塔深1井非常规系列尾管悬挂器的设计与应用

塔深1井井深8408m，是亚洲第一垂直深井。该井井下条件复杂，Ф273．1mm、Ф206．4mm、Ф139．7mm三层套管固井都存在封固段长、环空静液柱压力大、施工泵压高、上下温差大、环空间隙小等难题，加之该井采用了非常规系列井身结构，需要应用特殊扣形的非常规系列尾管悬挂器，且要求适应小间隙条件、悬挂负荷大、抗温能力强。为此，研发了新型非常规系列尾管悬挂器，并改进固井工艺、优化固井设计、细化固井操作，保证了该井三层尾管固井施工的顺利完成，且固井质量合格，初步形成了适合塔河油田长封固段小间隙超深井的尾管固井技术，同时把我国特殊固井工具的研制和应用水平提升到了一个新的高度。     

液压——机械双作用尾管悬挂器的研制与应用

尾管悬挂固井技术在解决复杂井钻井作业问题中发挥了巨大的作用。但是,常规尾管悬挂器在复杂井的应用中尚存在一定局限,其主要问题是坐挂成功率不能得到有效保证。为此,研制成功了新型的液压-机械双作用尾管悬挂器,该悬挂器是同一套装置具有2种可选择的坐挂方式,从而大大地提高了坐挂可靠性。文中介绍了其结构原理、地面试验、现场试验情况。     

新型耐高压封隔回接插头的研制与应用

针对常规回接插头密封不严的问题研制了一种新型尾管封隔式回接插头，它同时具有回接、封隔两种功能，具有双保险的密封功效。进行了胶筒的压胀试验、接触应力的测试等多项单元试验。分析了胶筒的密封机理、松弛规律。样机试制后，分别进行了密封单元试验、机构功能试验及整体台架模拟试验，各项性能指标全部达到设计要求。在四川、胜利、渤海等油田和地区的现场应用表明，该封隔回接插头结构合理．密封可靠。操作简便，有效解决了回接固井过程中的气密封难题．具有极大的推广应用价值。     

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。     

中国石化固井技术进展及发展方向

近年来,中国石化持续加大了深层超深层油气、页岩气和致密油气的勘探开发,为满足油气勘探开发需求,研制开发了自愈合、纳米液硅、温度广谱性等高性能新型油井水泥外加剂,开发了具有自身特色的抗高温、高密度和低密度（两高一低）以及弹塑性水泥浆,形成了超深井高温高压固井技术、页岩油气固井技术以及超长封固段大温差固井配套技术,基本满足了复杂地质条件下的 固井技术需求,推动了中国石化油气勘探开发进程。成功开发了系列高性能尾管悬挂器、分级注水泥等系列化固井工具、新型自动化控制的水泥车和一体化注氮泡沫水泥浆系统等固井装备、具有自主知识产权的固井优化设计软件,提高了我国固井技术水平和核心竞争力。展望未来,中国石化固井技术发展要坚持以需求为导向,重点发展复杂深井超深井固井技术、低渗透与页岩油气固井技术、老油田调整井复杂压力体系固井技术,更好地服务于复杂油气藏高效勘探开发。同时,加强跨界融合,研发新型多功能、广谱化、智能化、一体化新型固井材料以及大功率、自动化、智能化、设计监控一体化固井设备是未来固井技术发展的方向。      

尾管固井回接压裂套管屈曲失效研究

尾管固井回接压裂技术已成为中石化鄂北致密低渗油气藏储层改造的重要手段,压裂施工中的高压对回接套管的结构安全性提出了很高的要求。针对尾管固井回接压裂施工中套管出现的屈曲变形,运用理论分析和数值模拟方法研究了套管在高压作用下的屈曲失效形式。分析结果表明,■114.3 mm N80钢级的回接套管在不同施工压力下的屈曲失效形式是不同的。当施工压力超过20 MPa时,套管就会发生正弦屈曲;压力超过50 MPa时,套管将会以螺旋屈曲的形式发生失效。为保障施工安全,提出了预防套管失效的关键措施,优化了回接管柱方案。     

7SQ—I型尾管送球器的研制

尾管送球器能成功地将ＤＹＸ型液压尾管悬挂器引入水平井和大斜度井固井的新领域，文中了介绍了工具的结构，工作原理，工具特点，性能参数，剪钉剪切强度和液压试验，工业性试验。     

多功能尾管悬挂器关键技术研究

随着深井、超深井、水平井、高温高压井等复杂井越来越多,固井施工的难度越来越大,常规尾管固井工具及工艺难以满足现场需求。为解决复杂井况下的固井技术难题,研制了新型多功能尾管悬挂器,设计了旋转机构、坐挂机构、液压丢手、顶部封隔等多个功能模块,并采用有限元方法对关键部件进行仿真分析,优化了各功能模块的结构和参数。计算和地面试验证明,各功能模块的性能、功能及技术参数符合设计要求。多功能尾管悬挂器在涠洲 WZ6-12-A3S 井进行了现场试验,结果表明,该尾管悬挂器对现场复杂井况具有较强的适应能力和可靠性。      

川东北地区特殊尾管悬挂器的研发与应用

针对川东北地区天然气井非常规的井身结构,及存在高温、高压和富含H2S、CO2等酸性气体的突出问题,优选新型防腐材料,井应用气密封螺纹技术,采用了液缸-活塞一体化结构及双液缸双锥体结构,开发了系列非常规尾管悬挂器,其结构更加新颖,尺寸更加紧凑,且具有更大的过水面积和更强的悬挂能力.台架试验结果表明,该悬挂器的悬挂能力和密封能力均能满足该地区复杂条件下尾管固井要求.防腐型系列尾管悬挂器目前已在川东北地区推广应用了48套,坐挂成功率优于国外同类产品.以元坝1-侧1井为例介绍了其现场应用情况.     

遇水膨胀橡胶的膨胀性能研究

随着钻完井技术的不断发展,自膨胀封隔器技术已经越来越广泛的应用于水平井分段开采、低渗透储层和页岩气储层分段压裂等领域。自膨胀封隔器的膨胀性能是影响其现场应用效果的关键所在,文章研究了遇水膨胀橡胶膨胀机理,对现场应用中影响橡胶膨胀性能的环境因素及影响原理进行了分析,在此基础上提出了提高橡胶遇水膨胀性能的改进方法,并通过室内试验结果对改进方法进行了验证。