水平井和侧钻水平井筛管顶部注水泥完井技术

提出了水平井和侧钻水平井筛管顶部注水泥技术,改变了常规的水平井筛管完井工艺中筛管顶部套管(尾管)不注水泥、外部环空彼此窜通的状况,为射孔开发筛管顶部过渡段油层、可靠密封过渡段水层提供了条件;研究了筛管-管外封隔器-盲板-分级箍和管外封隔器-盲板-分级箍悬挂器两套工艺,分别实现了水平井和侧钻水平井的筛管顶部注水泥固井,对20口井进行了现场试验,取得了较好的效果.     

筛管顶部尾管注水泥技术在埕北326A-支平1井中的应用

埕北326A-支平1井利用水平井控制泄油面积较大的优势,高效开发东营组埕北326块含油砂体.为减少油层污染、探明油藏储量,地质部门对本井的固井完井方案提出了一些特殊要求.主井眼采用筛管配合盲板,上部加管外封隔器串接分级箍、自封式悬挂器配套的筛管顶部注水泥固井工艺,分支井眼采用裸眼完井.施工工艺上需先坐挂悬挂器,然后涨开封隔器,再憋开分级箍建立循环,然后悬挂器倒扣丢手甩掉尾管再进行固井作业,固井结束后需先关闭分级箍,然后再胀封悬挂器自带的封隔器,然后起出悬挂器中心管循环出多余水泥浆.该井管串复杂,入井工具、附件多,各工具之间的工作压力梯度匹配较难,给固井施工带来极大挑战.埕北326A-支平1井顺利完成固井作业为类似井的完井探索出一条新路子.     

ECP在完井固井工艺中的应用与分析

为保证固井质量,胜利油田在高压井、漏失井、复杂井、多套压力层系井的完井固井工艺中采用了套管外封隔器。在使用中,不断改进结构,并研制开发新型管外封隔器,改善了密封效果,满足了复杂油藏的开发和特殊工艺完井的需要。文中综述了应用情况,分析了存在的问题,针对更加复杂的油藏和多样的完井方式,提出了研究新型结构和特殊功能的封隔器的必要性,以满足老油田深层次开发完井固井的需要。     

尾管悬挂器

目前国内用于水平井油层专打悬挂筛管完井工艺,多采用固井悬挂器加管外封隔器及配套工具组合,以实现悬挂筛管和密封油套环空的目的。在施工过程中,首先将尾管悬挂器、管外封隔器、配套工具、套管和筛管丢人井内;再下胀封钻柱,进行反替泥浆、油层保护液或酸洗油层等工艺;然后,钻柱内投球憋压胀封封隔器,密封油套环空,提出胀封钻柱,即可完井。该工艺的弊端是：为方便丢手,悬挂器一般坐挂在75°的井斜范围内,重合段长,不经济;施工工艺繁琐;悬挂器无解封装置,一旦遇到特殊情况,中途坐挂,无法解封,只能磨铣。     

完井修井膨胀悬挂器的研制与应用

针对常规尾管悬挂器的不足,开发出膨胀悬挂器技术。该技术采用了钢管膨胀及高强度橡胶材料作为密封悬挂机构,没有卡瓦机构,集尾管悬挂器及封隔器于一身,解决了尾管头漏失的问题,且内通径远大于尾管内径,相对于常规尾管悬挂器具有诸多的技术优势,是尾管完井技术的最新发展方向。对膨胀悬挂器的膨胀过程进行了有限元分析,对摩擦系数与膨胀压力的关系进行了研究,得出了膨胀压力与摩擦系数的数学表达式。橡胶筒所能提供的悬挂力大小是衡量膨胀悬挂器性能的一个重要指标,对膨胀压缩后的密封橡胶筒所能提供的悬挂力进行了力学计算;对膨胀悬挂器的工作原理及技术特点进行了论述,介绍了膨胀悬挂器尾管完井技术、膨胀悬挂器悬挂小套管修井技术和膨胀管外封隔器悬挂小套管修井技术的技术优势。在永3-侧87、义11-47等21口井对膨胀悬挂器技术进行了现场应用。     

