廉的作业成本、显著的经济和社会效益业已成为深井、超深井固井施工的常用工艺技术。尾管悬挂器作为尾管固井的关键装置, 长期以来塔里木油田一直以进口尾管悬挂器作为首要选择。但进口尾管悬挂器存在供货周期长、价格昂贵、特殊规格尺寸无法订制生产等困难,严重制约了塔里木油田的上量上产。该文在国产尾管悬挂器的引进试用过程中,针对塔里木油田的地质、钻探、泥浆等特点,塔里木油田、钻井方、固井方、工具方在工具工艺等方面做出了适应性改进,并在现场应用方面取得了良好的效果,为塔里木油田的开发提供了技术支撑。     

国内特殊尾管悬挂器研制现状与发展趋势

为适应水平井、分支井、大位移井、小井眼井以及复杂井眼条件下的尾管固井要求,近几年不断有新型尾管悬挂器被研制应用。这些新型尾管悬挂器包括:可有效解决尾管重叠段封固质量差和油气水窜的集尾管悬挂器、封隔器于一体的尾管封隔悬挂器及其回接装置;具有液压、机械2种坐挂功能的双作用尾管悬挂器;用于深井钻井中的超大尺寸、重负荷尾管悬挂器;适用于老井和套管开窗侧钻井的小尺寸尾管悬挂器;防止CO2、H2S气体腐蚀的特殊尾管悬挂器以及水平井尾管悬挂完井系统等。这些特殊尾管悬挂器在国内陆上和海上油田的应用中,均取得良好效果。介绍了其研制及应用概况,并就其发展方向提出了建议。     

胜利油田埕北古斜18井尾管固井技术研究与应用

埕北古斜18井是胜利油田埕北区块重点预探井,三开尾管固井质量对下步油气开发至关主要,因此,重点分析了固井的各种难点[1],以及制定了相对应的技术措施,采用压力平衡式尾管悬挂器[2]解决了尾管送入过程中中途开泵循环的难点,优化了浮箍组合和水泥浆性能及时固井施工流程,保障了该井三开尾管施工的顺利完成,固井质量优。     

深井超深井尾管固井悬挂技术研究

综合分析了深井、超深井以及复杂井眼条件下尾管悬挂固井引发的各种问题和尾管固井失败的原因，研究了现有尾管悬挂器在施工时过流断面大小及悬挂可靠性等问题。提出悬挂接头尾管固井工艺。悬挂接头过流断面可增加30％～43．2％，悬挂能力明显提高，坐挂可靠性增强，可大大提高固井施工成功率。     

深层油气勘探开发需求与尾管悬挂器技术进步

深层油气勘探开发中,存在地质条件复杂,地层坚硬、研磨性强,井眼失稳严重,固井封固段长和间隙小等问题,这对尾管固井技术提出了更高要求。为应对深层尾管固井中尾管下入更深、负荷更大,尾管下入更加困难,井底温度更高、压力更大,以及井下环境更加恶劣等带来的挑战,十多年来国内进行了持续攻关和创新,取得了一系列重要进展—尾管悬挂器的功能从基本型、保险型、增强型,发展到了集成型;研制了内嵌式卡瓦、可旋转及液压丢手、平衡式双液缸、高压封隔和多功能集成型悬挂器,满足了深层油气开发需求,取得了显著的现场应用效果。与此同时,研制的各种尾管悬挂器,为顺北油气田、元坝气田、涠洲油田和川西地区等深层复杂油气田的规模化开发提供了固井技术支撑,并起到了很好的推动作用。综合研究认为,由于材料、信息、控制和制造等相关领域技术不断进步,尾管悬挂器技术以后将向集成化、智能化、信息化和实时化发展,从而满足更深层油气勘探开发的需求,支撑石油天然气工业持续、健康、快速发展。      

旋转尾管悬挂器的研制与应用

旋转尾管悬挂固井技术能解决尾管入井过程中的遇阻等复杂情况,并可提高水泥浆顶替效率和尾管固井质量,但该技术的核心旋转尾管悬挂器及其配套工具制造技术被国外公司垄断。为打破技术垄断,研制了具有自主知识产权的旋转尾管悬挂器。介绍了旋转尾管悬挂器的设计要点、结构和工作原理,并通过地面性能试验、液压丢手试验及模拟入井试验考察了旋转尾管悬挂器的各项性能。地面性能试验表明,旋转尾管悬挂器的坐挂压力、整体密封压力及承载能力均满足设计要求;液压丢手试验表明,液压丢手工具的抗拉和抗压能力均能满足设计要求,能实现液压、机械两种丢手功能;模拟入井试验表明,旋转尾管悬挂器能实现坐挂、丢手、旋转功能,各项技术参数与设计相符,达到了设计要求。现场应用表明,所研制的尾管悬挂器不但顺利实现了坐挂、丢手、旋转功能,还通过旋转提高了尾管固井质量。      

分段压裂用尾管悬挂器与回接装置关键技术

为进一步解决致密油气和页岩气储层压裂需求、井眼条件与管柱成本之间的矛盾,研究了分段压裂用尾管悬挂器与回接装置关键技术。通过分析固井漏失及储层高破裂压力需求之间的矛盾,提出尾管固井后快速进行全通径压裂施工;通过研究固井完井技术优化组合方式,提出了水平井尾管固井后实施定点射孔寻找甜点的分段压裂储层改造工艺;通过优化设计尾管固井及回接压裂工具,实现了固井完井工具一体化密封锚定。对分段压裂用尾管悬挂器与回接装置进行了室内地面整机试验,悬挂器及插头整机密封能力达到90 MPa,锚定回接插头与悬挂器之间的抗拉强度达到1 800 kN,插头丢手顺利。该技术在大牛地气田、东胜气田及长庆油田陇东区块的27口水平井进行了应用,施工压力总体较高,但都完成了压裂作业,且总体效果良好。研究表明,分段压裂用尾管悬挂器与回接装置关键技术可以解决压裂施工现场所需的高压及上顶力难题,为回接固井后分段压裂工艺提供高承压、大通径和锚定可回收的井筒,从而保障储层改造效果。