改进膨胀尾管悬挂器悬挂力技术研究

为提高膨胀尾管悬挂器的悬挂力和膨胀过程中膨胀锥与膨胀本体的润滑性能,对膨胀尾管悬挂器的膨胀结构进行了改进,在膨胀本体外壁镶嵌金属块提高其悬挂能力;通过在膨胀本体内表面和膨胀锥表面预涂固体润滑涂层,提高其润滑性能,降低膨胀力。膨胀尾管悬挂器膨胀试验表明:膨胀本体镶嵌单组金属块的悬挂力达到200 kN,与未镶嵌金属块相比提高了3倍;预涂固体润滑涂层后膨胀力为268 kN,与未经过润滑相比降低了21%。这表明,在膨胀本体外壁镶嵌金属块可以提高膨胀尾管悬管挂器的悬挂润滑性能,在膨胀本体内表面和膨胀锥表面预涂固体润滑涂层的方法可以改善悬挂器的润滑性能。      

完井修井膨胀悬挂器的研制与应用

针对常规尾管悬挂器的不足,开发出膨胀悬挂器技术。该技术采用了钢管膨胀及高强度橡胶材料作为密封悬挂机构,没有卡瓦机构,集尾管悬挂器及封隔器于一身,解决了尾管头漏失的问题,且内通径远大于尾管内径,相对于常规尾管悬挂器具有诸多的技术优势,是尾管完井技术的最新发展方向。对膨胀悬挂器的膨胀过程进行了有限元分析,对摩擦系数与膨胀压力的关系进行了研究,得出了膨胀压力与摩擦系数的数学表达式。橡胶筒所能提供的悬挂力大小是衡量膨胀悬挂器性能的一个重要指标,对膨胀压缩后的密封橡胶筒所能提供的悬挂力进行了力学计算;对膨胀悬挂器的工作原理及技术特点进行了论述,介绍了膨胀悬挂器尾管完井技术、膨胀悬挂器悬挂小套管修井技术和膨胀管外封隔器悬挂小套管修井技术的技术优势。在永3-侧87、义11-47等21口井对膨胀悬挂器技术进行了现场应用。     

可膨胀尾管悬挂器关键技术

概述了可膨胀尾管悬挂器的结构原理和技术特点,同时指出,可膨胀尾管悬挂器的关键技术可归结为膨胀本体材料的选择、膨胀方式、释放方式与润滑技术等。通过对各关键技术进行分析,认为可膨胀尾管悬挂器应朝大膨胀率、低压膨胀坐挂、高承载能力、高密封与耐腐蚀性能、操作简单等方向发展。为加快我国可膨胀尾管悬挂器国产化研究的步伐,又提出了几点建议。     

可膨胀尾管悬挂器膨胀材料及膨胀方式

以实体膨胀管技术为基础开发的可膨胀尾管悬挂器,国外已经基本发展成熟,并在很多油气田投入工业化应用,取得了巨大的经济效益和社会效益。而我国对该技术的研究尚处于理论探索与试验阶段。针对这一现状,简要介绍了可膨胀尾管悬挂器的技术特点和现场优势,说明了其结构原理。通过对可膨胀尾管悬挂器膨胀材料与膨胀方式的详细分析,得出了可膨胀尾管悬挂器膨胀本体材料的性能要求与几种典型膨胀方式的结构原理及特点,指出了膨胀材料与膨胀方式的发展方向。在此基础上,给出了可膨胀尾管悬挂器的发展方向、研究思路与方法的建议。      

海上深井膨胀悬挂器钻完井技术研究及应用

针对尾管固井时出现的尾管头漏失现象,结合所悬挂尾管类型,研制出海上深井膨胀悬挂器。它是利用膨胀悬挂器悬挂技术套管,利用膨胀悬挂器的良好密封性能,结合密封水泥环封隔钻井过程中的复杂压力体系,彻底解决尾管头的环空漏失问题,保证后续钻井安全。室内试验及现场应用情况表明,膨胀悬挂器各部件工作正常,膨胀后密封压差45 MPa,坐挂时对技术套管无影响,技术套管与胶筒无相对位移,单段40 cm的氟橡胶筒悬挂力≥600 kN,具有较强的密封悬挂能力,能满足设计及现场要求。     

