国外固井胶塞研究新进展

为降低水泥浆受污染程度,提高钻井效率及固井质量,近几年不断有新型胶塞被研制应用。介绍了国外4种新型固井胶塞,即,套管固井防转固井胶塞、尾管固井多胶塞系统、尾管悬挂-分级注-封隔器联合固井4塞系统、深海套管固井海底释放塞系统的结构特点和工作原理,可为国内胶塞的研制、改进和创新提供参考。     

整体硫化式钻杆胶塞的研制与应用

在尾管固井工艺技术以其极大的经济和社会效益得到广泛应用的同时,也伴随着诸如钻杆胶塞失效 导致的固井留高塞等事故的发生,不仅增加了作业成本,还可能导致固井失败,使得前期巨大的投入功亏一篑。为 此,笔者通过对传统钻杆胶塞的结构和导致胶塞失效的原因进行分析,发现传统钻杆胶塞存在胶塞皮碗和本体提 前脱离、胶塞导向头下行速度加快、提前与尾管胶塞复合的弊端,从而出现诸如水钻井液替空、尾管“灌香肠”与留 水泥塞导致环空返高不够、地层漏封等事故的发生。为有效解决胶塞失效导致的尾管固井事故的发生,最大程度 减少作业成本,提高固井质量。研制了一种整体硫化式钻杆胶塞,它彻底改变了传统钻杆胶塞“分体式”的结构,有 效规避了作业风险,在新疆塔河油田、四川西南油气田等地区１００多口深井、超深井尾管固井施工中得到成功应 用,显示出其广阔的推广应用前景。     

使用四胶塞法可提高尾管固井质量

尾管固井资料统计，长尾管井（大约１０００ｍ）的固井质量差，更长的尾管（长达２０００ｍ）固井水泥浆被污染更为严重，以致水泥浆不可能凝固。用四胶塞法（两组复合胶塞）固井成功率远比双胶塞法固井成功率高，在尾管头部和浮箍（或浮鞋）处的水泥试样中水泥重量百分比大于９０％，并且不涉及尾管长度。文中论述了四胶塞法固井方法的研究、改进及现场试验。     

尾管固井前称重钻具带回压阀装置

钻井进入气层后,每趟入井钻具必须带回压阀,而尾管固井前的钻具称重时需通胶塞,要同时满足2项技术要求。为此,尾管固体前称重钻具带回压阀装置开发研制成功,解决了这一技术难题,并在现场施工作业中首次使用成功,获得了有关专家的认可和好评,为固井安全作业提供了重要的技术支撑尾管固井前称重钻具带回压阀装置@吴月先     

尾管固井技术中胶塞失效分析

对尾管固井施工中钻杆胶塞被卡死、胶塞损伤与复合后尾管胶塞未释放等3种典型胶塞失效案例进行分析,找出了失效的原因,并提出以下改进措施及建议:减少胶塞下行时环境内的固相沉积与脱落,增加通径规刮刷功能,以去除钻杆内壁附着物;提高胶塞综合性能,如耐温性能、冲击强度和皮碗橡胶扯断强度等,防止胶塞在替浆过程中损伤,尽量避免送入工具及尾管柱内径变化较大与直台阶;当钻杆胶塞与尾管胶塞复合时,应根据尾管胶塞剪钉的剪切压力合理优化顶替排量,确保剪断尾管胶塞剪钉。     

一次成功的补救注水泥作业

莫２井在泥浆密度大于水泥浆密度的情况下进行尾管补救注水泥作业，采用预置中空胶塞的办法并设计了独特的回接插入装置使注水泥获得成功。     

BH系列尾管悬挂器在老井挖潜中的应用研究

二连油田在阿南和蒙古林区块的开发井以ø139.7 mm套管完井方式居多,在近几年老井挖潜改造的悬挂器固井施工作业中,遇到小间隙井眼固井施工困难的问题。为满足开发需要,引进了渤海钻探公司研发的BH-XGY系列ø139.7 mm带顶封装置的尾管悬挂器。该悬挂器针对二连油田小间隙井眼的固井施工,从锥套结构导流设计、钻杆胶塞和尾管复合胶塞结构优化方面入手,改进了多项结构。通过理论计算和现场应用对比分析,解决了二连油田小间隙井眼固井作业中井筒循环压力高、胶塞碰压难、固井质量不高的技术难题,在现场施工中取得了良好的效果。     

尾管漂浮减阻系统设计

随着深海及非常规油气田的不断勘探开发,大位移井、长水平井尾管悬挂器固井时,经常发生尾管下放遇阻及不到位现象.文中通过将套管用漂浮减阻系统与尾管悬挂固井技术结合,优化结构,设计出一套适用于尾管固井的漂浮减阻系统.采用新型密封形式,并设计尾管漂浮下入专用双级胶塞,优化各级剪钉剪切压力,设计专用防转结构,保证尾管漂浮下入的安...     

