套管径向变形可修复界限研究

由于缩径变形套管的最小可修复内径没有明确值,导致采用胀管器整形时容易造成套管二次伤害。在分析胀管器冲击整形作用机理的基础上,根据缩径变形套管的整形工艺,利用ANSYS/LS-DYNA动力有限元程序编制了确定缩径变形套管可修复最小内径的计算程序。以钢级P110、φ139.7 mm不同壁厚套管为例,计算了不同缩径量下的最小修复内径,并根据计算结果绘制了缩径套管内径与胀管器规格对应图版。对计算结果进行了评价分析,结果表明,采用高效胀管器修复缩径套管时,最小修复内径取决于套管的屈服强度和需要达到的最小通径,为了达到所需的最小通径,需要在最小修复内径基础上换3~4种规格的胀管器。在中原油田文95-86井的应用表明,根据计算出的最小修复内径修复缩径套管,可以在保证不伤害套管的前提下提高修复缩径套管的成功率。      

套管机械整形及加固技术在河南油田的应用

河南油田每年新增大修井60多口，其中套管变形井20～30口，套管变形井的增多影响了油田的开发效果。利用机械整形及补贴加固技术对套管变形井进行修复，在整形后期应用了高效短锥面长柱面复合领眼铣锥技术，并对整形后的油水井采用了配套小直径堵水、分层注水工具。该修复工艺投资小，效果好，产生了良好的经济效益。     

考虑残余应力的套管整形修复尺寸界限研究

变形套管经冲击整形后套管内存在残余应力,为了真实模拟套管冲击整形过程,探讨套管整形修复尺寸界限,采用ANSYS软件建立了变形套管冲击整形非线性接触三维有限元模型。以P110钢级、壁厚12.65 mm的177.8 mm(7 in)套管为例,分别对不考虑套管残余应力和考虑套管残余应力2种情况进行研究。研究结果表明,考虑残余应力的套管整形修复尺寸界限比不考虑套管残余应力的套管整形修复尺寸界限减小了4 mm,且考虑残余应力的套管整形修复尺寸界限与试验结果更接近。该研究结果为套管整形修复技术提供了理论参考,对于现场套管整形修复作业有一定的理论指导意义。     

考虑残余应力的套管整形修复尺寸界限研究

变形套管经冲击整形后套管内存在残余应力,为了真实模拟套管冲击整形过程,探讨套管整形修复尺寸界限,采用ANSYS软件建立了变形套管冲击整形非线性接触三维有限元模型。以P110钢级、壁厚12.65 mm的177.8 mm(7 in)套管为例,分别对不考虑套管残余应力和考虑套管残余应力2种情况进行研究。研究结果表明,考虑残余应力的套管整形修复尺寸界限比不考虑套管残余应力的套管整形修复尺寸界限减小了4 mm,且考虑残余应力的套管整形修复尺寸界限与试验结果更接近。该研究结果为套管整形修复技术提供了理论参考,对于现场套管整形修复作业有一定的理论指导意义。     

油田套管整形多用式胀管器的研制与应用

针对目前油田最常用的套管修复工具都存在一定使用局限性的问题,研制出一套油田套管整形多用式胀管器。该胀管器在结构上进行了重新设计,由5级胀管器和4个钻铤相组合,按照胀管器从小到大顺序逐级连接,利用现有下钻杆方式完成套管内1次变形量在10 mm的整形施工任务,使修井作业整形施工1次成功,满足了油水井增产措施的需要。现场应用表明,2年来应用该胀管器完成套管整形施工5井次,整形成功率100%,该胀管器运行平稳,满足安全生产需要,极大地简化了作业施工程序,缩短了施工工期,提高了生产时效。     

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。     

套管机械整形及加固技术在河南油田的应用

河南油田每年新增大修井60多口,其中套管变形井 20~30 口,套管变形井的增多影响了油田的开发效果。利用机械整形及补贴加固技术对套管变形井进行修复,在整形后期应用了高效短锥面长柱面复合领眼铣锥技术,并对整形后的油水井采用了配套小直径堵水、分层注水工具。该修复工艺投资小,效果好,产生了良好的经济效益。     

套管修复技术在中原油田的应用

套损井修复是修井工艺中一项关键技术也是一个难题,目前套管轻微变形井(内通径大于100mm),通过胀管整形、磨铣打通道,可基本修复,但对套变严重井、套管错断井修复成功率较低。文章阐述了中原油田套损井状况、中原油田套损井修复技术状况及套管检测技术在套损井修复中的应用,介绍了中原油田套损井修复状况。     

套损井爆炸打通道技术工艺

针对大庆油田开发进入高含水开采阶段，油水井套管损坏显著加快的实际情况，介绍了套损井爆炸打通道工艺技术。大通径（Ф90mm以上）套损井通过爆胀整形工艺技术实现套损修复，对小通径及坍塌错断井通过爆炸穿孔工艺技术配合钻铣工艺进行整形。该工艺实现了对变形损坏的套管进行整形修复的目的。     

套管整形修复技术研究及应用

针对晋45断块油水井套管因受膏岩层非均匀载荷挤压套管变形的实际情况,地面进行了标准套管与变形套管的爆炸胀形试验、爆炸整形对套管材质的影响试验,研制了适用于3500m以内井深的爆胀器材和施工工艺,该技术利用电缆或油管传输将炸药下放到变形位置引爆而达到整形目的。经对晋45断块12口井43井段进行爆胀整形修复施工,成功率100％。     

