套管旋人正器的研制与应用

通过系统的实验研究，得出使用套管旋流扶正器对环空流场的影响规律，分析了旋流对顶替效率的影响情况，认为旋流扶正器比条形扶正器能更有效地提高固井效率和固井质量。     

套管弹性旋流扶正器的旋流规律及应用

提供了一种既能保证套管居中,又能产生水泥浆环空螺旋流的套管弹性旋流扶正器。在实验的基础上对该种扶正器所产生的旋流规律进行了详细的分析;得出了各种不同因素对旋流的影响规律;建立了旋流长度及旋流周向速度的计算公式,为分析旋流段水泥浆顶替效率奠定了基础。现场实践表明,依据本文理论所设计的工具对提高顶替效率、固井质量具有良好的效果。     

套管旋流扶正器的研制与应用

通过系统的实验研究，得出使用套管旋流扶正器对环空流场的影响规律，分析了旋流对顶替效率的影响情况，认为旋流扶正器比条形扶正器能更有效地提高固井效率和固井质量。     

旋流扶正器导流能力评价

固井作业中，首要解决的是注水泥顶替泥浆的问题。如果水泥浆未能“替净”环空泥浆，再好的水泥浆体系也根本不起作用。使用旋流扶正器既可提高套管的居中度，又可对流体进行导流而形成螺旋流，还可以提高环空水泥浆对泥浆的顶替效率。为此，采用理论与实验相结合的方法，深入研究了评价旋流扶正器的导流能力的合理指标，在此基础上研究了旋流扶正器的导叶叶型、导流角、导叶高度，以及旋流扶正器的长度等结构参数对导流能力的影响。     

不同套管扶正器优选及安放组合研究

套管扶正器的合理优选及安放不仅可以提高套管的居中程度、有利于套管下入,还能有效防止水泥浆窜槽,提高顶替效率,确保在管外形成具有良好封隔作用的水泥环,从而提升固井质量.在归纳总结常规套管扶正器分类和技术特点的基础上,介绍了国外几种新型套管扶正器的结构原理和特点.通过软件模拟分析,对套管扶正器的选型及安放组合进行总结分析,...     

YX型刚性套管扶正器研究

常用套管扶正器不能改变钻井液流动方向,而一些带滚子的螺旋式扶正器或螺旋式旋流扶正器又增加了制造难度。为此,研制了YX型刚性套管扶正器。通过流场模拟分析了扶正器高度及扶正棱高度对流体衰减的影响,以及扶正棱截面对过流特性的影响,并最终确定了相关几何参数。YX型刚性套管扶正器在保证套管居中的基础上,能在一定程度上改变传统的一维轴向流顶替方式,有效替净环空被顶替液,从而有利于将环空窄边滞留钻井液和井壁附着滤饼驱替干净,进一步提高固井质量。     

满足页岩气水平井固井质量的套管扶正器研究

为提高页岩气水平井的固井质量,常在套管上安装扶正器.常规的滚轮扶正器对套管的居中度提高有限,旋流扶正器的旋流效果不好.根据页岩气水平井分段压裂的要求,并结合弹簧片、旋流及液力变径扶正器的优点,设计了一种新型扶正器.该扶正器下入过程中其外径与套管接箍外径相同,能有效减小下入摩阻.下入至设计井深时,弹簧片可伸出扩径,且可使注水泥时产生旋流顶替.试验结果表明：该扶正器的居中度可提高至97％,外径缩小30％.     