?273.1 mm无限极循环尾管悬挂器在元坝气田的应用研究

元坝气田?273.1 mm尾管固井时因裸眼段长、环空间隙小和尾管段长,导致尾管难以下到设计位置、中途开泵受限和替浆计量困难等技术难点。在分析地质状况、井眼条件和工具功能等因素的基础上,采用了具有压力平衡机构、卡瓦内嵌结构的无限极循环尾管悬挂器及配套胶塞系统,并制定了针对性的尾管下入措施。元坝气田7口井应用了无限极循环尾管悬挂器,实现了中途循环解阻,解决尾管难以下到设计位置的问题,尾管到位率100%,胶塞复合信号明显,实现了精准替浆作业,碰压率85%。研究结果表明,元坝气田?273.1 mm尾管固井采用无限极循环尾管悬挂器效果显著,该尾管悬挂器为元坝气田大尺寸、长裸眼段的尾管固井提供了有效的技术手段,具有一定的推广应用价值。      

复合钻杆胶塞解决超深井尾管固井碰压问题

为了解决塔河油田尾管固井由于不能确保碰压而采用平衡法固井留水泥塞过长的问题，设计了一种分体式复合钻杆胶塞。该胶塞由上胶塞(Ф127mm、空心)、下胶塞(Ф89mm)、密封圈、销钉、导向头及卡簧组成，上胶塞与下胶塞通过销钉连接在一起。上胶塞针对Ф127mm钻杆内钻井液的顶替，下胶塞针对Ф89mm钻杆内钻井液的顶替。替浆时，复合胶塞在Ф127mm和Ф89mm钻杆连接处分离，下胶塞继续在Ф89mm钻杆内运行，直至与尾管挂处的套管胶塞复合。现场试验表明，采用复合胶塞固井能够确保碰压，缩短水泥塞，从而减少了扫水泥塞时间(由过去的平均50h缩短到现在的不到10h)，而且改善了固井质量。     

国内尾管固井完井技术现状

介绍了小井眼固井、尾管先期防砂完井、尾管回接固井、旋转尾管固井、膨胀套管完井和尾管钻井等6种新兴的尾管技术.分析了特殊卡瓦式悬挂器、尾管回接装置和膨胀式悬挂器等3大类尾管完井工具研究现状.建议在尾管完井中采用特殊尾管和新兴的完井方式,并采用多手段提高尾管固井质量.指出尾管悬挂器应向多功能化、简单化和可靠性方向发展.     

尾管碰压工艺在深井尾管固井中的实践

尾管固井最大的缺点就是要钻水泥塞,为此,辽河石油勘探局钻井一公司和华北油田钻井研究院合作,进行碰压固尾管工艺的研究和深井现场试验,达到了固尾管后不留水泥塞的目的。文中介绍了尾管悬挂器的改进和碰压固尾管工艺,认为悬挂装置挂得住、倒得开、大小胶塞组合好、密封套密封好、能顺利提出,是碰压固尾管成败的关键;小钻杆通径、称重、测扭矩、计算收缩距等是成功的保证。     

深井、大斜度井尾管悬挂固井工艺

针对深井、大斜度井尾管固井风险高、技术复杂、施工难度大、质量要求高等特点,研制了一种液压-机械联作式自动脱挂尾管悬挂器以及固井工艺,介绍了该悬挂器的结构、工作原理、性能特点。该悬挂器采用液压剪销坐挂、自动脱挂,双胶塞碰压顶替的工作方式,可实现坐封、脱挂、碰压、冲洗连续施工,允许大幅度上提、下放、旋转套管及中途循环钻井液,能够有效解决深井、大斜度井尾管固井坐挂难、倒扣难、留水泥塞等技术难题。通过15口井的现场应用,表明该工艺可提高尾管固井质量、缩短钻完井时间、降低成本、减少井下钻具事故,有进一步推广的价值。     

