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。     

深井和大位移井套管磨损程度预测

为提高套管柱强度设计准确性,防止磨损失控情况发生,深入分析了套管磨损预测技术。结合定向井钻柱力学研究成果,考虑钻柱刚度和屈曲的影响,推导了深井和大位移井的钻柱拉力-扭矩方程,建立了基于能量原理的套管磨损程度预测模型,并编制了预测软件。该预测软件可以预测包括钻进、起下钻具等作业过程的,不同套管柱层次、钻具组合、井眼轨迹、钻井液类型和钻井参数等情况的全井段不同井深所对应的套管磨损量。实例计算结果表明,编制的预测软件减小了人为的估计误差,预测值更为准确可靠。研究成果为深井和大位移井安全高效钻进提供了新的技术支持。      

大位移井套管磨损量分析模型

在大位移井钻井过程中,由于裸眼井段长、井斜角大、井眼曲率变化大,从而使得钻柱与套管之间的接触力较大,导致套管会发生严重的磨损。根据套管内表面的磨损体积与旋转钻柱在相同位置所作的功成正比的原理,建立了、套管磨损厚度与井眼曲率、钻具组合、机械钻速、钻井时间及套管磨损量之间的关系,计算出了大位移井井筒内钻杆与套管之间的接触力沿井深分布,分析了机械钻速和钻井时间对套管磨损厚度的影响。计算结果表明,井眼曲率越大、钻井时间越长、机械钻速越低,套管磨损越严重。     

大位移井套管磨损预测及防磨技术研究

针对大位移井套管磨损问题,以White和Dawson提出的磨损效率理论模型为基础,建立了套管磨损预测模型。利用该模型定量地分析了井眼狗腿度、机械钻速、顶驱转速、底部钻具组合、套管钢级和钻井液性能对套管磨损的影响规律。分析结果表明,套管磨损深度随井眼狗腿度、顶驱转速、底部钻具组合外径的增大而增大,随机械钻速和钻井液密度的增大而减小。根据所计算的钻柱与套管之间接触力的分布情况,可对发生磨损的重点井段进行分析。综合以上分析结果,制订了相应的防磨措施,这些措施对现场施工具有一定的指导意义。     

南海流花超大位移井套管磨损预测方法

在超大位移井的钻进过程中,造斜段的技术套管会发生严重的磨损问题。建立了超大位移井技术套管磨损后剩余壁厚的定量预测方法。根据能量原理,即套管内表面的磨损体积与旋转钻柱在相同位置所作的功成正比,建立了技术套管磨损体积与井眼轨迹、钻具组合、机械钻速、转速、钻进井段长度及套管磨损系数之间的函数关系。在假设磨损截面为新月形的条件下,根据磨损截面的几何关系,建立了套管磨损深度与体积之间的关系。应用一口超大位移井的实测数据对建立的模型进行验证,结果表明该模型可以用于超大位移井技术套管磨损深度的预测。根据研究结果,简要说明了套管防磨技术的主要方法。     

SK1井套管磨损剩余强度安全评价研究

深井超深井钻井过程中,受井眼狗腿度、机械钻速、顶驱转速等因素影响,技术套管的磨损问题不容忽视,严重时将会导致其抗外挤、抗内压强度明显降低,对井筒完整性造成极大隐患。为此,结合SK1井?244.5 mm技术套管磨损原因深入分析,利用套管“磨损-效率”理论模型,建立了套管磨损量及剩余壁厚的预测方法,指出套管磨损严重位置通常发生在狗腿度较大的井深处,且随顶驱转速增加和机械钻速降低,套管的磨损量明显增大。通过将磨损套管分别简化成具有内壁不圆、不均度的含缺陷套管及“矩形槽”套管,建立了磨损套管的剩余抗外挤、抗内压强度计算方法及全井段剩余强度安全系数计算方法。分析表明,当顶驱转速高于100 r/min、机械钻速低于0.87 m/h时,SK1井?244.5 mm套管的抗外挤最小安全系数将会低于1.0,需采取合理的钻井提速及防磨措施,以保证技术套管的强度安全。研究成果对于今后深井超深井的套管柱安全设计具有重要的指导意义。     

大位移井套管可下入深度预测

大位移井在套管下入过程中大钩载荷和套管可下入深度的预测是大位移井成功完井的关键因素之一.根据大位移井下套管的特点,考虑套管柱刚度的影响和井眼轨迹中井斜、方位的变化,建立了适合大位移井套管三维刚杆计算模型并编制了计算软件.该软件在塔里木油田某井下套管作业分析中,对大钩载荷和套管可下入深度进行了数值模拟计算及预测分析,获得较好的效果,可在大位移井工程中推广应用.     

