NTQ248-25Y型无牙痕套管动力钳研制

高含硫油气井的完井管串一般采用耐蚀合金(CRA)套管,这种套管的材质较软,常规套管动力钳工作时极易破坏套管表面的防腐镀层,加速硫化氢对套管的腐蚀,影响完井管串质量。依据套管动力钳内曲线爬坡滚子机构的特点,采用材料优选、结构优化设计与室内试验相结合的方式,研制出NTQ248-25Y型无牙痕套管动力钳。室内试验和现场应用表明,该无牙痕套管动力钳作业后套管表面完全没有牙痕,最大输出转矩为25 kN·m,能完成外径为114.3～177.8 mm套管的上卸扣作业。     

等井径膨胀套管系统研制与试验

为了解决深井超深井钻遇复杂地层时实现无内径损失的机械封堵难题,通过优选大膨胀率管材、设计大变形膨胀螺纹和变径膨胀工具,研制了?219.1 mm等井径膨胀套管系统。通过室内试验,评价了?219.1 mm等井径膨胀套管系统的机械性能、膨胀性能,试验结果显示:?219.1 mm等井径膨胀套管系统膨胀后的抗外挤强度为15.1 MPa,抗内压强度为29.3 MPa,连接强度为1 850 kN,满足等井径膨胀套管作为“应急套管”临时封堵的要求;膨胀压力18～20 MPa,膨胀过程顺利,膨胀后整个系统性能良好。在测试?219.1 mm等井径膨胀套管系统井下功能性和裸眼下入性的基础上,进行了井下全过程试验,?219.1 mm等井径膨胀套管系统膨胀顺利,膨胀后内径为245.0 mm,满足?241.3 mm工具下入要求,达到了等径膨胀和无内径损失钻进的目的。研究和试验结果表明,?219.1 mm等井径膨胀套管系统可实现等径膨胀,可满足等井径膨胀及封堵作业要求,为等井径膨胀套管系统现场应用奠定了基础。      

再生老井二次射孔和三次射孔套管强度安全性评价

老井再生需利用原井筒进行二次甚至三次射孔,增加射孔穿深、孔径,以提高压裂效果。为研究多次射孔套管的剩余强度,以冀东某再生老井实际工况为例,应用有限元软件为套管模型定义强化的MISES屈服准则,10倍细化孔边网格,经网格无关性测试,分析多次射孔套管的剩余强度。对比新旧孔轴向、环向和螺旋线向相切等不利分布的分析结果,轴向相切是重复射孔套管剩余强度降低的最不利分布;采用二次16孔/m射孔的?139.7 mm壁厚9.17、10.54 mmP110套管,剩余强度分别降低21%和22%;三次分别采用32、32、16孔/m射孔的?139.7 mm壁厚9.17 mmP110套管,剩余强度降低36%,三次均采用16孔/m射孔的?139.7 mm壁厚10.54 mmP110套管,剩余强度降低30%。初步量化了多次射孔套管剩余强度降低幅度,可为老井再生井筒安全性评价提供参考,并形成了再生老井重复射孔段套管安全性评价推荐方法。     

南海西部地区异常高压气井套管防磨技术

南海西部地区高压区域分布广泛,高压井在各种工况下,内外压比常压井要高,对套管强度的要求更高。海上开发井主要采用定向井和水平井开发,套管磨损问题突出,加大了套管挤毁或破裂的风险。针对以上问题,通过不同磨损带磨损实验,得到不同工况下套管磨损系数,建立了考虑磨损的高压井套管强度校核方法。针对南海某D气田套管磨损问题,选取了井深最大的B井,根据其井身结构、井眼轨迹计算了钻井过程中钻具组合对套管的侧向力,评估了磨损对套管强度的影响。综合考虑钻井过程中磨损、抗内压和抗外挤安全系数,提出了基于磨损风险剖面和套管校核安全系数的配套防磨技术方案。该方案已经用于D气田的套管设计和招标采办中。     

米侧 26 侧钻小套管井防砂技术研究与应用

老井侧钻是油气田老井挖潜降低成本的重要手段,而侧钻井经过压裂施工后,存在支撑剂回流至地面现象,特别是在一些闭合应力低 、结构疏松或微裂缝较发育的砂岩层,可能会导致气井投产初期出砂,严重的气井出砂会造成地面井口、流程等生产设备的严重损害,存在安全隐患,影响气井正常生产。文章以米登气田侧钻小套管气井米侧26井筒防砂为例,探讨侧钻气井小套管防砂工艺,在分析侧钻气井防砂工艺需求及技术难点的基础上,研制配套侧钻小套管气井的循环充填防砂工具和与之配套的小直径绕丝防砂筛管,选用砾石填充机械防砂工艺,在现场施工过程中,严格控制施工参数,施工一次成功,达到了很好的防砂效果,确保了米侧26安全平稳生产,对今后侧钻气井防砂有一定的指导意义。     

