深水测试管柱密封插管长度确定方法

在深水测试过程中,测试管柱下入井后其受力和变形无法观测,密封插管长度的不合理设置会造成封隔器密封失效及井下管柱永久变形等严重事故。为保障深水测试作业安全高效实施,对深水井下管柱轴向变形原理和规律进行研究,形成密封插管安全长度确定方法,并以我国南海某深水井为对象进行实例分析。计算结果表明,不同作业工况下测试管柱轴向变形相差较大,开井作业测试管柱的伸长量随着测试产量的增加而增加,温度和压力是深水井下测试管柱轴向变形的主要影响因素;建议选择关井后密封插管相对开井作业的上移距离为密封插管安全长度的参考值,考虑井底温度和压力预测结果的可靠性,实例井需选用长度至少为2.29 m的密封插管。     

深水测试管柱与隔水管的横向承载特性

在海上深水油气井测试过程中,隔水管、测试管柱与海水、环空流体、管内流体相互作用,并组成海上测试的"管中管"结构体系,目前对于由隔水管—测试管柱组成体系产生的复杂横向承载特性的认识不足。为了给海上安全测试作业的控制提供理论支撑,针对我国南海测试使用"管中管"体系结构及作业水深超过900 m的特点,建立了海水段测试管柱的井筒温度场、压力场及轴向力计算模型;考虑内外流体与管柱相互作用,建立了隔水管和测试管柱横向动态受力模型;基于数值求解方法,进行了不同顶张力、悬挂力、海流流速及平台漂移下的"管中管"结构体系横向承载特性分析。研究结果表明:①增大顶张力、悬挂力均能减小管柱体系的横向最大承载参数,同等幅度下的顶张力对管柱横向承载参数的影响更明显;②随着海流流速的增加,管柱体系的最大横向位移、转角、弯矩增大明显;③随着平台漂移量的增加,管柱体系的最大转角和弯矩先减小后增大,即顺着海流方向使平台产生适当的漂移有助于减小管柱体系横向的最大承载参数。结论认为,该研究成果可对海上测试作业的安全控制提供理论支撑。     

深水高产气井测试实践与工艺分析

浅海试油测试工艺与深水试油测试工艺技术在基本原理以及工艺组织思路方面相同,其不同之处体现在工程实现,深水高产气井测试对于地面求产系统、井下系统等的稳定性要求更高,不但需要确保测试管柱与井眼的稳定性,同时还需要解决气候环境因素造成的影响问题.基于此,本文对深水高产气井测试实践与工艺展开分析.     

一种适用于动力定位装置的新型深水测试管柱

对于动力定位的深水作业平台,在海上始终处于动态稳定过程,而一旦定位失效,隔水管则需解脱,以便平台能够自由漂移。隔水管的解脱要求其内部的作业管柱也能解脱,由此对深水测试管柱提出了要求,相对于常规测试或浅水测试,深水测试管柱最大的不同点是使用了快速响应的深水水下树。正是由于深水水下树的使用,以及深水的自身特点,深水测试管柱在功能要求、安全要求、可靠性要求等方面都有所提升,独具特色。     

深水测试管柱动力学分析

深水测试对于及时发现和准确评价海洋深水油气藏具有重要意义,而深水测试的成功率和效果则是通过深水测试管柱力学研究的结果来评价的,其中测试管柱动力学分析可用以评价测试管柱在各种海况下的安全性。为此,提出了使用幅值响应算子（RAO）来计算钻井船纵荡水平运动和升沉运动的位移随时间响应的方法。把通过大钩补偿系统补偿后的升沉运动载荷作为测试管柱顶端的力边界条件和钻井船的纵荡水平运动位移作为测试管柱顶端的位移边界条件,应用有限元方法对测试管柱进行了动力学分析。研究得出以下结论：①在波浪的作用下,钻井船的升沉运动在3 m内,而钻井船的纵荡位移较大;②随着波高的增大,测试管柱的位移和应力波动幅度增大,而应力平均值则变化不大;③波高在10 m以内,测试管柱是安全可靠的。     

