水平井专用多功能套管鞋的研制与应用

为了提高水平井固井质量,针对水平井固井中存在的套管下入困难、管外顶替效率差、管内断流不彻底等难题,研制出了水平井专用多功能套管鞋。该工具由三大模块构成,其中自旋转下套管模块利用偏心旋转头在受力不均下可以自由旋转的原理引导套管柱顺利下入,旋流振动固井模块利用压力波周期变化产生振动波的原
理来提高水平段的顶替效率,而碰压关井模块则是利用滑套原理来现实碰压后套管的硬关井。 因此,该工具有益于水平井固井前套管串的下入、固井中环空注替效率的提高以及固井后套管关井的可靠。现场应用表明,该工具结构合理、性能可靠,对提高水平井固井质量有显著效果。     

页岩气水平井固井碰压关井阀的研制及应用

针对目前页岩气水平井固井中套管浮箍浮鞋可靠性低、关井不严、磨塞困难等问题,研制了固井碰压关井阀。其工作原理是,利用固井胶塞作为驱动部件,固井碰压时的压力作为驱动力,移动滑套永久关闭井底液流通道。室内试验及现场应用结果表明：碰压阀关闭压力为14 MPa,并可根据销钉直径来调节关闭压力;正向和反向均可承压25 MPa以上。该工具操作简便,易于安装,可靠性高,可与浮箍浮鞋配合使用,能够有效提高水平井固井作业后的井下关井成功率,降低水平井磨塞风险,防止因水泥浆倒流造成的水平段窜槽和微环隙的产生,对提高页岩气水平井固井质量具有积极的意义。     

页岩气水平井固井工具配套技术

为满足页岩气水平井固井作业特殊需要,针对页岩气水平井套管下入困难、水平井眼套管居中度差以及高压固井套管浮箍浮鞋关闭不严等问题,研制了专用的套管安全下入引导工具、水平井专用套管扶正器以及井底关闭专用工具。详细描述了这些固井工具的结构原理和性能特点,给出了其技术参数和适用范围。结合涪陵页岩气水平井实际情况进行了固井工具配套技术研究,介绍了专用固井工具的现场应用情况。现场应用结果表明,所开发的专用固井工具能够满足涪陵页岩气水平井固井施工的需要,建议根据不同井况推广使用。页岩气水平井固井工具的研制成功对于确保固井质量和满足页岩气开发的需要具有积极的意义。     

大位移延伸井固井技术

以QK17- 2E区块为例,介绍了渤海湾 6口大位移延伸钻井 (ExtendedReachDrilling)后固井的成功作业,重点说明了大位移延伸段 (?311.15mm井眼)固井的关键技术套管漂浮技术,即用"盲板浮鞋 +漂浮接箍"实现套管漂浮;用双弓扶正器保证套管居中、减少下套管的摩阻;用滚轮扶正器降低界面摩擦系数;用CemSAIDS固井仿真软件进行摩阻预测。为提高顶替效率,保证固井质量,采用双速替钻井液技术,实现紊塞流上返;采用海水顶替液,实现套管的浮力漂浮。文中还阐述长裸眼井况下单级多封的固井技术,对陆上大位移固井具有一定的现实意义。     

水平井套管固井关井工具研制与应用

长庆油田规模应用水平井固井+分段压裂工艺,实现了低渗透油气藏的高效开发。由于水平井套管固井的特殊性,固井施工完成后浮箍浮鞋单流阀功能易失效,不能实现有效断流,导致大量的井留水泥塞影响后期作业。针对以上问题,借鉴关闭滑套原理,研制了套管关井滑套及配套固井胶塞,在固井施工完毕实现碰压后可以实现硬关井,克服了传统单流阀断流易失效等问题。现场开展了200余口水平井固井试验,关井成功率100%,后期探人工井底表明,水泥塞满足压裂要求。     

水平井有限级次套管滑套固井工具研制与应用

为了实现高效分层压裂、提高工具可靠性,需开发水平井有限级次套管滑套压裂工具。与常规固井相比,存在现有胶塞无法满足超大变径条件下水泥封隔、水平段难以有效碰压及单流阀断流等难题。经过室内评价试验及工具结构改进,研制了适合水平井工况的固井胶塞、碰压短节、浮箍浮鞋等装置。结果表明:顺利完成了SP42H套管滑套固井试验,碰压正常,通井发现人工井底符合设计要求,后期压裂施工顺利,可以满足水平井套管滑套固井要求。     

高性能弹浮式套管浮箍的研制及在页岩气井的应用

在页岩气水平井固井中,现有套管浮箍可靠性低,常因浮箍失效对固井质量造成不良影响。为解决该问题,分析了浮箍失效的具体原因,确定了提高浮箍可靠性的结构改进技术方案,通过仿真模拟分析了该方案的可行性,并在室内模拟试验和分析其综合性能的基础上,研制了高性能弹浮式套管浮箍。室内试验表明,研制的浮箍可耐压60 MPa,耐温180℃,在2.0 m3/min排量下冲蚀72 h无损伤。该套管浮箍在涪陵页岩气田焦石坝区块的200多口页岩气水平井中进行了应用,应用结果表明,弹浮式浮箍耐高压、耐高温、耐冲蚀、可靠性高（一次坐封可靠率达100%）。研究认为,该浮箍可广泛应用于各类套管外大压差井、水平井、高温深井和复杂井的固井作业。      

