页岩气水平井固井碰压关井阀的研制及应用

针对目前页岩气水平井固井中套管浮箍浮鞋可靠性低、关井不严、磨塞困难等问题,研制了固井碰压关井阀。其工作原理是,利用固井胶塞作为驱动部件,固井碰压时的压力作为驱动力,移动滑套永久关闭井底液流通道。室内试验及现场应用结果表明：碰压阀关闭压力为14 MPa,并可根据销钉直径来调节关闭压力;正向和反向均可承压25 MPa以上。该工具操作简便,易于安装,可靠性高,可与浮箍浮鞋配合使用,能够有效提高水平井固井作业后的井下关井成功率,降低水平井磨塞风险,防止因水泥浆倒流造成的水平段窜槽和微环隙的产生,对提高页岩气水平井固井质量具有积极的意义。     

微硅复合低密度水泥浆的室内研究与应用

介绍了微硅复合低密度水泥浆的性能、作用机理及现场应用情况。室内试验结果表明 ,该水泥浆体系具有密度低、抗压强度高、水泥浆沉降稳定性高、游离液含量低的特点 ,并有良好的抗高温稳定性。该体系在 12 0多口井进行了现场应用 ,固井合格率 10 0 % ,优良率达 91.8% ,成功地克服了目前常用的一些低密度水泥浆体系的固有缺陷 ,是提高低压易漏失井固井质量的一项有效措施。     

陆相页岩气水平井固井技术——以延长石油延安国家级陆相页岩气示范区为例

鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的上三叠统延长组及下二叠统山西组具有良好的页岩气成藏条件,陕西延长石油(集团)有限责任公司采用水平井分段压裂技术对该区页岩气进行开发。针对水平井固井过程中存在的油基钻井液清洗困难、长水平段套管难以居中、固井过程中易发生漏失、水平井及分段压裂对水泥环要求高、长封固段固井附件易失效等技术难题,开展了相关技术研究,获得了解决上述问题的技术措施:1在该示范区通过采用清油型前置液多级冲洗工艺,有效地冲洗界面残留油膜,提高油基钻井液冲洗效率;2新研制的水平井专用扶正器能有效降低管柱下入摩擦阻力,保证套管的居中度;3通过提高地层承压能力、优化浆柱结构实现平衡压力固井;4优选韧性材料提高水泥环的耐冲击能力,较好地满足了页岩气水平井分段压裂工艺对水泥石性能的要求;5研制的高性能固井附件,保证了长封固段水平井施工安全。所获成果已在该示范区的4口页岩气水平井中进行了应用,固井一次成功率达100%,固井质量优良率达100%,取得了良好的固井效果。     

高性能弹浮式套管浮箍的研制及在页岩气井的应用

在页岩气水平井固井中,现有套管浮箍可靠性低,常因浮箍失效对固井质量造成不良影响。为解决该问题,分析了浮箍失效的具体原因,确定了提高浮箍可靠性的结构改进技术方案,通过仿真模拟分析了该方案的可行性,并在室内模拟试验和分析其综合性能的基础上,研制了高性能弹浮式套管浮箍。室内试验表明,研制的浮箍可耐压60 MPa,耐温180℃,在2.0 m3/min排量下冲蚀72 h无损伤。该套管浮箍在涪陵页岩气田焦石坝区块的200多口页岩气水平井中进行了应用,应用结果表明,弹浮式浮箍耐高压、耐高温、耐冲蚀、可靠性高（一次坐封可靠率达100%）。研究认为,该浮箍可广泛应用于各类套管外大压差井、水平井、高温深井和复杂井的固井作业。      

套管外防气窜装置的研制

为了预防页岩气井在大型压裂时套管变形对水泥环造成破坏,阻断气窜通道,防止井口环空带压,在分析页岩气井产生气窜通道原因的基础上,研制了一种套管外防气窜装置。通过数值模拟试验、承压变形试验及承压密封性试验,分析了套管及套管外防气窜装置的承压变形规律,验证了套管外防气窜装置的承压密封性能。套管外防气窜装置在70 MP内压条件下,其外部径向变形仅有0.007 mm,不会形成气窜通道,且其在压缩胀封情况下可承受35 MPa的压差,防气窜性能较强。套管外防气窜装置在焦页88-2HF井和焦页93-2HF井产层固井中进行了现场试验,压裂后均未出现井口环空带压现象。性能试验和现场试验表明,套管外防气窜装置能减轻套管变形对水泥环的破坏,防止水泥环因大型压裂出现微间隙,达到防气窜的目的,可为页岩气井防气窜提供一种新的技术手段。      