含水泥环的变形套管修复过程实验

油气田现场经常凭经验确定旋压整形器修复变形套管所需的修复力和扭矩,而不合理的整形力或扭矩容易造成变形套管和周围水泥环的二次损伤及卡钻事故。为此,在YAW-200压力试验机上分别制作了无水泥环(水泥环完全损伤)、水泥环部分损伤和水泥环未损伤等3种类型的P110SS变形套管,并采用?126 mm和?133 mm的2种旋压整形器对3种变形套管进行整形测试,得到了变形套管整形所需的整形力和修复扭矩、变形套管回弹量的测试数据。实验结果表明:(1)修复过程中整形力与扭矩整形时间的关系密切——弹性变形阶段,随修复时间增加环向应变呈线性增加,整形力和扭矩早期呈缓慢增加后期保持不变,塑性变形阶段套管开始屈服,随修复时间增加环向应变呈非线性增加,整形力和扭矩急剧降低,直到整形工具通过变形套管,直到整形力和扭矩降低到最低为止;(2)修复后的回弹量不可避免且较大(2.90~3.04 mm),表明水泥环的损伤程度对变形套管的修复具有较大影响;(3)水泥环未损伤的变形套管修复所需机械载荷大于水泥环部分损伤变形套管所需机械载荷,带水泥环变形套管修复所需机械载荷大于无水泥环变形套管所需的机械载荷。     

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。     

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。     

套管强度余量在油气井固井中的应用

套管强度性能受多种因素的影响，如何确定套管强度余量及其大小，是一个难题。通过对近几年国产套管实物试验数据的统计，采用与API套管强度额定值相比较的方法，对套管强度余量的主要影响因素钢级和壁厚进行了分析。统计检验分析表明，国内主要套管生产厂的API套管强度性能趋于稳定达到较高水平，存在高于API额定值的强度余量。现场应用表明，采用套管强度余量设计管柱时，应对套管进行全面的实物试验评价。     

■241.3 mm井眼等井径膨胀管封堵技术研究与评价

等井径膨胀管可作为临时套管为深部复杂地层构建临时井壁,实现复杂地层无内径损失的机械封堵作业,封堵后仍保持原有井身结构,为深井安全穿越复杂地层提供一种新的技术方案。文章在介绍等井径膨胀管系统的结构设计和技术原理基础上,重点从膨胀管材优选及应力分析、膨胀螺纹结构设计和变径膨胀锥优化设计三方面对系统关键技术进行研究,通过室内性能评价和全过程井下试验,验证了系统的功能和工艺的可行性。现场应用时,井下电视影像显示：等径膨胀后管体及螺纹仍具有良好的完整性和密封性,内径达245 mm,作为临时技术套管封堵地层,满足■241.3 mm钻头安全下入及钻井服役要求,为复杂地层等井径封堵应用奠定了基础。     

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。     

陕甘宁盆地中部气田井身结构的优化选择

陕甘宁盆地在勘探过程中,逐步优化井身结构,形成现在的?273mm表层套管下深500m,封住上部的水层、易斜层和漏层,然后下?177.8mm油层套管后期完成。本文论证了选择井身结构的重要性和可行性,介绍了长庆油田经过几年技术攻关,解决了在3000m的多层系、多压力系统的长裸眼井段内,安全、快速又能保护产层的钻井、完井技术。作者认为,优化后的井身结构,不仅是当前经济、有效地开发陕甘宁中部气田的最佳选择,而且也为后期套管腐蚀的修复和回采接替资源层留有余地。     

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...     

钻杆接头PT100耐磨带的敷焊工艺与应用

在深井、超深井、丛式井、大斜度井、水平井的钻井过程中,套管经常被磨穿,造成严重损失,因此对钻杆接头耐磨带提出了更高要求。针对钻杆接头耐磨带现状,开发出新型钻杆接头耐磨带材料PT100及其敷焊工艺。新型钻杆接头PT100耐磨带在钻井应用中表明,(1)与钢质钻杆接头相比,套管磨损减少86％;(2)与碳化钨耐磨带的接头相比,套管磨损降低76％;(3)在大斜度井中,由于摩擦系数减小,大大降低了钻具旋转阻力,扭矩增大30％,节省材料消耗10％;(4)在裸眼钻井环境下,更大程度地保护钻杆接头,减小磨损。     

局部载荷对页岩气井套管变形的影响

对四川盆地长宁区块页岩气水平井固井质量的分析结果认为:压裂过程的温度应力及由套管内压周期性变化导致的局部载荷是页岩气井套管变形的主要因素。为此建立了套管在局部载荷作用下应力计算模型,借助有限元数值方法分析了该区块目前使用的套管在局部载荷作用下的受力与变形情况,并讨论了在局部载荷线性增加时,局部载荷范围、套管壁厚、套管外径对现场使用的P110套管受力与变形的影响。结果表明:①载荷范围为45°时的套管变形最大,增加套管壁厚及减小套管外径有利于减小套管变形;②局部等效载荷为40 MPa时的套管径向变形量为4.8 mm,且套管壁厚应大于13 mm才能保证套管不发生屈服变形。通过对现场页岩气井数据的分析,考虑局部载荷作用,认为该区块目前使用的套管壁厚不能满足要求,需要增加壁厚。结论认为,为防止局部载荷的产生、减小套管变形,需要优化井眼轨道设计以合理钻遇天然裂缝发育的岩层,提高固井质量。该研究成果对于页岩气水平井套管设计具有参考价值。