旋压整形器对C110变形套管整形的实验研究

套管变形会直接影响到油气田后期增产作业和开发措施的实施,而变形井在使用旋压整形器进行整形修复时经常凭经验确定整形力和修复扭矩,如果整形力和修复扭矩过大则易造成变形套管及水泥环的破坏和卡钻事故。为此,在YAW-200压力试验机上对常用尺寸的油层套管进行压扁,然后分别由连续旋转钳和推力轴承提供扭矩和整形力,由小到大依次下入外径为126mm和129 mm的旋压整形器对变形套管(C110)进行了2次膨胀整形,得到了两种整形工具整形所需的整形力修复扭矩、变形套管的变形规律、变形套管回弹量的测试数据。实验结果表明,上述两种旋压整形器的外径级差是合理的。此外,为了确保后期生产工艺实施的可靠性,还对整形前后的变形套管进行了力学性能测试,发现整形后套管的各项力学参数均有所降低,从而导致整形后套管的承载能力降低。该研究成果为优化整形工具结构和整形施工参数提供了重要的实验数据。     

套损套变井机械整形工艺

针对常用套管整形器的特点及所存在的问题,研制开发了整形效果好、施工工艺简单、可操作性好、对套管外水泥环有保护作用的球面整形器.该工具整形范围为Φ85 mm～Φ120 mm,且具有以下优点操作方便,现场适用性强;结构设计合理,使套损面的整形覆盖率达100%;一次整形量20 mm以上,不用多次起下钻柱,劳动强度大幅下降;与其它类型的整形器相比,将原先的面接触改为多点接触,增大了单位面积上的作用力,有利于提高整形效果;球面体与套管的硬度差大,更有利于提高整形速度.由于该整形器的球面体采用固定的方式,因而不会造成脱粒现象.现场应用结果表明,该整形器可以满足内凹形套管变形整形扩径的需要.     

液压式套管滚珠整形器的研制与应用

针对套管变形修复技术中机械整形(冲胀和磨铣工艺)普遍存在损伤套管、牺牲套管厚度、修整尺寸小、施工周期长和成本高等问题,研制了液压式套管滚珠整形器。该整形器采用变径钢珠滚压套管内壁的设计,将以往常规机械整形的面接触变为点接触,可大幅增加胀压力,且不损伤套管;中心轴内含短行程的设计确保钢珠胀管突出后能够适量缩回,防止作业管柱卡井;泄压后提放管柱工具可复位,可以实现长距离连续整形;应用小修作业机和泵车即可实施作业。该整形器在现场应用中收到很好的效果。     

套损井冲击整形施工工艺的优化设计

为了提高修井质量,降低冲击整形工艺对水泥环的破坏,采用应力波传播理论,深入 研究了冲击整形的力学机理,并对其施工工艺进行了优化设计。研究表明,冲击整形方法中,整 形器的提升高度是影响水泥环损伤长度的主要因素,当冲击次数达到一定值后,冲击次数对水泥 环的损伤影响较小。最后推导了整形器提升的最佳高度范围,指出在冲击整形时应根据最小通径 选择合适的冲击高度。所选井例优化后的施工工艺对水泥环的损伤长度可降低25%。     

套管整形用梨形胀管器的参数优化实验

梨形胀管器整形技术是一种高效率的套管修复技术,整形力的大小是工具优化设计和现场施工参数设计的重要依据。为此,在YAW-200压力试验机上对常用尺寸的油层套管进行压扁,然后由YS32-500型的四方柱万能液压试验机提供整形力,由小到大依次下入梨形胀管器对变形套管(C110)进行了3次膨胀整形,得到了不同尺寸梨形胀管器整形所需的整形力、梨形胀管器的磨损量、变形套管的回弹量的测试数据,进而对其测试结果进行分析和评价,找到了梨形胀管器外径与整形力、变形套管的回弹量、梨形胀管器的磨损量之间的关系。实验结果表明:梨形胀管器外径级差的合理性决定了整形力的大小、变形套管的回弹量、梨形胀管器的磨损量,同时,为了减少卡钻事故并兼顾整形效率,梨形胀管器的单次整形量不宜过大。该研究成果为优化梨形胀管器结构和整形施工参数提供了重要的实验数据。     

