克拉玛依稠油热采井DM型系列地锚预应力固井技术

稠油热采井采用常规固井技术存在的主要问题是套管的错断、变形和泄露，而解决该问题的较好方法就是采用预应力固井技术。介绍了克拉玛依油田研制的应用于热采井预应力固井NDM型系列地锚的结构、尺寸、性能参数、工作原理、现场使用情况及应注意的问题等，举例计算了现场施工所需要施加的预应力。现场统计资料显示，预应力固井技术对防止套管损坏有明显效果。     

稠油注蒸汽热采井套管柱预应力松弛效应分析

为了验证提拉预应力固井技术是否适合井深小于1 000 m的稠油热采注汽井,在280℃的高温蒸汽作用下,对热采N80H和普通N80Q两种套管进行了应力松弛试验;建立了套管-水泥环-地层全井筒平面有限元模型,进一步说明预应力固井技术在浅层稠油热采井中的作用。分析结果表明,稠油热采井在长期高温注蒸汽作业过程中,因管体应力松弛现象而致使预拉力失效;在高温作用下套管上施加的预拉力经过一定时间后会降低;提拉预应力固井对浅层稠油热采井没有效果,不能预防热应力导致的套管失效,建议在浅层稠油热采井中不采用预应力固井技术。     

基础固井地锚提拉套管预应力技术

热注井固井时对套管柱进行预应力处理,可以防止套管在高温注汽条件下的早期损坏。基础固井地锚提拉套管预应力技术,主要是在一次下井的套管柱固井中,使用新型套管地锚,应用内压-提拉法对套管柱施加预应力。辽河油田从1986年开始至1989年,在稠油开采的240口注汽并应用基础固井地锚提拉套管预应力技术,均获得成功,解决了套管预应力固井中的一些技术难题,提高了施工的可靠性。本文介绍了辽河WA-Ⅰ型卡瓦套管地锚的性能和工作原理,简述了基础固井地锚提拉套管预应力技术的工艺流程,给出了有关管柱预应力的计算公式,并进行了实例应用计算。     

基础固井地锚提拉套管预应力技术

热注井固井时对套管柱进行预应力处理,可以防止套管在高温注汽条件下的早期损坏。基础固井地锚提拉套管预应力技术,主要是在一次下井的套管柱固井中,使用新型套管地锚,应用内压-提拉法对套管柱施加预应力。辽河油田从1986年开始至1989年,在稠油开采的240口注汽并应用基础固井地锚提拉套管预应力技术,均获得成功,解决了套管预应力固井中的一些技术难题,提高了施工的可靠性。本文介绍了辽河WA-Ⅰ型卡瓦套管地锚的性能和工作原理,简述了基础固井地锚提拉套管预应力技术的工艺流程,给出了有关管柱预应力的计算公式,并进行了实例应用计算。     

套管预应力固井的新方法

本文提出了"地锚式套管预应力固井新方法",它使全部套管处于均匀预应力状态,然后注水泥固井,可确保热采井的需要和延长热采井寿命。     

辽河油田稠油热采井套损问题及防治

辽河油田是一个以稠油开采为主的油田，稠油产量占总产量的70％。伴随着稠油热采的进行，稠油热采给钻完井技术带来了新的挑战，即在热力开采过程中发生了大量的套管先期损坏的问题。经过大量调查研究找出了影响套管先期损坏的原因。在研究分析造成套管先期损坏原因的基础上，研究了各种预防套管先期损坏的技术，从初期的N80套管、提拉预应力、水泥浆返到井口到现在的热应力补偿器、TP100套管、TP120外加厚套管等的应用。在长期治理热采井套管先期损坏问题中，应用综合治理技术，有效地减缓了热采井套管先期损坏速度。     