渤海大位移水平井固井关键技术研究及其应用

渤海地区的6口大位移水平井是在歧口17-2、秦皇岛32-6油田完成的,是国家863-820-09海底大位移井钻井技术研究项目的依托工程.该项目最大完钻井深度为4 690 m,最大水平位移为3 697 m,最大水垂比为21,最大方位扭转为68°.通过大位移水平井固井作业实践,摸索并总结出一套适用于渤海地区的大位移水平井固井作业的10项关键技术,即通井清洁井眼、调整泥浆性能、管柱合理居中、套管弯曲校核、倒装送入尾管、优化水泥浆配方、优化前置液的性能及注入量、提高泥浆顶替效率、注替动态套管漂浮、固井仿真软件的设计和模拟.实践表明,这10项关键技术,即通井清洁井眼、调整泥浆性能、管柱合理居中、套管弯曲校核、倒装送入尾管、优化水泥浆配方、优化前置液的性能及注入量、提高泥浆顶替效率、注替动态套管漂浮、固井仿真软件的设计和模拟.实践表明,这10项关键技术对保证大位移水平井固井作业质量起了重要的作用.该项目的成功为今后大位移水平井固井作业提供了经验.     

西江24—3—A14大位移井244.5mm套管固井技术

西江２４－３－Ａ１４大位移井在下深超越６０９６ｍ的情况下，采用“认真准备优质井眼”“合适磁管漂池接箍和套管漂浮技术”“使用多刃滚柱套管扶正器”“慎选套管位置”等特别技术，成功地下入２４４．５ｍｍ套管５６６根，仅用４６．５ｈ就完成了该井的固井作业。     

在大位移井中下套管的挑战

在大位移井中下入较长的生产套管柱是所有钻井作业中最为关键的部分。当达不到设计深度时，油井的供液能力和总体费用就会出现一个似是而非的结论。本文的全文发表了对目前的下套管工具和技术现状的总体看法，并列举了来自里海和北海的实例。     

大位移井完井及采油工艺技术

本文介绍了大位移井的定义、完井技术及采油工艺技术.大位移井眼剖面的优化设计及悬链线的概念,在大位移井的固井完井施工中,由于大位移井延伸井段长,采用了套管漂浮接箍和套管漂浮技术.大位移井中的电潜泵机组应用于接近水平的井段中,井眼净化工作尤为重要,同时简要介绍了几种不同的油层打开方式.     

超深定向井钻井中钻井参数对套管磨损量的影响

由于超深定向井井深较深,在技术套管封固之后下部地层钻进时间长,期间钻具与套管发生接触磨损,套管强度降低。在套管钢级一定的条件下,影响套管磨损的钻井因素主要有转盘转速、机械钻速、钻井液密度与类型、钻具组合等。以XG-X井为例,研究了这些重要因素对磨损量的定量影响。计算结果表明转盘转速、机械钻速对套管磨损影响最大;定量计算了该井当前条件下在不同的机械钻速、转速下的套管磨损量,给出了机械钻速—转速—磨损量关系图版,由于机械钻速和转速在一定范围内可以调节,实际钻井过程中可根据本研究结果合理地搭配机械钻速与转速,以减少套管磨损,提高套管寿命,延长油井使用年限。     

套管磨损防护技术应用研究

在大斜度井及大位移井钻井过程中,钻柱摩阻过大,常常导致送钻困难、顶驱能力超限、钻柱和套管磨损严重等复杂情况,给正常的钻井作业和完井作业带来很大困难。从套管磨损机理分析入手,研究了造成钻柱摩阻增大的主要因素。对各种方案和工具进行对比分析,重点阐述了几种用于减少钻柱摩阻的井下工具的工作原理及其使用条件,指出在大斜度井施工过程中使用减磨接头,能够大大降低钻柱的摩阻和扭矩。现场应用表明,在大斜度试验井施工作业过程中,使用井下减磨工具在钻井过程中可将钻柱扭矩降低10%~30%,减磨效果良好。井下防磨工具在防治大斜度井和大位移井套管磨损方面具有很好的效果和广阔的应用前景。     