水泥环厚度和弹性模量对套管抗挤强度的影响

建立了二维平面轴对称和平面应变有限元模型，利用有限元法分析了套管在水泥环作用下受到的均匀与非均匀外挤载荷的变形特征。分析表明，套管最大应力在套管内壁产生，均匀载荷下，增大弹性模量，减小水泥环厚度，保持水泥环厚度在10-20mm范围可以有效提高套管抗挤强度。非均匀载荷下，载荷椭圆度越大，套管内壁应力越大。均匀载荷下套管抗挤强度是非均匀载荷抗挤强度的5～8倍。非均匀载荷下，增大水泥环弹性模量和提高水泥环厚度可以减小套管内壁最大应力，提高套管抗挤强度。     

水泥环厚度和弹性模量对套管抗挤强度的影响

建立了二维平面轴对称和平面应变有限元模型,利用有限元法分析了套管在水泥环作用下受到的均匀与非均匀外挤载荷的变形特征。分析表明,套管最大应力在套管内壁产生,均匀栽荷下,增大弹性模量,减小水泥环厚度,保持水泥环厚度在10～20mm范围可以有效提高套管抗挤强度。非均匀载荷下,载荷椭圆度越大,套管内壁应力越大。均匀载荷下套管抗挤强度是非均匀载荷抗挤强度的5～8倍。非均匀载荷下,增大水泥环弹性模量和提高水泥环厚度可以减小套管内壁最大应力,提高套管抗挤强度。     

普光气田套管变形井滚压整形修复技术

普光气田高含H₂S和CO₂,套管变形井井深、产层套管钢级高、套管壁厚,套管修复难度大,直接影响到后期增产作业和开发措施的实施。为此,提出采用套管滚压整形修复技术来实现套管变形井的投产。通过普光302井现场应用实例,介绍了滚压整形技术原理和施工工艺过程,提出了套管滚压整形胀头选择的建议：①胀头型号应根据套管变形程度进行从小到大的选择;在自然状态下,滚珠当量圆直径（遇阻直径）应大于整形套管内径4～6 mm,即一次整形量应控制在4～6 mm,依次渐进达到整形要求;②依据多次整形数值分析,套管挤压变形后的回弹量为1.0～1.5 mm。对于不同钢级和壁厚的套管,整形量设计时,一次整形量应稍大于套管材质的弹性形变量。实践证明该技术具有对钻柱强度要求低、整形阻力小、对整形钻具和套管损伤小, 是一种新型的套管整形技术。     

六中东区泥岩段地层套损影响因素分析

针对新疆油田六中东区的实际情况,建立了非均匀载荷下套管-水泥环-地层的力学模型,应用ANSYS软件模拟套管的变形和破坏过程,重点研究了各因素对套损的影响程度。结果表明:非均匀力是造成套管损坏的主要因素;随着水泥环弹性模量的增大,套管水泥环抗非均匀外载强度增加;随着水泥环径向厚度的增大,套管水泥环抗非均匀外载强度增加。提出了预防和减缓油田套损的方法。     

液压变径滚压套管整形技术

针对套管变形井常规的爆炸整形及磨套铣修复技术存在的问题,开发了液压变径滚压套管整形技术。采用变径滚压技术对套管缓慢滚压,滚珠与套管内表面为滚动摩擦,可使套管内壁形成一个致密的增强层,增加内表面的硬度,这样整个套变修复过程不但不会损坏套管,反而会保护套管,增强套管强度。2008年以来,液压变径套管整形器现场应用13口井,修复12口,工艺成功率92.3%,且以小修作业代替了大修作业。现场施工操作方便、快捷、安全,节约修套大修费用80%以上。     

渤海绥中36-1油田生产套管修复技术

在绥中 36 1油田 Ⅱ 期开发工程丛式井组钻井、完井作业中 ,E9井和E15井的 2 4 4 5mm生产套管被钻头磨破 ,经分析研究选用在 2 4 4 5mm套管内下入 177 8mm套管进行补贴固井的方法 ,使 2口井得以修复。采用的套管修复技术具有 6个特点 :工艺简单 ,可操作性强 ;作业全部采用现有的套管系列 ;部分采用自制井下固井工具 ;补贴修复过程中对已完井的储层实施了充分的保护 ;套管修复后不影响今后起下生产管柱及电泵作业 ;用修井机即可完成这类套管的修复作业 ,节省了钻机作业费用。此次套管修复技术的成功使用 ,为在丛式井组生产平台上处理套管磨损、磨破问题积累了经验 ,并为处理类似问题提供了范例。     

