常规套管防磨器损坏原因分析研究

对于深井、超深井、大斜度井和定向井及其水平井,使用套管防磨器是防止套管先期损害的主要措施之一。对使用过的常规套管防磨器进行了解剖分析,并从理论上力分析了常规套管防磨器损坏的原因,拉应力和由于弯曲引起的拉应力是套管防磨器摩擦块脱落的主要原因;而弯曲引起的压应力是套管防磨器摩擦块挤碎的主要原因,这与对套管防磨器解剖得到的摩擦块两种损坏形式是一致的。可以为套管防磨器的设计提供依据,减小套 管对钻杆的磨损。     

套管防磨技术在新港1井的应用

大港油田新港1井是1口五开三段制定向井,完钻井深6 716m,三开311.1mm的定向、稳斜井段长达2 470m。由于该井段的岩石可钻性差,钻井施工时间长,钻杆对上层技术套管的磨损相对较为严重,甚至可能磨漏套管。应用兰德公司的减阻防磨套能有效减少钻井过程中技术套管内的钻杆与套管内壁接触磨损的几率。现场应用表明:减阻防磨套可以有效地保护套管和钻杆,为下一步作业和后续工作提供安全保障。新港1井套管防磨技术的成功应用为深井钻井安全施工提供了有益的参考。     

山前地区深井超深井套管防磨与减磨技术研究

针对山前地区深井超深井钻井过程中套管磨损严重的问题,在分析套管磨损机理的基础上,开展了山前地区套管防磨与减磨技术研究,基于技术研究成果及应用实践,得到如下结论:1应用Power V等垂直钻井系统控制井眼轨迹,特别是上部井段的狗腿度和井斜,可明显减小侧向力和磨损量,缩短套管磨损时间;2应综合考虑套管磨损率、磨损系数以及钻杆耐磨带本身的磨损量,优选出效果最优的耐磨带;在狗腿度严重的位置,可考虑采用一定数量的橡胶钻杆卡箍来减轻对套管的磨损;3山前地区钻井液采用CX-300减磨剂能够显著降低磨损速率,减轻套管磨损程度,但在不同钻井液体系使用之前应进行优化分析以确定最佳使用量;4在迪那204井使用高密度钻井液体系,全部采用优选的高密度重晶石粉代替铁矿粉作为加重剂,整个钻进过程中未出现钻具及套管磨损,迪那204井易损件消耗量仅为邻井迪那203井的左右,防磨减磨效果非常显著。     

套管防磨技术在西南深井中的应用研究

通过开展影响套管磨损主要因素的研究,制定了适合套管防磨方案与施工措施,提出旨在减少套管磨损的一系列主动防磨、被动防磨等技术,形成了一套有效减少深井套管磨损配套技术方案。现场应用表明:大幅度降低深井套管磨损程度,为今后深井套管防磨、减磨方案制定与具体施工提供技术借鉴。     

套管偏磨曲率对其抗挤毁强度影响的有限元分析

随着油田开采的不断深入,应用于深井、超深井的套管经常发生偏磨现象。套管偏磨降低了其使用性能,尤其降低了其抗挤毁能力,使石油套管经常因偏磨而损坏,严重影响了原油的正常生产。文章主要运用有限元软件,研究了不同钻杆直径造成的套管偏磨对套管抗挤毁能力的影响。结果表明,随着钻杆直径增大,偏磨区域增大,但偏磨区域曲率变小。其综合影响是偏磨“月牙形”的曲率对套管的挤毁能力影响很小,而偏磨深度对套管的挤毁压力影响很大,因此实际钻井时,钻杆直径对套管抗挤强度的影响可以给以较少的考虑。     

川西深井超深井套管损坏问题探析

阐述了川西地区深井超深井油层套管损坏的现状,分析了川西深井套管损坏的原因,认为主要有套管材质、性能达不到套管安全要求,井身质量差或井眼轨迹复杂,施工周期长导致磨损严重,防磨减磨措施应用效果差,完井及增产作业的高压力试压而导致套管破坏等。提出了应确保采购的套管质量,钻井中应用有效的防磨减磨技术以及统一完井试压标准等建议。     

