?273.1 mm无限极循环尾管悬挂器在元坝气田的应用研究

元坝气田?273.1 mm尾管固井时因裸眼段长、环空间隙小和尾管段长,导致尾管难以下到设计位置、中途开泵受限和替浆计量困难等技术难点。在分析地质状况、井眼条件和工具功能等因素的基础上,采用了具有压力平衡机构、卡瓦内嵌结构的无限极循环尾管悬挂器及配套胶塞系统,并制定了针对性的尾管下入措施。元坝气田7口井应用了无限极循环尾管悬挂器,实现了中途循环解阻,解决尾管难以下到设计位置的问题,尾管到位率100%,胶塞复合信号明显,实现了精准替浆作业,碰压率85%。研究结果表明,元坝气田?273.1 mm尾管固井采用无限极循环尾管悬挂器效果显著,该尾管悬挂器为元坝气田大尺寸、长裸眼段的尾管固井提供了有效的技术手段,具有一定的推广应用价值。      

随位自动脱挂尾管悬挂器的研究与应用

针对现用尾管悬挂器倒扣困难, 不能活动套管, 以及液压式悬挂器不能循环操作和容易造成提前坐挂等问题, 研制了ＳＺ—Ｉ型随位自动脱挂尾管悬挂器。这种悬挂器具有随位悬挂、自动脱挂、上下活动和旋转套管、不钻水泥塞和可进行尾管回接等多种功能。３０ 多口井的现场应用表明, 悬挂器操作简便, 性能可靠, 固井质量合格, 所有试验数据均符合设计要求, 平均每口井可节约直接钻井成本１５ 万元以上。这种悬挂器还可用于大斜度井、水平井、小间隙井以及老井侧钻井。     

塔河油田碳酸盐岩侧钻小井眼钻完井技术

塔河油田碳酸盐岩储层缝洞发育、非均质性强,受老井井身结构限制,?177.80与?193.70 mm套管开窗后侧钻井眼尺寸小,小尾管固井难度大,二开钻具难以配套。为此,油田进行了深井侧钻小井眼二开次钻完井技术研究,优化钻完井方案,包括?177.80 mm套管开窗侧钻钻完井和?193.70 mm套管开窗侧钻钻完井方案,同时配套小尾管窄间隙固井工艺和小井眼定向钻井技术,研发了封隔地层的牵制式尾管悬挂器和非标套管,确保重叠段的密封性和套管段封隔水层的可靠性。现场应用结果表明:该技术固井整体优良率达85%,经济效益可观,?177.80 mm套管开窗侧钻约为3级结构新井成本的55%~69%,?193.70 mm套管开窗侧钻约为新井成本的61%~68%,推广应用前景广阔。深井侧钻小井眼二开次钻完井技术可为塔河油田碳酸盐岩储层的多次开发提供技术支撑。     

国内特殊尾管悬挂器研制现状与发展趋势

为适应水平井、分支井、大位移井、小井眼井以及复杂井眼条件下的尾管固井要求,近几年不断有新型尾管悬挂器被研制应用。这些新型尾管悬挂器包括:可有效解决尾管重叠段封固质量差和油气水窜的集尾管悬挂器、封隔器于一体的尾管封隔悬挂器及其回接装置;具有液压、机械2种坐挂功能的双作用尾管悬挂器;用于深井钻井中的超大尺寸、重负荷尾管悬挂器;适用于老井和套管开窗侧钻井的小尺寸尾管悬挂器;防止CO2、H2S气体腐蚀的特殊尾管悬挂器以及水平井尾管悬挂完井系统等。这些特殊尾管悬挂器在国内陆上和海上油田的应用中,均取得良好效果。介绍了其研制及应用概况,并就其发展方向提出了建议。     

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。     

深井重载固井尾管外台肩悬挂器研究

尾管固井使用的卡瓦式悬挂器,由于受悬挂套管重量的限制,不能满足深井重载长尾管固井的施工要求。为了解决4700m气探井悬挂1800m?177.8mm(7in)尾管的问题,长庆油田研制出了结构新颖的WXG9×7固井尾管外台肩悬挂器、文中介绍了外台肩悬挂器的结构特点、室内台架试验、大直径试验井的模拟试验和现场工业应用情况。实践证明,该悬挂器具有悬挂可靠、操作方便、成功率高、循环通道大、密封性能好、能上下活动尾管等一系列优点,完全能满足深井重载长尾管固井的施工要求,具有广阔的应用前景。该悬挂器已获国家专利,专利号;ZL95212929.9。     