水泥环性质对套管抗挤强度影响的有限元分析

套管常在油层和泥岩部位严重损坏，分析认为这是生产过程中地应力发生了变化，导致油层孔隙压力或泥岩力学性质改变，造成地应力重新分布的结果。因此，水泥环的质量对套管的影响较大。建立了二维平面轴对称和平面应变有限元模型，利用Ansys有限元软件分析了套管在水泥环影响下的变形特征。分析表明，最大应力在套管内壁产生，均匀我荷下套管抗挤强度是非均匀载荷的5～7倍，而且栽荷椭圆度越大，套管内壁应力越大。增大水泥环弹性模量可以有效减小套管最大应力，因此，均匀我荷下应适当提高水泥环弹性模量，以达到提高套管抗挤强度的目的。     

水泥环对套管射孔后抗挤毁强度的影响

建立了未射孔套管、不带水泥环射孔套管、外裹水泥环套管的有限元分析模型,对这3种情况下套管的抗挤毁强度进行了对比分析。得出如下重要结论(1)射孔使套管抗挤毁强度显著降低,降低幅度为29%;(2)固结良好的水泥环对于加强射孔套管强度有明显作用,使射孔套管的抗挤毁强度提高188%;(3)水泥环不能抵消射孔对套管抗挤毁强度的伤害,外裹固结良好水泥环的套管,射孔后其抗挤毁强度与无孔套管相比下降156%。     

套损井修复技术在中原油田的应用

中原油田是一个复杂的断块油气田,由于地应力异常高、盐层塑性滑移等因素,套管损坏的程度高于其他油田。深层套管损坏的井较多,造成的深层事故也较多,给油水井的修复带来了极大困难。近几年来,中原油田在深井开窗侧钻、深井下101.6mm套管、套管变形井修复、实体膨胀管补贴等方面取得了一些研究进展,并修复了一批深层的复杂事故井,使油田井况恶化的趋势得到好转,改善了开发效果。     

套管补贴水泥加固修井技术及其在史6-11井上的应用

目前大部分油田已进入开发后期 ,油水井井下套管损坏严重成为制约老油田进一步提高采收率的主要因素之一。套管补贴水泥加固修井技术是针对油水井套管破裂、变形、错断等损坏情况 ,使用管柱将完好套管传输下入套损段 ,配合水泥封堵固井技术 ,将完好套管补贴加固在原套损段上 ,实现老井套管再造的修井工艺技术。该技术原理简单 ,施工方便 ,在胜利油区史南油田史 6- 1 1井上成功应用后 ,为修复套管损坏井正常生产 ,进一步提高油田开发水平提供了宝贵经验     

超声波套损检测室内试验研究

油田套损井数量居高不下,井筒质量问题突出,严重影响了油气井的高质量开发.鉴于此,通过对存储式电池仓、数据存储与控制短节、电子仪短节、声系短节和扶正器短节的综合研发,研制了超声波套损检测仪器;结合超声波测量原理和超声波柱面成像,开发了超声成像解释技术.在此基础上,利用超声波套损检测仪器对射孔孔眼套管和变形套管进行了室内模...     

页岩气水平井固井水泥环状态对套管力学完整性的影响

大位移页岩气井的井眼轨迹复杂,且压裂开发过程中经常出现由于水泥环缺陷引发的套变损伤问题。针对页岩气井压裂过程中高泵压大排量的特点,采用有限元分析方法,通过优化模型网格划分,建立了适用于页岩气井复杂井眼轨迹下套管力学完整性计算的套管-水泥环-地层组合体模型,讨论了水泥环缺失角度、缺失厚度、缺失长度及复合缺陷对造斜段及水平段局部屈曲部分套管力学完整性的影响。结果表明,套管的周向应力随水泥环弹性模量的增大而减小,受泊松比影响较小。水泥环角度缺失会使套管出现应力集中现象,当缺失角度超过90°,应力集中现象得到减缓。随着水泥环缺失厚度的增加,套管所受应力增大。无论是造斜段还是水平段,不同缺失角度下,水泥环厚度、套管尺寸及泵压对套管应力的影响类似,趋势均为随着缺失角度的增加,套管应力先增大后减小。水泥环缺失的临界部位会产生应力突变,该位置也是最容易发生套损的部位。同一缺失厚度下,套管应力最大值随着缺失角度的增加而先增加后减小;同一缺失角度下,套管应力最大值随着缺失厚度的增加而增加。随着缺失角度的增加,水泥环缺失部位对应套管沿管长方向的等效应力先增加后减小。水泥环越厚,套管等效应力越小。在相同厚度下,水泥环剩余厚度越薄,套管等效应力越大,全部缺失时应力水平最大。