泽74-1X井尾管固井技术

泽74-1X井是利用原上部井眼进行侧钻的1口重点评价井,井身剖面为"直增稳降直"五段制定向井。完钻井深3860m,进入潜山5m,最大井斜41.46°,最大井眼曲率11.03(°)/30m,水平位移574.21m。在?215.9mm井眼内下?177.8mm尾管先期完井,尾管实际下深3859.8m,尾管全长1852.49m,属于超长封固段小间隙井下尾管固井范畴。介绍了下套管固井存在的技术难点,针对该技术难点,优选了水泥浆体系,采取了合理的下套管固井措施。该井固井的成功为今后同类井的固井提供了有益的经验。     

复杂井况下短轻尾管丢手技术研究与应用

尾管固井发生丢手失败会造成重大损失,严重时会导致油井报废。对于超深井、大斜度井中的短轻尾管固井,由于尾管短,浮重轻,摩阻大,丢手判断和丢手都非常困难,发生丢手失败的风险很大。研究了一套在超深井、大斜度井等复杂井况下,有效保证短轻尾管丢手成功的工艺技术,对降低短轻尾管固井施工风险,节约钻井成本具有重要意义。在分析影响尾管固井丢手因素的基础上,分析了非常规短尾管固井技术的适用性,提出了一整套有效保证短轻尾管固井丢手成功的技术措施,并以TP188X井短轻尾管固井施工为例,介绍了该井的丢手判断施工过程。对复杂情况下短轻尾管固井的安全操作具有指导作用。     

随位自动脱挂尾管悬挂器的研究与应用

针对现用尾管悬挂器倒扣困难, 不能活动套管, 以及液压式悬挂器不能循环操作和容易造成提前坐挂等问题, 研制了ＳＺ—Ｉ型随位自动脱挂尾管悬挂器。这种悬挂器具有随位悬挂、自动脱挂、上下活动和旋转套管、不钻水泥塞和可进行尾管回接等多种功能。３０ 多口井的现场应用表明, 悬挂器操作简便, 性能可靠, 固井质量合格, 所有试验数据均符合设计要求, 平均每口井可节约直接钻井成本１５ 万元以上。这种悬挂器还可用于大斜度井、水平井、小间隙井以及老井侧钻井。     

尾管插管固井工艺

尾管固井用双胶塞时,易憋泵和替空;不用胶塞时,常常要上小钻具钻水泥塞,不论采用哪种方法,都要承担很大的风险。尾管插管固井工艺仍用尾管悬挂器,但在尾管原阻流环位置加有双作用阻流环总成,在悬挂器中心管下面接有插入管,可通到阻流环以下。注水泥时,水泥浆经插入管返至尾管环形空间,不与尾管内壁接触;注完水泥替钻井液时,插入管内要留200~300m水泥浆,然后将插入管提至阻流环以上,把水泥浆循环出来,保证不会替空,尾管内也不会留水泥塞。经现场应用,取得了很好的效果。     

国内特殊尾管悬挂器研制现状与发展趋势

为适应水平井、分支井、大位移井、小井眼井以及复杂井眼条件下的尾管固井要求,近几年不断有新型尾管悬挂器被研制应用。这些新型尾管悬挂器包括:可有效解决尾管重叠段封固质量差和油气水窜的集尾管悬挂器、封隔器于一体的尾管封隔悬挂器及其回接装置;具有液压、机械2种坐挂功能的双作用尾管悬挂器;用于深井钻井中的超大尺寸、重负荷尾管悬挂器;适用于老井和套管开窗侧钻井的小尺寸尾管悬挂器;防止CO2、H2S气体腐蚀的特殊尾管悬挂器以及水平井尾管悬挂完井系统等。这些特殊尾管悬挂器在国内陆上和海上油田的应用中,均取得良好效果。介绍了其研制及应用概况,并就其发展方向提出了建议。     

塔里木探区固井技术

我国新疆塔里木探区采用国外先进的固井技术,如分级注水泥器、悬挂器及新型水泥添加剂等基本解决了深井、超深井和盐岩层井固井中所面临的技术难题,使固井质量合格率达100%,优质率逐年提高。     

生产尾管固井技术优化及其在渤中25-1油田中深丛式井的应用

渤中25-1油田沙河街组油藏属于中深层高温高压油藏,制约了常规尾管固井技术的应用。对生产尾管固井技术进行了优化,解决了中深丛式井生产尾管固井作业安全、质量与时效之间的矛盾,实现了非钻机时间候凝和电测固井质量,显著提高了钻井作业时效。该项技术成果对于渤海中深层油田的开发具有重要意义。