外压作用下套管抗挤强度研究

为提高套管挤毁压力的计算精度,应用统计方法对213根套管全尺寸挤毁试验数据进行了方差分析。结果表明,径厚比、屈服强度是套管抗挤强度的主要影响因素,不圆度、壁厚不均度、残余应力等因素对套管抗挤强度的影响呈随机性分布。利用有限元方法对外径不圆度、壁厚不均度和残余应力的不同组合进行模拟分析得出,数值相同的外径不圆度、壁厚不均度及平均残余应力组合不同时,套管的挤毁压力相差很大。提出了新的套管挤毁压力计算公式,计算表明精度可满足工程要求。     

浮力作用对大斜度井套管居中度的影响

准确了解套管内外密度差所产生的浮力对套管居中度的影响对于大斜度井合理安放扶正器,降低套管下入风险具有重要的意义。通过对扶正器受力分析模型进行修正,建立了套管内外密度差对套管居中度的影响图版,同时考虑顶替过程中套管内外密度差随时间变化情况,形成埕海油田大斜度井套管扶正器安放方法。计算结果表明,埕海地区扶正器安放间距分别为30 m、20 m、15 m时,通过浮力作用使套管居中度最大可增加36.4%、19.6%、12.2%,井斜角越大、套管内外密度差越大,居中度变化值越大。扶正器安放间距为10 m时,浮力作用减弱,居中度变化值最大仅为6.2%。研究结果表明,扶正器安放间距、井斜角的正弦值、套管内外密度差与浮力作用下的居中度变化量呈三次多项式的非线性正相关。ZH29-30井实践表明,考虑浮力作用的套管居中度设计方法,可以有效提高固井顶替效率,保证套管安全下入。     

膏盐层局部双层组合套管固井技术

利用注水泥装置实现局部井段双层组合套管注水泥工艺，达到增加套管抗外挤强度的效果。双层组合套管由油层套管和外层套管组成，外层套管通过注水泥上、下阀与油层套管连接，而在套管之间注以零析水、微膨胀水泥浆。该技术已在华北油田荆丘地区现场应用１２井次，施工顺利，效果良好，解决了荆丘地区新钻井的套管变形损坏问题。     

螺旋套管扶正器诱导环空流场的数值模拟

为了优化固井设计、确定螺旋套管扶正器的合理安放位置、有效提升水泥浆的顶替效率,对螺旋套管扶正器诱导环空流场进行了理论分析。依据环空流体动力学基本理论,建立了环空流场的理论模型,采用数值模拟方法对螺旋套管扶正器诱导的环空螺旋流动规律进行了研究,并利用室内试验对有限元数值的计算结果进行了验证,有限元数值计算结果和激光测速试验数据吻合较好,证明了有限元数值计算方法的可行性。借助ANSYS软件对不同条件下流场的变化以及有效旋流长度的变化进行了计算,总结了螺旋扶正器螺旋角、屈服应力、流量对旋流速度以及有效旋流长度的影响规律。数值模拟结果表明,螺旋角和流量对旋流速度和有效旋流长度影响很大。      

套管变形对抗挤强度的影响

在实际生产中,套管损坏时的挤毁压力与套管理论抗挤强度相差较大,这表明API规范的套管挤毁压力公式已不能满足实际生产的要求,而考虑套管缺陷的抗挤强度公式,使计算的准确度大幅度提高.目前,对于抗挤强度的研究均以套管呈原始状态、未发生任何变形为前提.但在套管下放后、未固井前,由于套管自由悬持于钻井液中,会受到自身重力、浮力和内外压力的共同作用,因此会发生轴向拉伸和径向压缩.此时套管的抗挤强度较原始状态发生了改变,通过计算可知径厚比较之原始值变大,由此得到考虑套管变形的新抗挤强度公式.新建公式的计算结果与试验结果更为接近,比API公式计算值准确度提高了30％.     

水泥环对套管强度影响的理论和试验研究

针对有关水泥封固质量是否对套管柱强度有帮助作用的讨论 ,采用弹性力学分析方法推导了平面应力和平面应变状态下水泥环与套管接触处的接触压力表达式 ,对水泥环分担内、外压的能力进行了计算。采用全尺寸实物试验方法对套管有无水泥环情况下的抗挤毁能力做了对比试验。分析和试验指出 ,水泥环对提高套管柱整体抗挤毁能力较之提高抗破裂能力作用更大一些 ,但封固良好的水泥环对提高套管抗挤毁能力的作用有限。如果水泥封固质量不高 ,高压介质经过短时间渗透直接作用在套管外表面 ,水泥环的卸载作用被短路 ,对提高套管抗挤强度无任何帮助 ,所以在管柱设计时不应考虑水泥环对套管强度的增强作用。     