煤层气直井地层破裂压力计算模型

为了高效开发煤层气、成功实施水力压裂作业,针对射孔完井条件下,对水力压裂时煤层的破裂压力进行预测。提出将套管、水泥环的影响纳入到井筒周围应力场计算中,运用坐标转换和线性叠加原理,建立了考虑套管、水泥环影响的煤层直井井周应力场解析模型。结合最大拉应力、张性破坏、剪切破坏3种破裂准则,建立了考虑套管、水泥环影响的煤层气直井破裂压力预测模型,分析了射孔径向深度、割理走向倾角、地应力差对破裂压力的影响。以云南地区X井为例,模型计算结果误差在7%以内,证明了该模型的正确性。研究结果表明：套管、水泥环会引起应力集中效应,使得破裂压力降低;在最大水平主应力方向射孔时,煤层更容易本体破裂;射孔周向角在一定区间时,本体破裂和割理张性破裂同时发生;中等割理走向倾角有较低的张性破裂压力,地应力差较小时,不易发生剪切破裂。     

热交变循环次数对水泥石弹性参数的影响

页岩气藏普遍采用水平井多级分段压裂方式开发,压裂过程中水泥环受到循环热应力的作用,其力学性质受到影响,导致井筒完整性变差,套管变形或损坏。针对这一特点,进行水泥石热交变循环实验,研究压裂级数对套管应力的影响规律。首先利用示波器测试水泥石在经历热交变循环后的纵横波速,计算水泥石的弹性参数,然后模拟计算套管应力,在此基础上分析在不同的冷却条件下,不同热交变循环次数后,水泥石弹性参数和套管应力的变化规律。研究结果表明:在小排量压裂条件下,水泥石的弹性模量随热交变循环次数的增加先逐渐减小后趋于稳定;在大排量压裂条件下,随热交变循环次数的增加,水泥石的弹性模量持续减小;在两种不同压裂方式下,水泥石的泊松比均随热交变循环次数的增加而增加;套管应力随着热交变循环次数的增加逐渐增大,且在大排量压裂条件下,增幅更明显。研究结果可为页岩气水平井多级分段压裂过程中套管应力分析提供依据。     

可溶桥塞技术在页岩气井套管测漏中的应用

在页岩气井油层套管化学剂堵漏挤注施工之前,为了获取漏失数据并实现暂堵转向,需对漏点以下井筒进行有效暂堵隔离。为此,研制了可溶桥塞及配套送入工具,并开展了室内性能测试和现场试验。性能测试及现场试验结果表明:桥塞在承压差70 MPa条件下密封时长大于24 h,桥塞在93℃、氯根质量浓度10 g/L的返排液环境中溶解时长小于15 d,桥塞丢手方式设计合理,承压密封性能稳定,溶解性能良好,满足化学堵漏漏速测试及暂堵转向的施工要求。所得结果可为页岩气井套管堵漏措施的制定及后续化学堵漏施工的顺利开展提供技术支撑。     

气驱技术对油套管性能的新要求

为有效补充地层能量、大幅提高采收率,保持油田高效开发和持续稳产,国内外油田陆续开展了气驱试验。气驱技术在保持油田高效开发和持续稳产的同时,也延长了油田生命周期,但井筒完整性是制约气驱技术发展的关键因素之一。通过分析气驱井油套管失效情况,从全生命周期角度,提出了保证井筒完整性措施以及气驱工艺下油套管选材思路,并指出在注气井或采出井采用耐蚀合金连续油管和非金属连续油管,可兼顾防腐和气密封功能,将是气驱工艺的发展方向。     

油套管螺纹接头密封面粘扣试验与分析

为了研究油套管螺纹接头不同密封结构参数与密封面粘扣的关系,以Φ346.08 mm×15.88 mm P110套管特殊螺纹接头为例,设计了不同的密封面参数,并进行实物上、卸扣试验,通过试验分析提出可以用摩擦功这一量化指标来表征密封面抗粘扣性能。研究表明,当摩擦功小于387 kJ时,粘扣风险较低;密封结构不匹配会导致密封面接触发生“犁削效果”,即使摩擦功很小也会发生粘扣,属于非正常摩擦磨损。