水平井及大位移井液压扶正器的研制与应用

针对水平井及大位移管柱受重力效应影响,造成套管不居中,封隔器胶筒受力不均,密封性能下降,不能长期有效分隔水平及大位移井层段,特别是对固井质量不合格的低渗透和页岩油气藏无法进行压裂改造的问题,研制了液压扶正器。通过地面模拟试验,现场试验及应用,该工具坐封扶正时能确保水平及大位移井管柱处于居中位置,保证了封隔器的密封性能,在水平井及大位移井中使用液压套管扶正器,可减少套管磨损,使套管居中,有效分隔目的层,提高顶替效率,改善固井质量。     

旋振自导式套管引鞋的研制及应用

针对大斜度井下套管易阻卡的问题,研发了旋振自导式套管引鞋。在分析该工具结构及工作原理的基础上,借助SolidWorks软件模拟了工具在工作状态下的液体流态,并对主要零部件的强度进行了分析;设计加工了旋转性能试验装置,对工具的旋转性能和振动性能进行了试验。同时以焦页82-1HF井为例,对工具进行了现场应用。分析结果表明:旋振自导式套管引鞋能够在液力作用下实现旋转及振动功能,能够在循环过程中清除大斜度井及水平井井眼下部的岩屑床。旋振自导式套管引鞋解决了下套管过程中的遇阻问题,建议进一步对工具进行系列化,并在大斜度井及水平井中大力推广应用。     

新型XPJQ系列下套管漂浮减阻器的研制与试验

为有效减小大位移井、长水平段水平井的套管下入阻力,保证套管的安全下入,研制开发了新型XPJQ系列下套管漂浮减阻器。基本的技术思路是,依据套管在下入过程中的受力大小、状态及影响因素,利用漂浮接箍或漂浮减阻器实现对水平段套管内部全掏空,以有效降低套管正压力、减小套管下入摩擦阻力。根据漂浮下套管技术及固井技术的要求,研制开发的新型下套管漂浮减阻器由1个主部件（漂浮减阻器）和4个辅助部件（可钻式防落物浮箍、高承压漂浮旋流鞋、剪销式套管清理器、防转碰压塞）组成。下套管漂浮减阻器地面试验表明,各功能都运行平稳,各项技术参数均达到设计要求。在胜利油田胜2-平17井的现场试验也表明,各部件工作正常,可实现漂浮功能。研究认为,新型XPJQ系列下套管漂浮减阻器性能可靠,可在大位移井、长水平段水平井推广应用。      

水平井分段压裂裸眼封隔器的研究与应用

为了能更有效地利用水平井裸眼完井压裂技术开发苏里格低渗透气田,自主研发了水平井分段压裂配套工具。裸眼封隔器是其重要组成部分,其性能直接影响压裂施工的效果。针对现场实际情况,设计了开启阀式裸眼封隔器,封隔器开启压力可根据施工井情况进行调节,有效防止了下井过程中封隔器提前打开坐封。密封胶筒采用单流阀设计,可以保证胶筒充分膨胀,加强密封效果。该封隔器采用扩张式胶筒结构,配合悬挂器、投球滑套、压差滑套、坐封球座等工具在苏里格地区进行了4口水平井的成功应用,证明能满足水平井分段压裂工艺管柱要求,为水平井裸眼完井分段压裂能顺利进行提供了技术保障。     

水平井固井技术新进展

随着水平井、大位移井在世界范围内的广泛应用，水平井、大位移井的位移量在不断增大，简单的裸眼完井已不能满足工程的需要。与直井相比，水平井固井面临着自由水的控制、钻屑清除、管柱居中等不利因素，难度较直井大。为此，介绍了国外针对水平井固井技术难点所采取的特殊工艺和装备。     

胜利油田沙河街组页岩油水平井固井技术

胜利油田沙河街组页岩油水平井固井时存在套管居中和安全下入难度大、水泥浆性能要求高和油基钻井液驱替困难等技术难点,为此研发了两亲冲洗隔离液体系、优选纤维膨胀水泥浆体系和塑性胶乳防窜水泥浆体系,并采取应用整体式弹性套管扶正器、偏心导向引鞋、漂浮顶替技术和环空加压等固井技术措施,初步形成了胜利油田沙河街组页岩油水平井固井技术...     

防转胶塞及配套浮箍的应用

介绍了防转胶塞及配套浮箍的结构、原理和在技术套管固井中的应用情况。胜利油田三口井的应用表明，该胶塞易被钻头破碎，节省钻井时间，经济效益非常明显，值得推广应用。     

偏心式滚轮套管刚性扶正器的研制及应用

应用套管扶正器使套管居中,仍是当今提高水平井、大斜度井固井质量的重要技术措施。针对常用套管扶正器使用过程中存在的问题,分析了扶正器在水平井眼内移动时的受力状况,研制了偏心式滚轮套管刚性扶正器。介绍了该工具的偏心式结构及通过 2种旋向扶正棱自动旋转调整扶正方位的工作原理。室内及现场试验结果表明,该工具能够有效提高水平井套管在井眼内的居中度,有利于提高水平井和大斜度井的固井质量。     

挤注封堵管柱在塔河油田水平井的应用

针对水平井生产过程中,因层间窜通、管外窜、边底水锥进等原因造成高含水的问题,在已有成熟的直井段挤注、封堵管柱工艺的基础上,对挤注桥塞、可钻桥塞、坐封工具及管柱工艺进行了改进,研发了以挤注桥塞及防中途坐封桥塞为核心工具的水平井挤注、封堵管柱工艺.2口井的挤注试验和8井次封堵试验表明,水平井挤注、封堵管柱工艺是解决层间窜通、固井质量不好等问题行之有效的手段.该技术为适应水平井井况而特殊设计,减少了管柱施工的时间、成本和风险,可视情况单独或组合使用,可对高含水层及管外窜进行有效挤注、封堵作业.