深水测试管柱作业条件下平台偏移预警界限

针对深水测试作业过程中由于浮式平台偏移造成的管柱安全问题,建立深水测试管柱系统接触非线性有限元分析模型,采用磁性搜索算法研究深水作业平台的偏移预警界限,确定浮式平台的测试作业窗口和管柱脱离的安全作业边界,为深水作业平台的科学定位和撤离决策提供理论依据。研究表明:实例平台在表面海流流速低于0.8 m/s、平台偏移不超过19.4 m的条件下可以完成正常的深水测试作业;挠性接头转角和底部井口弯矩是平台偏移预警界限的主导限制因素;随着海流表面流速的增加,测试作业窗口向逆流方向偏移,当达到一定流速时作业窗口的左侧边界出现拐点,窗口迅速收缩;提高外管提升力有利于增大测试作业窗口,测试作业窗口随着井口倾斜角度的增大逐渐向井口倾斜方向平移,但大小和形状基本不变。     

深水浮式平台试油测试技术

介绍了深水油气勘探的概念及深水浮式平台试油测试技术，对深水试油测试的技术特点、地面求产生产系统、井下管串、水下测试管柱、测试程序等方面进行了系统描述，为深水勘探做技术准备。     

深水测试管柱螺纹连接密封性能分析

深水测试管柱的密封性能直接关乎测试过程的安全性和测试结果的可靠性。针对深水测试管柱多单根螺纹连接的密封问题,提出深水测试管柱密封弱点分析方法,结合深水环境下测试管柱密封性能的局部分析模型,建立经济有效的评估方案,并以我国南海某深水井为对象进行实例分析。分析结果表明,示例井测试管柱的螺纹连接满足不同测试工况的密封需求;深水测试管柱的密封弱点位置为悬挂器上部临近的螺纹连接处,深水测试管柱螺纹密封的接触压力峰区位于第1个相接触螺纹面的齿根处;随着测试产量的增加,测试管柱螺纹连接密封的安全性逐渐增加,弯曲载荷对测试管柱的密封性能影响较小,轴向力和内外压是影响深水测试管柱螺纹连接密封性能的关键因素。研究结果可为我国类似南海的深水测试管柱作业提供借鉴。     

深水测试管柱应力分布规律与动态响应分析

为了研究深水测试管柱在不同工况下的应力分布规律及内压波动对管柱动态响应参数的影响,根据深水测试管柱作业特点及结构,推导了测试管柱的轴向力、轴向应力、径向应力和环向应力计算公式,建立了海水段测试管柱的横向及纵向振动模型。根据不同工况,建立了测试管柱的有限元模型,进行了测试管柱最大应力及内压波动下的动力响应分析。研究结果表明:测试管柱各段的最大应力随水深的增加而减小、随悬挂力的增大而增大;由于泊松耦合的影响,最大应力与水深的变化率随着内外压差的增大而增大;初开井前,由于测试管柱的内加压和环空泄压,测试管柱出现最大应力,其值为255.7 MPa,但各工况下测试管柱的安全系数满足强度使用要求;内部压力波动周期对测试管柱的应力响应影响显著,低周期的内压波动使管柱应力过度增大,管柱易发生危险。研究结果可为深水测试管柱的强度研究提供一定的指导。     

大斜度定向井分层注水管柱验封技术

采用小直径三参数流量计、压力计及验封工具的配套组合,可在注水过程中定性评价各分层封隔器的密封可靠性。经大量现场试验验证,该技术测试方法简单,便于操作,反映密封情况可靠     

塔河油田深井试井工具串解卡方法

塔河油田油井深度大、完井管柱结构多样化,使试井工具遇卡成为试井作业中常见事故。通过对前期塔河油田深井试井遇卡事故处理方式的总结和评价,结合试井遇卡原因和机理的分析,提出解卡方法。多次应用证实该方法对塔河油田深井试井工具解卡效果显著。     

双台阶水平井分层注水管柱设计及优化

塔里木油田双台阶水平井的分注工艺无法满足分层注水要求,区块欠注问题严重。为此,设计了双台阶水平井分层注水管柱及其配套工具,并采用Wellcat软件模拟计算出单独注停上层、注停下层时上、下封隔器的受力情况,对伸缩管长度和封隔器剪钉进行配比优化,即上伸缩管控制伸缩距3 m,下伸缩管控制伸缩距1 m,上封隔器解封力108 kN,下封隔器解封力81 kN,满足该区块双台阶水平井200 m~3/d、25 MPa条件下的分层注水。实际应用结果表明,注水管柱及配套工具设计合理,配合钢丝投捞并更换水嘴即可满足双台阶水平井分层注水。     