偏心式滚轮套管刚性扶正器的研制及应用

应用套管扶正器使套管居中,仍是当今提高水平井、大斜度井固井质量的重要技术措施。针对常用套管扶正器使用过程中存在的问题,分析了扶正器在水平井眼内移动时的受力状况,研制了偏心式滚轮套管刚性扶正器。介绍了该工具的偏心式结构及通过 2种旋向扶正棱自动旋转调整扶正方位的工作原理。室内及现场试验结果表明,该工具能够有效提高水平井套管在井眼内的居中度,有利于提高水平井和大斜度井的固井质量。     

压水堆核电站一回路工况变化对主泵主要机械性能的影响

论述了大亚湾和岭澳1000MW压水堆核电站反应堆冷却剂回路(一回路)主要瞬态工况对反应堆冷却剂泵的主要机械性能参数的影响,为避免主泵受瞬态干扰,以及通过改变系统参数调整来改善主泵机械参数提供了理论依据。     

页岩气体积压裂井筒组合体力学新模型研究

在四川威远-长宁国家级页岩气示范区,部分井次在储层改造过程中出现了井筒完整性失效问题,严重影响了页岩气的开发效果。准确分析页岩气井施工过程中井筒组合体的应力变化规律对提高页岩气井筒完整性具有重要意义。传统建模方法忽略了固井之前井筒组合体的应力变化。针对上述问题,根据分步有限元的模拟思想,通过相应推导,建立了考虑水泥环初始应力应变的井筒组合体数值模型,可以模拟钻井、固井以及压裂过程中井筒组合体应力分布;采用场变量、生死单元等数值模拟技术建立了页岩气井井筒组合体解析模型,模型同时考虑了页岩弹性模量各向异性特征、水泥环初始应力应变,比常规模型更符合现场实际。研究结果表明:解析模型与分步有限元数值模型的计算结果很接近;储层初始弹性模量各向异性对井筒组合体应力的影响较小,在研究过程中可以忽略。研究结果可为页岩气井体积压裂过程中井筒的完整性分析提供理论指导。     

深层页岩气水泥环界面密封失效机理研究

深层页岩气具有埋藏深、地温高、破裂压力高等特点,压裂过程中,大排量和高泵压的施工方式导致气井环空带压的问题较为突出.为此,采用数值模拟方法,构建了考虑一界面胶结损伤的瞬态力-热耦合水泥环密封性评价模型,分析了深层页岩气井大排量压裂过程中水泥环一界面的胶结失效规律.分析结果表明:冷流体的高速注入所产生的较大温降可以降低高...     

水平井压裂过程中固井界面裂缝的扩展规律北大核心

页岩气水平井压裂过程中,高压流体的注入可能会引起压裂液沿水泥环一、二界面的窜流,对页岩气井井筒完整性提出了严峻挑战。基于CZM模型建立了定注入压力下水泥环一、二界面裂缝扩展模型,分析了水泥环、地层力学参数对固井界面裂缝扩展的影响规律。研究结果表明:提高固井二界面的胶结强度能同时抑制一、二界面的裂缝扩展;水泥环弹性模量由4 GPa增加至9 GPa,一、二界面扩展长度分别降低10 m、19 m,当弹性模量超过6 GPa时,其对二界面的影响减弱,泊松比由0.2增加至0.3,一、二界面裂缝长度分别降低10 m、1 m,表明泊松比主要会对一界面的裂缝扩展有所影响;地层弹性量从25 GPa增加到35 GPa,一、二界面裂缝长度分别增加3 m、9 m,表明弹性模量较低的地层有助于控制界面裂缝扩展。研究结果对水平井压裂过程中水泥环密封完整性的评价以及水泥浆体系的优选具有一定的指导意义。