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。     

膨胀尾管悬挂器研究及应用

常规尾管悬挂器由于密封性能差、内通径小等问题很难满足生产需要,为此,对悬挂及密封材料、液压及机械相结合的膨胀机构、膨胀方式、爆破盘等关键技术进行了研究,研制了膨胀尾管悬挂器.介绍了其结构和工作原理,阐述了其技术优点:该技术把膨胀套管技术应用到尾管完井领域,密封悬挂机构采用高强度橡胶材料,膨胀方式采用液压和机械相结合、由上至下的膨胀方式,设计了爆破盘.为检验膨胀尾管悬挂器的性能指标,进行了膨胀尾管悬挂器室内试验,验证了膨胀尾管悬挂器的基本性能.在王102-侧54井进行了侧钻井现场试验,悬挂φ95 mm尾管901.67 m.膨胀尾管悬挂器集尾管悬挂器及上封隔器于一身,有效解决了尾管头漏失问题,且悬挂密封可靠,内通径远大于尾管内径,是尾管完井技术的最新发展方向.     

膨胀尾管悬挂器关键技术分析及现场应用

膨胀尾管悬挂器在注水泥和顶替的过程中能够带动管串旋转,可显著提高环空顶替效率和固井质量。从膨胀驱动机构、本体机构、丢手机构、旋转机构、指示机构和应急机构等6个方面对膨胀尾管悬挂器关键技术进行了分析,并介绍了其现场应用情况。分析结果表明,膨胀尾管悬挂器集成了悬挂和封隔功能,并能实现大排量循环,遇阻后通过旋转和上提下放,使管串顺利入井,并提高固井质量;通过完善现场施工工艺,优化胶塞憋压操作及其机构,确保丢手机构及应急机构的正常工作,可有效提高膨胀悬挂器作业的可靠性。建议我国加大膨胀尾管悬挂器的研发力度,同时提高工具的可靠性。     

膨胀悬挂器技术在石油工程中的应用

膨胀悬挂器作为膨胀套管技术的衍生产品,能够有效地对尾管头和套管重叠段进行密封,优化侧钻井窗口深度,拓宽悬挂器的应用范围。胜利油田已开发出套管膨胀悬挂器、筛管膨胀悬挂器和旋转尾管膨胀悬挂器3种类型,并实现产业化应用,涉及钻井、完井和修井等领域。通过分析膨胀悬挂器的结构特点、工作原理、技术参数及技术优势,结合现场应用情况,对膨胀悬挂器进行结构优化设计,取得了较好的应用效果。     

可膨胀尾管悬挂器在可变温度场的接触性能仿真

可膨胀尾管悬挂器是一种新型的实体膨胀固井工具,国外的技术已比较成熟,而国内的应用还比较少.为了研究悬挂器膨胀后的接触压力随温度变化的趋势,建立有限元模型,模拟膨胀过程,得到膨胀后的模型.在可变温度场下对膨胀后悬挂器的接触性能进行仿真,得出在升温过程中悬挂器的接触压力降低,但是热膨胀后的悬挂力仍能够满足材料的工作要求,安全可靠.     

内嵌卡瓦尾管悬挂器的研制与应用

为解决常规尾管悬挂器不适宜超深井、大位移井和小间隙井等复杂井的问题,开展了内嵌卡瓦尾管悬挂器的研究。创新研究了其利用卡瓦侧面承载的内嵌卡瓦尾管悬挂器坐挂机构,改变了卡瓦和锥套间挤压力的方向,减小了锥套所受的径向力。同时坐挂机构采用无推杆连接方式,提高了悬挂器的入井安全性。对承载斜面角度、锥套外径等方面进行了有限元分析和结构优化。研究结果表明,在卡瓦斜面轴向夹角为α2时,卡瓦和套管的最大应力最小;当锥套外径为D2时,内嵌卡瓦尾管悬挂器坐挂后过流面积与常规尾管悬挂器相比增加了34%。试验及现场应用结果表明,内嵌卡瓦尾管悬挂器对悬挂尾管长、井下易漏失等复杂井况具有较强的适应能力。     