钻杆防磨保护套在水平井水平段中的仿真分析

针对钻杆防磨减断保护套在水平井水平段应用中的问题,采用ANSYS和ADAMS软件,对钻杆防磨保护套在钻进过程中与钻柱及井壁的接触问题做了动态仿真分析,给出如下结论和建议:(1)钻杆防磨保护套与钻杆和井壁之间的接触压力主要受钻柱重力的影响,在钻柱适当的位置增加保护套数量可有效地减小接触压力,减轻磨损;(2)钻杆防磨保护套除因晃动引起外壁磨损外,还常发生内圈磨损,这使摩擦由钻杆与套管的硬摩擦变成钻杆与保护套的软摩擦,从而减轻了套管和钻杆的磨损;(3)钻杆防磨保护套与卡箍之间存在较大压力,铝制卡箍耐磨性较差,应定期更换。     

深井套管磨损几何力学模型及计算分析

在深井、超深井钻井过程中,套管磨损有可能导致套管封隔失效和油气井的早期报废.建立了深井钻杆与套管之间磨损模型,对深井套管磨损机理进行分析,研究钻杆本体与套管的接触情况,计算钻杆与套管之间的接触力.讨论了井眼曲率、套管钢级、钻杆轴向拉力、钻井时间对套管磨损的影响.应用所建的模型分析了不同因素对套管磨损厚度的影响,预测了深井套管磨损厚度.     

5″×7(1/2)″螺旋槽对开式钻杆胶皮护箍试制成功

石油钻井在深井或超深井,特别是斜井钻进时,在钻杆柱上装入钻杆胶皮护箍可以隔离钻具与套管内壁的碰撞和对磨,从而延长钻具的使用寿命和减少套管内壁的磨损。目前,国内钻井现场多采用整体纯胶钻杆胶皮护箍,它存在强度差、装拆困难、位移严重、且容易破裂等缺点,常给钻井工作造     

新型套管防磨器设计应用

常规套管防磨器的硬质合金块极易脱落或被挤碎而使套管防磨器失效。为此,研制了新型套管防磨器,即把套管防磨器的摩擦副设计成连续的耐磨材料。这种摩擦副的内摩擦力较小,因而与套管接触的部分旋转速度很慢或不旋转,这样就可减少钻杆接头对套管内壁的摩擦磨损。在西指5口井的试验表明,新型套管防磨器的平均寿命比常规套管防磨器的平均寿命提高50%。     

油井钻杆-套管摩擦磨损试验机的研制

随着定向井、水平井、深井所占的比例增大,造成钻杆与套管磨损严重,摩擦阻力大,甚至发生卡钻事故,因此对钻杆与套管的摩擦磨损试验研究提出了更高要求,而插销式试验机不能有效地模拟现场工况,为此,研制了MZM—500型油井钻杆-套管摩擦磨损试验机。通过选择钻杆、套管、钻井液、温度等参数的不同组合对钻杆外壁沿套管内壁的摩擦旋转进行了有效模拟,该机能够实时显示正压力、摩擦因数、磨损量、温度等试验数据。应用表明,该机工作平稳、振动小、转速恒定,与设定值相同,钻井液温度与温度调控系统一致,取得了良好的试验效果。     

基于新型油井套管磨损实验机的钻井工况模拟

运用MZM-500新型油井钻杆-套管摩擦磨损实验机,针对转速、温度与正压力、钻井液性能、间歇负载等影响套管磨损量的因素进行试验。对更为精确的套管磨损量值的分析发现,钻杆试件在小转速时套管磨损体积与转速为线性关系,这种关系会被转速继续增加引起的振动所破坏,造成套管磨损体积急剧增加;多项式关系更符合磨损量随时间的实际变化;高于临界温度60℃会直接增大套管磨损;间歇负载对套管磨损影响不明显;高粘度的钻井液会大幅度减小套管磨损。研究成果可为建立正确的磨损模型来预测和计算钻井过程中的套损提供参考。     

大位移井套管柱磨损的探讨

套管磨损是钻井过程中必然存在的现象。进行套管磨损预防、预测与处理技术的研究具有十分重要的意义。文中用硬度、摩擦因素、侧向力、钻柱接头外径、钻速和磨损时间建立起套管磨损速度模型，建立并推导了套管磨损面积的关系式及任意给定位置磨损套管的剩余壁厚的表达式。     

