顺北油气田超深井分段完井技术

顺北油气田储层发育多条断裂,每个断裂内有一条或多条栅状储集体,储集体间分隔性强,需要通过分段改造动用多个断面储集体,提高油气井产能。为此,通过优化橡胶材料的配方、硫化工艺和完井工具的机械结构,研发了耐高温高压的大扩张比裸眼封隔器、投球分级滑套、压差滑套、完井封隔器等分段完井用关键工具。基于两性离子酸用稠化剂和有机–无机抗高温双重交联剂,研制了抗高温交联缓速酸;利用压裂液和酸液的黏度及密度差异,形成了远距离沟通深部酸压工艺。在研发关键完井工具、高温酸液、酸压工艺的基础上,基于地质工程一体化理念,研究形成了顺北油气田超深井分段改造完井技术。顺北油气田12口井应用了该技术,应用结果表明:裸眼封隔器、投球分级滑套和压差滑套耐温180℃、耐压90 MPa,分段级数可达5级;交联缓速酸耐温180℃,黏度提高2倍以上,酸岩反应速率降低20%以上,酸液穿透距离由100 m提高至120 m;现场应用分段级数最高达到4级,封隔器下深达8833 m,应用温度最高达182℃;压后折算产量同比邻井平均提高20%,SHB4-5H井等3口井达到日产油量超过千吨,实现了少井高产。

可反复开关滑套分段压裂工具的研制与应用

为解决常规水平井多级滑套裸眼分段压裂技术存在的后续储层改造困难的难题,开展了可反复开关滑套分段压裂工具技术研究。研究开发了投球式开关滑套、压差式开关滑套及配套机械开关工具,重点进行了滑套锁紧限位技术、球座快速钻除技术和工具耐冲蚀技术等关键技术研究。地面试验结果表明,可反复开关滑套结构设计合理,可以顺利实现打开及关闭功能。可反复开关滑套分段压裂工具在东胜气田进行了2口井的现场应用,滑套打开显示明显,进一步验证了该工艺的可行性和工具的安全可靠性。

遇水膨胀橡胶的膨胀性能研究

随着钻完井技术的不断发展,自膨胀封隔器技术已经越来越广泛的应用于水平井分段开采、低渗透储层和页岩气储层分段压裂等领域。自膨胀封隔器的膨胀性能是影响其现场应用效果的关键所在,文章研究了遇水膨胀橡胶膨胀机理,对现场应用中影响橡胶膨胀性能的环境因素及影响原理进行了分析,在此基础上提出了提高橡胶遇水膨胀性能的改进方法,并通过室内试验结果对改进方法进行了验证。

自膨胀封隔器在镇泾地区的适应性研究与应用

常规裸眼封隔器无法满足镇泾地区井眼扩大率较大或井眼不规则等层位的有效封隔,为此,采用自膨胀封隔器进行压裂层位封隔。对镇泾地区井况进行了综合分析,提出对封隔器的性能要求,在此基础上优选自膨胀封隔器结构参数,并结合分段压裂施工工艺进行自膨胀封隔器的针对性地面试验,测试封隔器在大排量冲蚀条件下的封压性能。现场应用中,在所有的压裂层段,遇水自膨胀封隔器均实现了良好的封压,地层打开和压裂压力明显,各层段均没有发生窜层,封隔成功率达到100%。所得结论可为其他类似储层的改造施工提供参考。

全通径滑套球座打捞机构关键技术研究

球座可提出式全通径滑套可通过球座打捞机构将各级球座一次提出井口,实现管内全通径,要求球座打捞机构轴向插入载荷小,承载能力强。为此,设计了新型高承载球座打捞机构,采用理论计算和有限元分析方法,分析了齿根面锥度和承载面角度对轴向插入载荷和承载能力的影响规律,并确定了最优参数。分析结果表明,与常规球座打捞机构相比,新型高承载球座打捞机构轴向插入载荷降低了75%,当齿根锥度为1∶16时,轴向插入载荷约为2kN,轴向极限抗拉强度达到500kN。当承载面角度小于90°时,随着齿根锥度增大,球座打捞机构的轴向承拉能力随之增强,轴向插入载荷随之降低。高承载球座打捞机构模拟入井试验一次打捞成功,表明高承载球座打捞机构能满足现场应用要求,为提高球座打捞成功率提供了新的技术途径。