稠油热采井套管头

新疆克拉玛依地区蕴藏着丰富的稠油资源,稠油产量约占中国石油新疆油田公司总产量的30％以上。稠油热采工艺是目前稠油开发使用最为成熟的工艺技术,但是,若采用常规的井口装置,可能会导致油井生产过程中出现井口失控上窜、套管受损等情况,严重的则会造成热采井报废,给安全生产带来极大的损失。中国石油集团西部钻探工程有限公司克拉玛依钻井工艺研究院开发研制的稠油热采套管头,部分解决了上述问题。该产品与其他稠油热采配套技术成功应用,实现了稠油热采井安全高效的生产,为油田持续稳定的发展提供可靠的保证。     

组合式套管预应力地锚工具的研制与应用

针对目前稠油热采井预应力固井中地锚抓地可靠性差、定位不准及抗拉力不足等问题, 研制了组合式套管预应力地锚工具。该工具下到预定位置后投球憋压,胀开锚爪,即可提拉预应 力,保证了准确定位;实现了地锚、浮箍、引鞋一体化,可自动灌钻井液;采用3只锚爪均匀分 布,有利于套管居中,提高固井质量。现场应用5口井最大预拉应力达480kN,完全满足预应力 固井施工要求。该工具技术先进、操作简便,具有良好的推广应用前景。     

热采井预压固井技术

计算表明，注蒸汽稠油井如果用常规方法固井，在通常的注汽温度下，套管都因热应力而产生屈服变形。目前现场常用的防止套管热破坏方法不能从根本上解决问题。提出了热采井预压固井技术，即在注水泥结束后，向油层套管施加压力，使套管膨胀。计算实例表明，采用预压固井技术后，热采井在整个生产周期内，套管不但正常，而且还有较大的安全系数。给出了热采过程中，套管内应力的计算模型。     

水平井筛管完井提拉预应力工具的研制

为解决稠油热采水平井开发中套管串受热伸长的问题,研制出一种水平井筛管完井提拉预应力工具,采用水平井筛管上部固井段提拉预应力的完井方法,缓解套管损坏和井口抬升问题。室内和现场试验表明,提拉预应力工具可支撑套管完全离地,安全提拉力达100 t,提拉预应力工具可明显吃入地层,产生有效提拉力,满足水平井筛管完井作业要求。该工具填补了水平井提拉预应力工具的空白,具有推广应用价值。     

热采井套管柱力学分析与软件开发

结合稠油热采井实际工况,分析了在提拉、注汽和热采3个过程中套管柱的受力情况,研究形成了3种状态下的套管柱力学分析计算方法,应用C#程序设计语言开发了软件。计算结果表明,软件计算结果符合工程设计要求,满足热采井固井施工需要,对于热采井固井具有一定的指导意义。     

稠油热采井套管的预应力分析

以暴露于热蒸汽中的目的层套管为研究对象,根据弹性力学理论,首先给出了套管在热应力和非均匀地应力作用下的三轴应力表达式,然后利用对套管施加预应力来降低套管的轴向热应力,使得套管的有效应力控制在相应温度下套管的最小屈服极限内为原则,得到了热采井套管三轴预应力设计方法,并对辽河油田常用的N80钢级套管进行了预应力设计分析,给出了该套管在不同注汽温度和井深条件下所应使用的径厚比及相应的预应力值。研究表明,拉预应力在一定范围内有利于提高套管的安全性,传统的单轴预应力设计方法具有明显的缺陷,建议以后稠油热采井在进行预应力设计时应考虑热应力和实际非均匀地应力的共同作用,以及油层出砂对套管产生的影响。     

水平井空心地锚的研制与应用

针对目前国内现有的预应力固井实心地锚主要应用于直井,不能应用于水平井的现状,研制了水平井空心地锚,用以解决稠油热采水平井在注蒸汽开发过程中出现的井口抬升、井口冒油冒汽等问题。该水平井空心地锚在使用时串接在稠油热采水平井完井管串之中,与筛管顶部注水泥工艺配合,进行提拉预应力作业,不影响目前的钻井固井及后期采油作业工序,且不会影响大井斜段的固井质量。介绍了该地锚的结构、工作原理、性能特点以及技术指标,并对该地锚的锚爪进行了应力分析以及室内抗拉试验,达到了设计指标。该水平井地锚研制成功后,已在胜利油田新春采油厂成功应用,应用效果良好。     