KXS203井口设备偏磨原因分析

KXS203井在钻井过程中井架底座基础非均匀下沉,套管头和防磨套严重偏磨,随后套管柱试压发生了泄漏。为了搞清该井井口设备偏磨原因,防止此类事故再次发生,对该井井口设备和钻杆磨损情况进行了研究,对井架基础下沉造成的井口偏心程度进行了分析计算,并从钻杆接头与井口设备尺寸匹配、井口偏心、防磨套及顶丝性能、钻柱旋转和起下钻、钻柱转速等方面对井口设备偏磨影响因素进行了分析。认为井口设备与井架基础下沉、钻杆接头与井口设备尺寸匹配、井口偏心、防磨套及顶丝性能、钻柱旋转和起下钻、钻柱转速等对井口设备偏磨等有关,但该井井口设备偏磨主要原因与井口偏心和防磨套失效有关。提出了防止井口设备偏磨的建议。     

套管双效防磨技术在川西深井X202井的应用

针对常规防磨接头存在防磨套刚性强易磨损套管、镶嵌防磨套易脱落造成井下故障及安放位置难以确定的缺点,提出采用非金属防磨接头配合钻井液用耐磨减磨剂的双效防磨技术,非金属防磨接头耐磨且对套管磨损小,耐磨减磨剂入井后能够迅速吸附在钻具和套管表面形成高强度低摩阻有机耐磨层。利用计算出的套管内钻柱侧向载荷及现场测出的接头流阻增加值,确定入井防磨接头的数量和位置,根据耐磨减磨剂与钻井液相容性试验结果确定其加量。在X202井的现场试验表明,非金属防磨接头入井连续使用时间超过500 h,平均磨损率仅6.5%,平均返出铁屑量从124.64 g/h降至78.00 g/h,减磨效果显著。研究表明,采取双效防磨措施减缓深井套管磨损具有可行性,为深井、定向井和水平井钻井过程中的套管和钻具防磨提供了新的技术支持。      

水平井套管磨损规律及防磨优化研究

在水平井钻井过程中,受造斜段井眼曲率大、水平段钻具受重力影响躺在井眼底边等原因,技术套管磨损问题极为突出,井筒完整性存在极大的隐患,对水平井套管磨损及剩余强度的分析展开系统性的研究是非常有必要的。文章采用套管磨损实验和套管磨损效率预测模型相结合的方法,对技术套管的磨损厚度、磨损系数、磨损后套管的剩余强度进行了研究分析,得到了在水平井磨损系数为1.52×10^-13/pa^-1、井眼曲率在（2～6）°/30 m时的套管磨损厚度、磨损后套管的剩余抗内压强度和剩余抗外挤强度,并对磨损后套管剩余强度进行安全评价。随后从井眼轨迹优化、套管内径及钻杆接头耐磨带选择等出发,总结出水平井技术套管防磨优化建议。此项研究结果对水平井技术套管防磨设计及防磨措施具有指导意义。     

非均匀套管磨损对套管强度的影响

在深井、大位移井钻井过程中,由于钻杆与套管长时间的接触会造成上层套管受到不均匀磨损,导致套管抗挤强度和抗内压强度降低,给安全钻井带来隐患。根据ISO 10400推荐的套管抗挤强度和抗内压强度计算模型,考虑磨损后套管壁厚不均度、内壁不圆度的影响,推导出了非均匀磨损套管抗挤强度和抗内压强度的计算模型,分析了套管磨损厚度对套管抗挤强度和抗内压强度的影响。计算结果表明,非均匀磨损套管的抗挤强度和抗内压强度降低百分比随套管磨损厚度的增加而增加;在相同的磨损厚度情况下,磨损后套管的抗挤强度比抗内压强度降低得更快;与磨损后CS 110T套管抗挤强度试验数据相比较,由理论计算出的非均匀套管磨损抗挤强度与实测值的相对误差在5%以内。该计算模型为深井、大位移井钻井过程中非均匀套管磨损提供了新的评价方法。     

油管与套管抗内压强度研究

在深井、超深井钻井过程中,由于钻杆与套管长时间的接触会造成上层套管受到不均匀磨损,导致套管抗内压强度降低,给安全钻井带来隐患.文中针对API 5C3模型已不能准确预测套管实际抗内压强度的问题,研究了材料的屈强比对油、套管爆裂强度的影响规律,给出了具有更高精度的油、套管抗内压爆裂计算新模型.结果表明,该模型计算出的油管套...