可打捞分段压裂滑套球座打捞关键结构设计与试验

可打捞分段压裂滑套可在分段压裂作业后通过油管或连续油管下入专用打捞工具将各级滑套内部可打捞式球座一次性提出井口,实现管内全通径,便于后期下入工具进行二次改造或滑套开关。文章分析了可打捞分段压裂滑套球座打捞关键技术,设计高承载打捞机构、球座弹性分离机构、球座旁通循环冲洗机构、大间隙密封机构等关键结构,地面试验和入井试验表明滑套球座可顺利提出,验证了打捞的可靠性。

尾管悬挂器超高压封隔技术研究与实践

针对高压油气井常规尾管固井重叠段固井质量差的问题,研制了新型超高压封隔式尾管悬挂器。该悬挂器同时具有悬挂、封隔2种功能,能够有效地密封重叠段,防止油、气、水窜的发生。根据金属膨胀原理,设计了由金属和橡胶共同组成的密封组件,采用有限元方法分析了密封组件膨胀过程中的应力情况,在此基础上优化了结构设计,试制了样机,并进行了样机性能试验和现场试验。试验结果表明,该超高压尾管封隔悬挂器坐挂、坐封可靠,操作简便,且允许大排量循环,防止了常规结构存在的提前坐封现象,有效地解决了尾管固井过程中重叠段封固质量差的难题,具有极高的推广应用价值。

完井—采油一体化工艺及关键技术分析

塔河油田碎屑岩和碳酸盐岩稀油储层,多采用射孔/酸压+自喷+机抽的完井—采油作业方式进行完井,需下入两趟管柱分别完成射孔/酸压和机抽开采,且自喷转机抽和机抽检泵期间均需要完井液压井,增加作业成本和储层伤害风险。文章设计了完井—采油一体化工艺,下入一趟管柱即可完成射孔/酸压+自喷+机抽作业,作业全程无需压井,减少产层伤害,降低作业成本。研制了实现完井—采油一体化工艺的自动压井阀和完井-采油气液分离器两个核心工具,并分析了实现大通径、耐高压等要求的多项关键技术,通过现场应用验证完井—采油一体化工艺及工具的可靠性能及明显的经济优势。

不压井采油管内防喷器关键技术

针对转抽或者检泵过程中需要压井、导致作业时间增加甚至储层被污染这一情况,提出了一趟管柱完成“酸压(射孔)-自喷-机采-检泵”作业思路。根据这一工艺需求,提出不压井采油管内防喷器的总体方案,并对其中大通径弧面密封、可变式球座和阀板关闭可靠性三大关键技术进行了详细分析。管内防喷器将以前多次管柱作业变成一次,缩短了作业时间,提高了作业效率,降低了作业成本,同时避免了压井作业,消除了压井对储层可能造成的污染。最后通过试验对工具结构设计和性能进行验证。试验中,防喷器整体密封压力≥35 MPa,阀板密封压力≥10 MPa,阀板反复开关次数≥10次。试验结果验证了工具结构设计的合理性和性能的可靠性。

金属板料抛喷丸仿真的有限元方法

针对金属板料抛喷丸加工成形与变形控制问题,研究了基于等效弯矩载荷建立喷丸数值模拟的方法。为实现基于喷丸工艺参数预测等效载荷,提出基于神经网络训练与学习的方法。以试验数据为样本数据,以模拟数据动态修正的方法,动态获取工艺参数与等效载荷的关系模型。使用VC/OpenGL编程,基于AFT方法实现了有限元自动网格剖分,并针对多抛头交错布置的特点,采用基于时间段按网格细分与迭加原理实现了板料的动态模拟,得到板料的最终变形与应力云图。

旋转尾管固井关键技术分析

目前,国内有多家科研单位已经开始研究和生产旋转尾管固井工具,并得到成功应用。通过分析,总结出高载荷轴承、旋转丢手、旋转水泥头技术、扭矩预测和高抗扭螺纹等技术是旋转尾管固井的关键技术。对比分析了各项关键技术的优缺点,指出了全密封圆锥滚子式轴承、液压丢手工具、顶驱式水泥头等技术在各关键技术里具有一定的先进性,并指出旋转扭矩预测技术能更好地指导旋转尾管的现场施工。高扭矩螺纹技术的应用,增强了其在水平井、大斜度井内对旋转尾管固井施工的可靠性。