稠油热采井小套管修套技术

结合稠油热采井套损特点、措施挖潜类型及井筒技术状况,开发配套了小套管修套及相关配套工艺技术。该技术具有工艺简单,套损治理彻底,综合成本低,有效期长等优点。河南油田稠油热采井小套管修套技术配套应用了?101.6 mm无接箍小套管,在小修装备条件下提高了套损井修复率;应用化学堵剂固井,提高了固井质量;通过优化小套管下入深度,实现套损治理、预防、层段封堵一体化,提高了套损井修复率,降低了套损井修复费用。该油田现场应用小套管修复套损井62口,工艺成功率100%,阶段累计产油38223 t。     

套管补贴技术在稠油井的应用及效果

稠油热采井的套管错断是热采井套损的主要类型之一,采用套管补贴加固技术是修复套管错断井的一种有效方法。介绍了套管补贴加固修套的工艺原理、技术参数和技术特点。现场应用表明,该工艺技术对热采井套损的修复具有很好的效果。     

海上稠油热采水平井配套技术的研究与实践

稠油热采一直是困扰渤海油田开发的一大难题,为了更好的开发稠油油藏、提高产量,首次开展稠油油藏水平井热采钻完井配套工艺研究。在对埕北稠油油田油藏地质概况分析的基础上,为满足油田热采需要,采用特制套管及高低密度两段式水泥浆固井、梯级筛管加砾石充填防砂完井,实行双重防护井筒安全生产保障。钻完井配套技术及所选择入井的各种器材均满足热采开发要求,现场应用效果良好。埕北稠油油田水平井热采的成功,将为渤海油田进一步大力开发稠油提供技术指导。     

热采井套管三轴预应力设计分析

传统热采井套管预应力设计的基本原则是根据虎克定律，将施加于套管的预应力与套管升温后的轴向热应力叠加，使其控制在相应温度下套管许用的最小屈服极限以下。由于固井水泥环和围岩的作用．套管升温后存在三向热应力，利用对套管施加轴向预应力来降低套管的轴向热应力，使得套管的热有效应力控制在相应温度下套管许用的最小屈服极限为原则，得到热采套管三轴预应力设计方法，采用2种设计方法对NSO、P110钢级套管进行预拉力设计，得到2种钢级套管不同井深位置预应力的临界温度。     

海上热采井套管伸长量分析研究

通过对井筒径向传热过程进行分析,建立热采井井筒温度剖面计算模型,从而获得井筒的温度分布情况,进而分析热采井套管柱力学,计算套管伸长量,为海上热采井实施预应力固井与井口抬升问题提供数据支持。     

辽河油田热采井套损防治新技术

辽河油田稠油热采过程中套管损坏严重。经大量调查研究认为，造成套管先期损坏的原因是：热应力大，油井出砂，API圆螺纹接头和偏梯形螺纹接头不适合热采井要求，水泥封固质量不好，水泥环空段套管易变形，隔热管和隔热措施不力。采取的措施有：提拉预应力，用N80偏梯套管取代普通套管，使用热呆专用水泥返到井口．用良好的隔热管。治理后热采井套管损坏虽有所下降，但套管先期损坏依然严重。采取的新措施主要是：用热应力补偿器减少注蒸汽时套管应力，用TP100H套管以增强抗热变形能力，用TP120TH外加厚套管解决油层套管因出砂和射孔引起的套管轴向应力问题。经过长期的研究与实践，减缓了热采井套管先期损坏速率。参13     

新型泡沫水泥的研究与应用

介绍了化学充氮新型泡沫水泥的室内研究结果、固井工艺技术以及在低压易漏井、长封固段井和稠油热采井的应用效果。结果表明,该新型泡沫水泥具有密度低、稳定性好,导热系数低等特点,施工方便,应用范围广。