封隔尾管悬挂器的研究与应用

为解决一些油田尾管固井时重叠段封固井质量无法保证的问题,研究应用了封隔尾管悬挂器,它是一种顶部带有封隔器的新型尾管悬挂器,与常规尾管悬挂器相比,具有坐挂、坐封两种功能,并在固井重叠段环空形成高效永久密封,防止油气水窜。该技术操作简单,性能可靠,有效解决了吐哈区块悬挂筛管顶部固井的难题。     

国内尾管固井完井技术现状

介绍了小井眼固井、尾管先期防砂完井、尾管回接固井、旋转尾管固井、膨胀套管完井和尾管钻井等6种新兴的尾管技术.分析了特殊卡瓦式悬挂器、尾管回接装置和膨胀式悬挂器等3大类尾管完井工具研究现状.建议在尾管完井中采用特殊尾管和新兴的完井方式,并采用多手段提高尾管固井质量.指出尾管悬挂器应向多功能化、简单化和可靠性方向发展.     

?193.7mm×?139.7mm旋转尾管悬挂器的研制与应用

为解决深井和超深井?139.7 mm小间隙尾管固井质量难以保证的问题,开展了?193.7 mm×?139.7 mm旋转尾管悬挂器和旋转固井技术研究。针对该规格工具设计空间小的难题,研发了大过流高可靠的坐挂承载机构、高动载的旋转轴承和高抗扭的扭矩传递机构等关键机构,并制定了相应的现场应用措施。内嵌卡瓦坐挂机构的承载能力达900 kN,过流面积较常规机构提高近33%;新型交叉滚子轴承在300 kN动载下的寿命达到6 h以上,扭矩传递机构的抗扭能力达33 kN·m。最终形成了?193.7 mm×?139.7 mm旋转尾管悬挂器技术,并在羊深1井、鸭深1井和TK874CH井等3口井进行了现场应用。应用结果显示:固井替浆过程中该悬挂器实现了尾管旋转,提高了水泥浆的顶替效率,达到了提高固井质量的目的。?193.7 mm×?139.7 mm旋转尾管悬挂器的成功研制为提高小间隙井固井质量提供了有效手段。     

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。     

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。     

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。     

膨胀式尾管悬挂器用膨胀管受力分析

膨胀式尾管悬挂器是一种新型的尾管固井、完井工具,其工作的核心构件是膨胀管,膨胀管的膨胀性能是悬挂、坐封成功的关键。对膨胀管的膨胀力及膨胀后的外径比理论外径缩小量进行了分析,并探讨了一种理论计算方法,为膨胀管材料的选择、结构的设计提供了一定理论依据。     

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。      

尾管固井中浮式塞帽的研制与应用

在大斜度段的松散地层、金属碎屑堆积的侧钻井、钻井液固相含量多和存在堵漏材料的井眼中,为了确保丢手成功和送入工具的顺利起出,研制了浮式塞帽。该工具包括心轴、密封滑套、塞帽、液缸、弹簧和弹簧套,塞帽与回接筒之间形成可靠密封,可解决沉砂和岩屑进入回接筒的问题。对浮式塞帽的关键部件进行了优化设计和有限元分析,分别从密封和承载2方面进行了工具的地面性能试验和室内评价。NP23-P2010井和坨724井的应用结果表明,工具工作正常,成功实现了悬挂器的坐挂、倒扣及提出,顺利起出了送入工具。     

膨胀式尾管悬挂器在短半径水平井中的应用

膨胀式尾管悬挂器应用于短半径水平井完井中,具有外形尺寸小、入井安全方便、环空过流面积大、密封性能好,且在注水泥过程中能活动套管以提高顶替效率等诸多优于常规悬挂器的特点。为此,将Ф177.8 mm×Ф114.3 mm膨胀式尾管悬挂器在哈萨克斯坦北布扎奇油田短半径水平井中推广应用,提供的15套悬挂器在应用中全部获得成功。现场应用表明,该悬挂器下井安全,中途不会坐封;操作简便,仅由泵车加压即可;膨胀管实际膨胀时间仅3 min;如遇阻能够加压、旋转、保证管柱下到设计位置;坐挂结束后,试压10.3 MPa,合格,证明环空已经全部密封,施工非常成功。     

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。     

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。