Weatherford公司研制出SwageHammer^(TM)集成式尾管悬挂器

为满足高压/高温、深水、大斜度井等苛刻条件下尾管固井时的密封要求,Weatherford公司研制了SwageHammer^TM集成式尾管悬挂器。该悬挂器集常规尾管悬挂器和膨胀式尾管悬挂器的优点于一体,可大大提高高温高压条件下井筒整体的密封性,降低尾管下入及整个作业过程中的风险。SwageHammer^TM尾管悬挂器主要由顶部封隔器、坐挂机构、送入工具(包括坐挂驱动机构)组成。该悬挂器采用本体整体式设计,将液压坐挂系统的液缸、传压孔以及内部橡胶密封结构从本体上移除,且无密封螺纹连接,以消除压力泄漏隐患,并设计了独立的液压驱动坐挂机构,集成到尾管下入工具上。下入尾管并提出尾管下入工具后,留在井内的是一个完整的、没有任何压力泄漏隐患的整体结构。

自膨胀封隔器封压性能技术分析

介绍了自膨胀封隔器的结构和特点。膨胀橡胶材料、封隔器尺寸和防突环结构是影响封隔器的封压性能的关键因素。根据有限元分析、试验对比等方法,提出了提高自膨胀封隔器封压性能的主要措施。以美国巴肯页岩油藏应用的自膨胀封隔器为例,证明自膨胀封隔器在多级分段压裂完井中可有效封隔层段,且成本低。

尾管顶部封隔器技术现状与发展趋势

在介绍尾管顶部封隔器结构与工作原理的基础上,指出了该封隔器的突出特点。介绍了国外尾管顶部封隔器的发展现状、坐封工具及橡胶材料选择,包括软金属防突型蓄能尾管顶部封隔器、膨胀环防突型蓄能尾管顶部封隔器、卡瓦内藏式尾管顶部封隔器、膨胀式尾管顶部封隔器及膨胀式一体化尾管顶部封隔器。对我国尾管顶部封隔器的研究现状及应用情况进行了说明,指出了我国尾管顶部封隔器与国外的差距以及我国尾管顶部封隔器的研究方向。

封隔器锁紧装置关键技术分析

封隔器的封隔密封性能除了与其密封元件有关外,还受其锁紧装置的性能制约。锁紧装置的坐封回弹距离、锁紧防退能力均直接决定了封隔器的环空封隔能力与密封的长久可靠性。着重分析了几种典型的封隔器锁紧装置,从锁紧装置的回弹距离、锁紧承载性能等几个关键点进行了深入分析,为封隔器设计提供一定的参考依据。

自膨胀封隔器技术在完井作业中的应用

自膨胀封隔器是近几年来分段完井工具的研究热点,它是以遇油或者遇水膨胀橡胶作密封材料,通过与井眼内液体接触胀封实现充填环空的。通过分析自膨胀封隔器相对于常规裸眼封隔器的技术特点,论述了其技术研究过程中的关键技术。针对水平井小井眼裸眼完井、智能完井以及筛管分段完井中常规工艺以及技术的不足,探讨了自膨胀封隔器在国外分段完井作业中的应用效果,为自膨胀封隔器技术的深入研究和国内的应用推广起到了促进作用。

国外尾管顶部封隔器技术研究现状

尾管顶部封隔器用于封隔套管与尾管重叠段的环空空间,防止固井过程中油气水窜流通道形成。介绍了尾管顶部封隔器的结构组成和工作原理,分析了国外典型尾管顶部封隔器的结构特点,为国内相关技术的发展提供借鉴。

API螺纹检测技术的现状与发展趋势

近年来,随着特殊石油螺纹油套管应用的日益广泛,其加工和检测技术的难度也日益增加。文中经过对国内石油行业API螺纹检测技术现状的分析,以及对其加工和检测技术的探讨,指出了国内石油行业API螺纹检测技术发展的新趋势。