渤海油田浅层大位移水平井钻井关键技术研究

渤海A油田浅层大位移井最大水垂比为2.98,突破了渤海湾水垂比的现有极限。其浅部地层疏松,井眼轨迹控制难度大,泥岩易水化膨胀,频繁出现倒划眼困难和下套管遇阻等复杂情况。针对以上问题,在定向井轨迹设计、大位移井安全钻井周期、井身结构优化、大位移井摩阻扭矩及钻井液性能等方面进行了技术研究。结果表明,采用大位移井均布设在外排井槽,保持井斜角为73°～76°、浅部地层使用大弯角马达,深部地层使用旋转导向进行钻进,大位移井安全钻井周期约为32 h,建议钻进过程中提高机械钻速;井深在4 000～4 500 m的大位移井,推荐采取五开井身结构;反演得到大位移井套管内摩阻系数为0.25、裸眼内摩阻系数为0.35～0.40,推荐Φ244.48 mm套管选择69.94 kg/m(47 PPF),作业时可根据实际情况选择部分漂浮、全漂浮+旋转以及部分漂浮+旋转这3种下套管方式;储层段采用"预防为主+防堵结合"思路,在传统的无固相钻井液中加入超细碳酸钙,提高承压封堵性能及储层保护性能。该研究成果对于浅层大位移井的设计和施工具有一定参考意义。     

大位移井摩阻和扭矩分析及其对钻深的影响

对不同垂深、不同位移的大位移井在钻井和下套管过程中的摩阻和扭矩分析表明,采用水基钻井液能够钻成位移小于3000m的大位移井,且可以下入178mm套管;位移大于4000m、且垂深在1000m左右的大位移井,需要使用油基钻井液,且只能下入178mm尾管;位移大于5000m的大位移井,必须使用油基钻井液,178mm套管下入有一定难度,且在垂深较小时,需要使用部分139.7mm钻杆和倒装钻具。分析了不同垂深条件下的大位移井钻井极限,随着井深增加,制约大位移井钻井极限的因素由滑动摩阻转为钻柱强度。     

大位移井下套管技术

９０年代以来,大位移井作为开发地面条件恶劣或环境敏感地区的油藏是一项十分有效的技术,已在国内外迅速发展起来,工艺技术日趋成熟,大位移井完井技术是关系到大位移井成功与否的关键,而套管的顺利下入是该技术的难点之一。文中详细介绍了大位移井套管下入技术中套管的考虑因素,下套管方法及其专用工具。     

一种新的深井套管磨损计算方法

根据深井、超深井钻柱的涡动特性提出了一种新的套管磨损计算方法。补充了磨损效率模型只能对狗腿处套管进行磨损预测的缺陷；并对套管和钻杆磨损进行了解析计算，可利用钻杆的实际磨损状况对计算参数进行调整。模型在塔里木油田多口油井的应用表明，钻柱涡动带来的套管磨损不容忽视，模型的计算结果与实际状况较符合，能为现场施工提供较好的预测数据。     

桩西滩海大位移定向井老168-斜18井钻井工艺

老168-斜18井是胜利油田在桩西滩海地区钻成的一口井斜达到63.70°的大位移海油陆采井。由于造斜点浅、造斜井眼较大、造斜地层软、水平位移大、大斜度稳斜段长等,该井施工困难极大。为保证施工的顺利进行,针对钻遇地层的特点,通过制定有效轨迹控制方案,选取合理的造斜工具及钻具组合,实施合理的钻井参数及技术措施,同时进行简化钻具结构和安全管理技术措施等,顺利完成了钻井任务。从井眼轨迹精确控制、优质钻井液技术、安全钻进措施、大井斜长稳斜井段套管下入等方面介绍了该大位移井实施过程中采取的技术或措施。这些技术及措施的应用不仅避免和降低了井下事故的发生,而且施工井满足开发要求,对该区域滩海大位移海油陆采井的施工具有较高的借鉴意义。