可旋转膨胀尾管悬挂器性能研究及现场试验

可旋转膨胀尾管悬挂器结构复杂,施工工艺不同于常规悬挂器,现场试验难度大。为解决该问题,分析了φ177.8 mm×φ139.7 mm可旋转膨胀尾管悬挂器及各关键部件的结构和工作原理,根据整机地面膨胀试验、悬挂性能测试、模拟入井试验等试验结果,确定了悬挂性能参数、膨胀性能参数和施工参数,并制定了现场施工工艺。可旋转膨胀尾管悬挂器在GSS-036LR井进行了现场试验,成功完成固井作业,膨胀压力小于20 MPa,膨胀施工作业排量小于0.2 m3/min。研究表明,研制的可旋转膨胀尾管悬挂器能够实现旋转、膨胀坐挂和丢手功能,施工工艺可满足现场施工需求。      

高温高压尾管悬挂器研制与应用

针对深井尾管固井中尾管下入深、载荷大、尾管下入困难、井底温度高、压力大以及井下环境恶劣等特殊固井问题,采用V型双向密封套、三瓣式带流通槽锥套和直连式尾管胶塞总成的优化结构设计,开发出适用于高温高压井的BH-XGH型尾管悬挂器。从工具的结构设计、仿真分析、性能评价等几方面进行了详细阐述,从理论上验证了高温高压尾管悬挂器的性能参数。现场应用5井次,解决了深井、超深井高温高压尾管固井的耐高温高压、小间隙、载荷能力、碰压成功率等系列技术难题,为国产工具的推广应用奠定了基础。     

BH系列尾管悬挂器在老井挖潜中的应用研究

二连油田在阿南和蒙古林区块的开发井以ø139.7 mm套管完井方式居多,在近几年老井挖潜改造的悬挂器固井施工作业中,遇到小间隙井眼固井施工困难的问题。为满足开发需要,引进了渤海钻探公司研发的BH-XGY系列ø139.7 mm带顶封装置的尾管悬挂器。该悬挂器针对二连油田小间隙井眼的固井施工,从锥套结构导流设计、钻杆胶塞和尾管复合胶塞结构优化方面入手,改进了多项结构。通过理论计算和现场应用对比分析,解决了二连油田小间隙井眼固井作业中井筒循环压力高、胶塞碰压难、固井质量不高的技术难题,在现场施工中取得了良好的效果。     

尾管钻井技术研究与试验

尾管钻井技术属于套管钻井的一种类型,具有降低钻井成本、减少井下事故的优点,尤其对存在井壁坍塌等复杂异常情况的深井具有重要意义。实现了在送入工具与悬挂器之间设计了传扭机构、在送入工具(中心管)内设计了一个以衬套为核心的联动开关、在完钻后尾管固井时使用的实心塞和尾管悬挂器内置的空心塞上设计了"棘爪簧片防退"机构、在尾管悬挂器与技术套管间设计了"橡胶"和"金属"双级密封机构等项技术创新,解决了尾管悬挂器及附件必须具有钻井功能、尾管钻井所配钻头必须满足深井硬地层和低钻压条件的要求、尾管悬挂器必须满足"下得去、挂得准、挂得住、脱得开、封得住、提得出"的技术要求、满足尾管与技术套管的环空密封性能的要求、浮箍可承受钻井过程中的长时间冲蚀且能防止固井后水泥浆倒灌等关键技术,实现了先坐挂、再解脱,最后旋转固井的设计思想,成功地完成了地面模拟试验,顺利地通过了同时具有CMA(中国计量认证)和CNAS(中国合格评定国家认可委员会)资格的检测机构所进行的全面行业性能检测,具备了尾管钻井最大钻深能力达到4500m、尾管长度达到200m的能力。