国产旋转尾管悬挂器在国内的首次应用

旋转尾管悬挂器在海上和陆上油田使用广泛并取得较好效果，但该工具及其附件均为国外公司提供，国内研制的产品因各种?因一直没有在现场应用。介绍了国产旋转尾管悬挂器的结构特点和旋转尾管固井施工程序，根据东辛油田辛176断块难点，选择使用国产旋转尾管悬挂器并进行了相关计算，阐述了现场操作流程及固井施工过程。现场应用表明，胜利油田在东辛断块复杂井辛176-斜16井的尾管完井中，采用国产旋转尾管悬挂器固井施工，旋转正常，性能可靠，固井质量优良。     

高性能尾管悬挂器关键技术

针对深井与复杂井尾管下入难度大、尾管重叠段封固能力低等问题,研制了具有坐挂、旋转、封隔等功能的新型尾管悬挂器。在旋转封隔尾管悬挂器整体结构设计的基础上,开展了轴承、扭矩传递、高压封隔等关键技术研究。利用ABAQUS软件分析了重载轴承、扭矩套及封隔器锁紧机构的应力和应变情况,据此优化了结构和设计参数,并通过试验验证了各部件的性能。地面试验表明,轴承在800 k N的载荷作用下,旋转寿命达到55 h,扭矩传递装置抗扭达到41 k N·m,高压封隔器耐温达150℃、耐压达70 MPa。在星火101井的现场试验中,取得了坐挂、丢手、旋转尾管及封隔器坐封等作业的一次性成功。该井固井质量优质率达到了75.6%,尾管固井质量相对邻井有明显提高,高性能悬挂器结构设计的合理性和可靠性得到验证。     

膨胀式尾管悬挂器在高压气井固井中的应用

固井作业中的环空漏失是高压气井及异常高压气井固井作业中所面临的难题,常规边漏失边固井的现场固井技术无法使固井质量得到有效保障,给后期开采作业带来安全隐患,甚至导致部分井的报废。鉴于膨胀管技术的进展及其优势,介绍了膨胀式尾管悬挂器的结构组成、工作原理与技术特点,并结合塔里木油田迪那2 8井的固井实例,分析了膨胀式尾管悬挂器在异常高压气井固井中的应用效果。结果表明,在异常高压气井应用膨胀式尾管悬挂器固井不仅质量良好,而且可以彻底解决卡瓦式尾管悬挂器在固井中的环空泄漏问题,施工工艺简单,安全性更高。该技术的应用为异常高压气井固井提供了新的途径。     

强水敏油藏水平井尾管完井固井新工艺

针对强水敏稠油油藏郑408岩体的固井难点，采用水平井尾管完井防砂筛管油层顶部注水泥、特殊附件辅助完井固井工艺。此工艺集尾管悬挂工艺、分级注水泥工艺、管外封隔器完井工艺、筛管防砂完井工艺于一体，既可以满足避免强水敏污染、保护油层，又能满足热采的要求。在胜利油田第1次成功应用，证明了使用该工艺和工具可有效开发强水敏稠油油藏，达到提高复杂油藏的开采效率的目的。     

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。     

大尺寸重负荷尾管悬挂器的研制与应用

尾管固井可降低固井成本、提高固井质量,随着井深的增加和井身结构的变化,大尺寸尾管固井作业越来越多,其应用的成败直接影响着固井的质量。目前国内所用的大尺寸尾管悬挂装置多为进口产品,成本较高,为此,研制了SSX-A型?339.7mm×?244.5mm双锥双液缸液压尾管悬挂器。通过室内性能测试和现场成功应用表明,该悬挂器结构合理、性能可靠,具有悬挂负荷大,倒扣丢手操作简单易行,密封机构可随送入工具一同提出,不需下钻钻除等特点,各项技术指标达到国外同类产品水平,具有广泛的推广应用前景。     

