大位移井钻柱优化设计方法及应用

钻柱设计是否合理是钻井能否成功的关键技术之一，在大位移井中其作用显得尤为重要。在前人研究的基础上，在综合考虑了大位移井钻井操作参数、井眼轨迹状态等实际因素的影响上，结合钻柱整体和各组件自身力学特性，对钻柱整体和部分分别进行优化设计分析，形成了大位移井钻柱分段组合、整体优化的设计方法，并结合南海流花油田A4ERW3 大位移井进行实例分析，结果吻合良好。实践证明该方法有益于指导其他大位移井钻柱的优化设计。     

水平分支井钻井及完井技术

QHD32-6油田于2001年10月投入生产,该油田属河流相沉积,储层分布非常复杂。为了最大程度地动用油田石油地质储量,提高经济效益,在油田现有开发井的基础上,结合油田生产现状,决定在原有的丛式井平台上补钻水平分支井QHD32-6-D27ma井。文中介绍了QHD32-6-D27ma井的钻井及完井技术难点及应对措施,包括井眼防碰技术、领眼钻井技术、地质导向钻井技术、分支井眼侧钻技术、大斜度井段固井质量检测技术、克服摩阻技术、油层保护技术和裸眼内下入筛管的完井技术。另外,还对所用的Schlumberger公司的PowerDrive旋转导向工具做了介绍。     

一种新型井口密封装置优化设计及应用

通常,水平井洗井冲砂采用反循环作业工艺,使用井口密封装置封闭钻具与井壁的环空。胶芯作为井口密封装置的核心部件,一旦密封失效,将导致整体作业失败。研制一种新型井口密封装置,分析胶芯在几种典型工作状态下的受力与变形规律,开展胶芯密封机理研究。利用有限元法对胶芯关键尺寸进行优化设计,并进行测试研究,对于提高密封装置的使用性能及寿命具有重要指导意义。     

基于有限元的膨胀管膨胀过程力学分析

为了研究膨胀管在膨胀过程中的力值分布、膨胀管外形尺寸的变化,以及管内的残余应力分布,对膨胀管和膨胀锥进行三维建模。通过ANSYS软件对膨胀过程进行有限元分析,得到膨胀管的应力分布、膨胀力值、残余应力、轴向收缩量以及壁厚变化情况。为现场施工提供理论指导。     

冲砂分流封隔器结构设计及分析

油井出砂是油田开采中后期常见的问题,出砂后不仅会磨蚀井下设备,也会砂埋油层,造成油井停产,危害极大。针对目前常规冲砂技术具有皮碗磨损严重,作业管柱摩阻大等问题,研制了一种可应用于冲砂洗井作业的分流封隔器,并从结构设计、工作原理及密封性能等方面进行了分析。该工具自身设计分流通道,满足正、反循环要求,且皮碗可多次收缩、张开,能够有效降低管柱摩阻,减少作业风险,应用前景广阔。     

泡沫金属防砂筛管性能评价试验

常用的机械式筛管在防砂应用中易产生筛管堵塞和冲蚀刺漏破坏。为此,研制了泡沫金属防砂筛管。为综合评价泡沫金属筛管的防砂性能,利用防砂试验平台对筛管开展了挡砂性能试验、耐压强度试验和抗冲蚀能力试验,并与海上目前常用的其他类型筛管开展了对比试验。试验结果表明:泡沫金属筛管具有良好的挡砂效果,过流与抗堵塞能力优异,抗冲蚀能力是其他类型筛管的2～3倍,抗内外压强度指标超出海油应用标准,特别适合海上"三高"油气田高效开发的要求。泡沫金属防砂筛管实现了新材料行业与油田开发防砂领域相结合的技术创新,具有良好的市场应用前景。     

泡沫金属防砂筛管研制及性能测试

海上油气田常用的防砂方式主要为独立筛管防砂和砾石充填防砂，独立筛管防砂主要用于物性较好的储层，砾石充填防砂主要用于物性较差的储层，对于物性介于中间类型的储层，独立筛管防砂失效的风险较大，砾石充填防砂又有些浪费。通过对具有三维立体结构的泡沫金属材料挡砂机理的研究，研制出了一种泡沫金属防砂筛管。通过室内性能测试和井下现场试用，证明泡沫金属筛管的挡砂性能、过流能力、耐堵塞能力和耐冲蚀性能均较好。泡沫金属防砂筛管为海上油气田的防砂提供了一种新的选择。     

渤海油田砂岩储层岩石力学参数预测经验公式研究

获取储层岩石力学资料是进行出砂预测的基础性工作。取得岩心力学资料最为可靠的方式是通过岩心进行实验测得,但岩石力学实验往往具有一定的偏差性和局限性。为获得有效的岩石力学参数,该文借助了更易获取的测井资料,寻找了测井数据与实验数据之间的内在关系,进而对岩石力学参数进行预测。该文利用渤海4个油田几十个岩心的单轴抗压强度实验数据统计分析,发现单轴抗压强度与声波时差、深度、密度等测井数据呈现较强的相关性。利用多元广义线性回归,建立了岩石力学参数预测公式。利用新开发油田的岩石数据进行了验证,结果表明,新公式误差远小于常规经验公式,且绝对误差值在1.5 MPa以内。该公式在渤海油田具有较好的适应性和可靠性。     

分流封隔器皮碗的性能分析及参数优化

分流封隔器是刮管冲砂技术中最重要的工具,直接影响到冲砂洗井的效率。针对分流封隔器皮碗极易出现撕裂和磨损问题,开展皮碗力学特性研究。采用有限元法与试验相结合的方法,研究推筒外径和底径、皮碗水平距离和内外径对分流封隔器密封性能的影响,优化皮碗总成结构参数。结果表明：影响皮碗密封的主要因素依次是皮碗的外径、内径、水平距离、推筒的底径和外径;最优结构参数组合是推筒外径192 mm、底径188 mm、皮碗内径185 mm、外径216 mm、水平距离46 mm。优化后试验表明,皮碗满足外径244.5 mm套管使用要求,以及皮碗静密封承压20 MPa和动密封承压10 MPa的技术要求,整体性能得到提升,验证了有限元仿真分析的准确性。研究结果可为分流封隔器整体性能改进和应用提供参考。     

下部小尺寸管柱冲砂工艺及工具研制

海上油田生产井的上部采用244.5 mm(95/8英寸)生产套管,下部采用177.8 mm(7英寸)尾管完井。防砂管柱内径小,下入更小内径的冲砂管柱,正循环冲砂,上部环空面积大,冲砂液上返速度小,携砂能力弱,且地面循环设备压力大; 反循环冲砂,冲刺力小,效率低。针对现场作业需求,提出下部小尺寸管柱冲砂工艺技术,研发分流封隔器、双层管柱等关键工具,实现上部反循环,下部正循环冲砂作业,提高冲砂时效,并降低地面循环设备功耗。