高温高压深井多封隔器分段改造管柱优化设计

针对水平井多封隔器高强度分段改造作业引起的管柱失效事故频发问题,充分考虑多封隔器分段改造井油管内流动和井筒传热特点,建立了井筒温压场精细预测数学模型;同时考虑封隔器间环空压力的各影响因素,建立了封隔器间环空压力瞬态预测数学模型,结合封隔器管柱强度校核理论,形成了一套多封隔器分段改造管柱设计方法。以一口高温高压深井为例,应用建立的设计方法开展了多封隔器分段改造管柱力学分析和优化设计,计算结果表明,井筒温压场的精细模拟和封隔器间环空压力的瞬态预测对多封隔器分段改造管柱设计至关重要。研究结果对多封隔器分段改造技术在高温高压深井中的推广应用提供了技术支撑。     

水平井生产测试管柱防垢工艺

水平井生产测试过程中,由于地层流体在经过水平井段测试工具处发生节流现象,流体压力、温度变化后发生结垢现象,导致井下测试工具表面结垢而无法正常工作。针对水平井生产测试工艺管柱的特殊性及常规采用套管连续加缓蚀阻垢剂防垢工艺无法应用的问题,开展了水平井结垢机理、防垢机理和化学挤注法防垢工艺技术研究,形成了水平井生产测试特殊管柱结构的防垢工艺技术,并在现场应用中取得了较好的防垢效果。     

含硫化氢条件下深井钻柱设计问题探讨

介绍了在含硫化氢条件下深井钻柱设计所存在问题与挑战,分析了硫化氢对钻柱设计的主要影响因素,提出了在含硫化氢条件下使用低强度钻具时,其抗拉、抗扭性能应当从其它方面得到补偿的观点.在考虑防硫化氢的同时,钻具组合的设计还应当考虑钻井液的性能、提高钻井速度的要求.建议对含硫化氢条件下的深井钻柱选择进行研究,形成成熟的钻柱设计技术并制定行业标准.     

高温高压深井试油井下管柱力学分析及其应用

分析了高温高压深井试油及其管柱的特点,考虑井身结构、管柱组合、管柱载荷、高温高压及联作等因素,进行管柱轴向屈曲分析,得到了屈曲临界载荷;然后,综合考虑屈曲状态、井口和封隔器的约束,给出了井下管柱载荷 、变形、应力计算方法与公式。在此基础上,经多年、数十口井的实践,摸索出了一套实用的试油管柱力学计算步骤、方法,已形成＂做法＂或＂惯例＂,据此进行管柱力学分析,可以得到实用的结论和可操作的建议。     

顺南超深水平井分段完井管柱优化设计方法

针对塔中北坡顺南超深水平井的超高压、超高温特性及管柱设计矛盾突出问题,提出了一套用于超深水平井分段完井管柱的优化设计方法。对塔中北坡顺南某超深水平井的井筒压力、温度分布及油套管安全系数进行计算,并对完井管柱的尺寸、完井液密度和封隔器位置等参数进行优选,有针对性地制定了解决管柱设计难题的对策,完成管柱组合优化设计,得到了不同工况下的施工控制参数:在50 MPa平衡套压下,低挤酸液时最大泵压不得超过74 MPa;压裂排量为7m3/min时,预测泵压110 MPa;假设日产纯气20×104m3,预测油压53 MPa,不需平衡套压;关井时预测油压68 MPa,不需平衡套压;开采后期产能衰竭,纯气油压不低于14 MPa。基于优化完井管柱组合,对封隔器进行校核可知,各工况下悬挂封隔器和分段裸眼封隔器性能均满足设计要求。研究结果对类似完井管柱的优化设计有很好的借鉴作用。     

油井堵水工艺管柱的研制

采用常规Y221型封隔器封堵高含水层和套管漏失段,易出现油管与抽油杆偏磨加剧、缩短检泵周期、封隔器内通径过小不能满足现场需要、封隔器受压差影响解封困难等问题。研制了油井堵水新工艺管柱,主要由Y221型大通径堵水封隔器和能传递转矩的油管补偿器等组成,封隔器可分别在抽油泵下部和上部配套使用,油管补偿器可避免油管弯曲造成的管杆偏磨加剧和缩短检泵周期的问题。现场应用表明:该工艺管柱能够延长堵水有效期,对于油田高含水开发后期的长效开发具有重大的现实意义。     

水平井找水测试一体化工艺技术

水平井见水后产能下降,开发效益变差,常规产液剖面测试技术无法找到低产水平井出水位置。研究了水平井分段机械找水工艺,集找水、测试及生产于一体。通过现场5口井试验,准确地找到了出水位置,隔采实现了控水增油。