深井、超深井短尾管安全丢手关键技术研究

为提高深井、超深井短尾管固井施工的可靠性,针对深井、超深井摩阻大、短尾管固井悬挂尾管短和质量轻等原因造成的丢手不易判断的问题以及摩阻大造成的丢手困难的问题,通过采用尾管牵制技术及尾管悬挂器卡瓦内嵌技术,使尾管具有反向锚定锁紧及解锁功能,为短尾管提供附加载荷,便于现场施工安全丢手;制定了现场施工工艺流程,通过合理设计各级动作启动压力值,最终形成了适合于深井、超深井的短尾管安全丢手关键技术。该项技术已在塔河油田、青海油田及冀东油田等地区累计应用了72井次,成功率100%,应用最深井深为7271 m,最小规格为177.8 mm×Ф101.6 mm,尾管质量最轻仅为4.4 t。应用结果表明,该项技术有助于实现尾管悬挂器坐挂、丢手操作一次性成功,提高了短尾管固井施工的可靠性,为深井、超深井短尾管固井提供了有力的技术支持和施工保障。     

尾管悬挂器喇叭口清洗技术及应用

针对尾管固井碰压后悬挂器喇叭口残余水泥致使电测遇阻等问题，研制出了悬挂器剌叭口清洗装置。该装置与稀释分散水泥浆的ＦＮ清洗液配合使用，能避免尾管固井碰压后下钻通井清洗喇叭口作业，从而保证电测和采油等后续作业的顺利进行。辽河油田现场应用表明，该装置操作简便，性能可靠，效益显著     

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。     

利深101井完井固井工艺技术

利深101井是在胜利油区利津洼陷深层的勘探有重大发现的新利深1井之后,为了进一步探明济阳坳陷深层油藏含油气规模而设计钻探的一口评价探井。设计井深4400m,钻进过程中,克服了盐膏层、易坍塌等复杂地层、富含硫化氢气体等难题,在加深钻进65m之后,又有了重大发现。为保护新发现的油层和白云岩储气层,采用了尾管完井和筛管顶部注水泥固井工艺。通过优选悬挂器、分级箍、封隔器等特殊工具,优选加重抗高温水泥浆体 体系,精细组织施工,顺利完成了固井施工,达到了甲方的要求。该井的完井固井工艺及其措施,为胜利油田和中石化在新区、新带、新层领域的油气风险勘探提供了宝贵经验。
     

新型高压水泥头的研制

针对深井、超深井的固井特点及其特殊要求，研制了系列新型高压水泥头。该系列水泥头由顶盖、本体、胶塞指示器、挡销、平衡管等部件组成，具有主要承力件强度大、新型平衡管更易于拆卸和保养等特点。同时该系列水泥头选用高强度材料，采用最优化设计方法设计，运用实体设计模拟软件进行模拟，达到更为安全可靠的目的。该系列水泥头已在塔河、胜利、华北等油田广泛应用，并取得了良好的应用效果。     

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。     

NYSSX-C型内嵌卡瓦液压丢手式尾管悬挂器

在水平井、大位移井及小井眼井等井中,常规尾管悬挂器在使用中会出现入井困难、过流面积受限及承载能力偏低等问题。鉴于此,研制了NYSSX-C型内嵌卡瓦液压丢手式尾管悬挂器。该悬挂器改传统悬挂器卡瓦与锥体之间直接楔形的受力方式为周向受力的复合受力方式,并同时具备液压丢手和机械丢手功能,可靠性和适应性更强。现场应用结果表明,该尾管悬挂器下套管及送入钻具连续顺利,摩阻正常;坐挂、丢手、憋通球座全部通过憋压控制实现,压力明显;坐挂前后循环排量、压力几乎无变化,各项施工技术指标全部达到预定值。