深井超深井套管选择中的若干问题

提出了选择深井、超深井套管应注意的若干问题.根据套管的受力、使用环境等条件合理的选用非API套管;避免使用高强度套管;APIBTC螺纹厚壁套管接箍的强度低于管体的强度,使用厚壁套管解决抗挤强度时,必须考虑接箍的强度;腐蚀环境下套管的选择;根据不同井况选择不同螺纹形式,特殊螺纹与API螺纹不能互换使用;非API的新型套管下井前,可通过全尺寸模拟试验对其结构和密封完整性进行评价.     

应用于套管补贴的膨胀管技术

针对常规补贴套管技术无法满足长井段、高井温的要求以及施工工艺复杂、工序多、修复后井眼内径变化较大的问题,提出了膨胀管补贴套管技术。介绍了该技术的技术原理、技术关键、施工方法。该技术克服了以往套管补贴技术存在的不足,具有施工工艺简单、套管修复后能产生永久性密封且井眼尺寸变化小等特点,具有广阔的推广应用前景。     

在水平井、大位移井中选用合适的套管扶正器

在水平井、大位移井中选用合适的套管扶正器不仅能使套管顺利下入,而且能确保套管在井眼中的居中度,提高固井质量。介绍了几种新型的套管扶正器,并介绍了国内外在水平井、大位移井固井中使用的套管扶正器的性能特点及应用情况,得出了常规的套管扶正器很难满足水平井、大位移井需要的结论。     

基于赫巴流变模式的旋转套管顶替效率计算

旋转套管是提高固井顶替效率的重要措施。为了定量计算注水泥时旋转套管的顶替效率,使用微元分析法,对旋转套管时水泥浆驱替钻井液状态进行了受力分析,建立了顶替界面达到平衡时的顶替效率计算模型,可以计算出不同旋转套管转速时的不同周向角顶替效率。计算表明,当旋转套管转速大于10 r/min时,会有效减小近井壁钻井液滞留层厚度,适当提高稠度系数,流性指数在0.4～0.7之间时,旋转套管能使顶替效率显著提升。      

悬挂内衬管、注水泥封固的套损井修复方法

针对油水井套管在中、下部损坏或损坏部位是套管错断、变形等情况时,不适合使用膨胀管进行修复的问题,给出了一种使用引导锥、悬挂内衬管和注水泥封固的套管损坏修复工艺。该工艺与传统套管修复工艺相比,有以下特点:①解决了传统膨胀管补贴工艺膨胀头无法通过套管严重变形位置的问题;②修复后内衬管的强度较大,可满足后期施工要求;③修复套管可获得较大的内通径,为后期生产提供方便;④解决了传统内衬管无固井段贴补不牢固的问题。2口井的修复实例表明,采用该工艺修复的套管,恢复油井正常生产,表明套管修复成功。该工艺和方法可为同类油水井套管修复提供借鉴。     

哈里伯顿套管检测仪器的技术特色

油田开发后期套管损坏越来越严重，人们希望尽快提高套损检测技术水平。通过分析哈里伯顿各种套损检测仪器的传感器结构和现场测井资料，认识到探头的阵列化和独立化是提高仪器周向分辨能力的主要途径，成像使测井资料更加直观。组合方位井斜、井径成像、超声成像和阵列磁法，能提高套损检测准确性。     

井口槽用新型一体式套管头的设计与应用

通过对国内外各种套管头结构技术水平分析,结合冀东南堡油田1号人工岛井口槽钻井要求,按照简化操作程序,提高操作效率、操作可靠和安全的原则,对套管头的本体、悬挂器和密封组件的选型和优化设计进行了研究,设计出了外形尺寸小巧、操作简单,1个本体可以悬挂2级套管的新型一体式套管头。通过型式试验和现场使用表明,所设计的产品能够满足人工岛井口槽的钻井要求,提高工作效率,降低安全隐患。