国内外分支井五级完井技术发展趋势

分支井技术具有显著降低钻井成本、适应稠油及边际油田等特殊油藏开采模式、提高新老油田采收率等优点。分支井五级完井技术采用机械支撑方式,建立主、分支井眼连接通道;实现了液力密封;对于分支井眼,后续还可选择性重入。介绍了多分支井的分类体系。调研了国内外多级完井技术发展现状,介绍了斯伦贝谢RapidX系统、哈里伯顿FlexRite系统、贝克休斯Hook系统等国外石油服务公司的海上油田五级分支井技术,比较了各公司的五级多分支井的关键技术优缺点。对国内五级完井技术发展进行了展望。     

用于分支井多级完井的窗口连接器设计及试验

分支井多级完井工艺(TAML4级及以上)要求分支井眼与主井眼有效连通,且分支井眼和主井眼连接处具备机械完整性。窗口连接器是实现该功能的重要工具,该工具不但为主、分支井眼连接位置提供机械支撑及密封隔离,同时为后续主、分支井眼重入及生产提供机械通道。研制了操作简单、快捷的新型窗口连接机构。通过三维软件建立模型,施加形变量、下压及旋转载荷,对该窗口连接器的材质、结构、强度进行校核,并在地面进行抗扭及下放模拟测试。三维模拟及地面测试结果表明,所设计的窗口连接器方案合理,可满足现场作业需求。     

单筒双井大尺寸套管双线螺纹设计及试验

针对单筒双井技术中大尺寸表层套管的作业时效低、井口稳定性差的问题,设计了一种新型双线螺纹结构。该大尺寸套管规格为?762 mm×25.4 mm,双线螺纹,螺纹参数为3牙/25.4 mm(3牙/in)、齿高3.6 mm,齿间间隙0.3 mm,锥度1∶6,齿形导向角45°,承载角7°,采用橡胶密封圈密封。通过静力学数值模拟分析表明,新型双线套管螺纹在压缩、拉伸载荷下,最大接触应力小于材料的屈服强度;在海况重现期为100 a时,强度和稳定性安全系数大于1.25,符合百年一遇波流作用的安全作业要求。在水压、拉伸、压缩、上卸扣、极限弯曲试验中,套管实物均未发生失效。应力应变试验结果和有限元数值模拟结果相似。现场应用2井次,新设计的双线螺纹套管均到达预定地层位置,二开技术套管完井顺利,作业时效比普通螺纹套管提高近1.8倍,满足了单筒双井井身结构设计要求,具有推广价值。     

一种球密封储层保护工具研制及试验

孔洞型或裂缝发育型储层在后期修井作业时会发生大量压井液泄漏问题。研制了一种可多次回插球密封储层保护工具。通过有限元建模和试验,对球阀打开或关闭进行分析。计算和试验结果表明:球阀打开或关闭时,操作杆有效行程约为56 mm; 球阀关闭所需载荷大于球阀打开所需载荷; 球阀摩擦因数与球阀开启所需载荷呈非线性递增关系; 试验测得球阀的开启或关闭载荷约为20～30 kN,且满足70 MPa密封要求。该工具能有效阻止完井液漏入地层,降低完井成本。     

30"隔水管接头稳定性分析研究

为了研究30"隔水导管接头的稳定性,结合实际工况建立分析模型,利用ANSYS软件对隔水管接头进行稳定性分析,同时运用理论计算,得出隔水导管使用的安全系数,以保证海洋钻井隔水管接头各主要零部件在风、浪、流条件下及每口井的井身结构不同等条件时的稳定性及可靠性。     

多分支井双管完井管柱结构及先导性试验

为了满足采油管柱双管完井需求,实现主、分支井眼的压力隔离和独立开采,开发了自喷井双管完井工艺技术。对工具的关键结构进行了力学性能评价,并对工艺管柱开展了地面功能试验和试验井工程测试。研究结果表明:双管密封锁定接头的最大等效应力发生在螺纹根部,最大应力为620 MPa,小于材料屈服强度930 MPa,安全系数为1.5,满足强度要求。地面测试和先导性试验表明该技术满足现场使用需求,达到了5级完井水平,具备工业化推广价值。     

油井管接箍失效原因分析

基于失效油井管接箍宏观分析的初步判断,采用扫描电镜微观分析、金相组织分析等方法,对失效的油井管接箍展开了系统分析。但是从EDS分析结果来看,腐蚀产物成分中含有C元素和O元素,该腐蚀区域位于井下166~176m,此处为套管气,湿度较大,具备发生腐蚀的条件,电化学测试,测其腐蚀电位、腐蚀电流及腐蚀速率,二者电位差为13mV,低于可以激发电偶腐蚀的阀值50mV,说明失效接箍和油管发生电偶腐蚀的概率极低。但是对工况进行分析发现,电缆存在漏电现象。造成局部带电,可以增加电偶腐蚀的阈值,故更容易发生电偶腐蚀。     

纳米TiC/C对激光熔覆镍基合金涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在38CrMoAl钢表面制备了不同纳米TiC/C添加量的镍基复合涂层。利用现代微观分析技术和性能检测手段,系统分析了纳米TiC/C添加量对镍基复合涂层微观组织形貌和性能的影响规律。结果表明,不同纳米TiC/C添加量镍基复合涂层主要是由γ-Ni、Ni3B和M23C6相组成。但有所不同的是,随着纳米TiC/C添加量的增加,γ-Ni树枝晶的数量呈现出先增后减的变化趋势,而其尺寸的变化趋势则相反。在纳米TiC/C的质量分数超过3.5%时,组织中开始有明显TiC颗粒存在,且其数量和尺寸呈逐渐增加的变化趋势。由于受晶粒细化和TiC硬质强化这两个关键因素的影响,复合涂层的硬度随着纳米TiC/C添加量的增加而升高,而耐磨性则在纳米TiC/C添加量为5.0%时达到最高,其源于细小TiC硬质相低的缺陷及其与周围基体高的协调变形能力。     

非接触式直线位移计设计与测试

目前国内外非接触式线性位移计种类较多，但耐温125℃且适用于井下狭小空间的非接触式直线位移计几乎没有。由于项目特殊需求，开发了基于AS5600磁性旋转位置传感器的非接触式直线位移计，用于测量采油行业中高温环境下井下控制流量阀内筒的位移变化，实现油嘴开度的精准控制。AS5600磁性旋转位置传感器通常用于测量角速度或角位移计在180°范围内具有0.2°的角精度，在0.5英寸范围内具有0.002英寸线性精度。通过合理的传感器布局和算法可将其用于测量210 mmL量程内直线位移。该位移计宽度15 mm、厚度5 mm,根据实验测试测量精度可达到±0.05 mm。通过测试可在紧凑的空间结构高的智能钻完井工具上应用。