S135钻杆失效分析

对某油井在很短时间内连续12次发生钻杆刺穿断裂事故进行了调查。力学试验、化学分析、金相试验证明钻杆材料性能符合标准要求,刺穿断裂与钻杆材料无关;宏观观察发现存在管状样品扭转疲劳断裂台阶;扫描电镜观察发现台阶上存在疲劳条带。同时,结合钻杆使用时的受力状况对刺穿钻杆进行综合分析,找出钻杆刺穿的原因为大应力扭转疲劳断裂。此结果提供现场后,现场提出改进措施并及时实施,使得后来的钻井未再发生此类钻杆刺穿事故。

水平井拖动管柱找水电控封隔器的研制与现场试验

针对长庆油田长水平段水平井应用拖动管柱找水工艺时存在配套的机械式封隔器坐封压力控制难度大、反复坐封密封胶筒损伤导致封隔器稳定性大幅度降低等问题,研制了可定时或实时坐封解封、可实现任意层段封隔的水平井电控封隔器。该封隔器在设计时充分考虑了水平井段重复坐封次数及密封件的承压性能,尤其是驱动机构动力输出部分采用直流电机+行星减速器、运动转换部分采用丝杠螺母机构方式,确保在许用套管空间内可实现输出扭矩最大化及封隔器胶筒的压缩坐封。通过室内试验评价了电控封隔器的耐温耐压、输出力矩和坐封推力等性能,相关性能指标均满足设计要求。水平井找水电控封隔器在长庆油田3口井进行了现场试验,试验结果表明,该封隔器可最大程度地降低工程条件的影响,提高作业成功率及测试质量,使拖动管柱找水测试工艺更简便、费用更低。

HPR高温高压压裂封隔器的研制与应用

在高温高压井施工作业过程中,压裂封隔器易出现中途失封、压后无法解封、回收困难、管柱无法起出等问题;进口的压裂封隔器,施工成本高,进货周期长,在一定程度上制约深井和超深井的勘探开发。为满足塔里木、准噶尔、吐哈盆地、柴达木盆地等地区深井、超深井高温、高压作业的需求,研制了集锚定机构、密封机构于一体,采用特种高分子材料作为胶筒防突保护的耐温200℃、承压差105 MPa的HPR高温高压压裂封隔器。室内座封启动和解封实验结果表明,封隔器各项性能参数满足现场试验要求;经ET1井现场试验,封隔器密封良好,锚定可靠,放喷、试气后,解封顺利,满足现场施工要求。该封隔器为高温高压井压裂施工提供了有力的技术支持。

疏松砂岩储层过筛管新型防砂管柱结构研究及应用

渤海油田储层地质特性以疏松砂岩为主,随着开采时间的增加,油气井会出现垢堵、砂堵、产量下降等问题。目前在对其疏松砂岩储层进行压裂增产改造后,需重新对疏松砂岩储层作防砂处理,由于受到小筛管机械防砂自身特性的限制,最终的防砂工程通常会出现防砂效果稳定性差、有效期短等问题。文章通过防砂筛管性能对比优选、管柱结构设计、数值仿真可靠性分析和地面实验,成功研制了一套适用于海上油田的新型双向膨胀悬挂预充填筛管的防砂管柱,为射孔压裂后的筛管建立挡砂屏障。经过现场试验,该型管柱具有悬挂牢靠、密封效果好、防砂性能稳定等优点。新型防砂管柱结构不仅能够提升海上过筛管射孔压裂增产措施的效果,而且对筛管破损井治理具有很好的指导借鉴意义。

井下作业管柱力学分析软件及应用

井下作业技术作为石油和天然气勘探开发的重要工程技术和手段,近年来取得了显著的进步,做出了重要贡献。随着钻井技术的不断发展,井眼越来越复杂,对井下作业提出了更高的要求,以前单凭经验来进行操作的井下作业已经不适时宜了,经常造成各种井下管柱事故。井下作业管柱受力分析软件在设计过程中用于预测某些潜在危险,尽量避免作业事故发生,使得设计更为合理、切实可行;在作业过程中用以分析某些事故原因,以便针对性地来处理问题,节约事故处理时间,降低作业费用,提高作业效率。该软件可以对起下管柱过程、压裂过程和打捞过程等的管柱力学状态进行计算,并对油管的长度进行初步优化。该软件无论是对作业前的室内设计还是现场作业过程中的作业管柱受力分析都有一定的指导意义,在大港、长庆等油田得到了初步应用。

油井水力压裂摩阻计算和井口压力预测

对水力压裂过程中射孔孔眼摩阻和管柱沿程摩阻计算方法进行分析。列出射孔孔眼摩阻计算公式并讨论其中的各个影响因素,给出压裂液密度和孔眼流量系数的计算公式,提出新的孔眼直径计算公式。基于大庆油田的施工数据,建议一种修正的降阻比计算公式,能够得到更为准确的管柱沿程摩阻历程曲线。通过有限元软件ABAQUS对大庆油田肇15-平56井2150.0～2160.0m井段分段压裂过程进行数值模拟,模拟得到的井底压力、井口压力曲线与现场施工曲线吻合良好,验证计算模型和管柱沿程摩阻计算公式的正确性。对大庆油田南214-平324井限流压裂过程进行数值模拟,模拟得到的压裂作业曲线和现场施工曲线吻合良好,验证射孔孔眼摩阻计算公式的正确性。

深部火山岩储层压裂改造主要技术对策

针对大庆深部火山岩储层岩性复杂、裂缝和孔洞发育的特点,通过分析归类,总结了压裂施工的技术难点,即:现有常规压裂设计方法针对性不强;测试压裂解释分析评价还需要完善;控制措施有效性差;压裂管柱还不适应高温高压及分层压裂需要等问题。提出了相应的技术对策:采用系统压裂优化设计方法、压裂风险预测技术、测试压裂解释和现场控制技术有效地指导了压裂施工。2002年以来大庆徐家围子地区火山岩储层压裂获得了压后产量的突破,通过现场试验证明采用的技术对策是有效的,给出了现场施工的多个实例,并提出了今后研究的方向。

苏里格气田下二叠统储层改造难点及对策

苏里格气田储层具有"低孔、低渗、低压"的特点,水力压裂改造成为开发该气田的主要手段。由于储层物性变化大、多薄层等原因,单井压裂改造裂缝参数在井网中效应的优化难度很大,施工参数很难考虑地应力剖面的纵向控制效果。因此,针对压裂改造中的突出难点,提出了相应的解决对策:建立单井与井网匹配优化模型,充分利用数值模拟、裂缝参数优化、应力剖面分析技术和裂缝闭合优化等技术。应用上述配套技术,使得压裂改造的裂缝参数与储层的匹配更加紧密;根据应力特征优化的参数更有针对性,有利于获得合理裂缝剖面;利用所提出的小型压裂技术进一步增强了对储层的认识和对压裂工艺的提升。为苏里格气田的储层改造和压裂效果的评估提供了技术支持。

水平井分流压裂管柱设计与力学分析

国内对水平井进行分流压裂施工尚属首次，压裂管柱设计及力学分析是压裂施工的关键技术问题之一。水平井压裂管柱在井眼曲率作用下随井身产生初始弯曲，弯曲后的压裂管柱在温度、自重、内外压力和局部集中力的综合作用下再次产生变形，变形后的压裂管柱必将与套管内壁产生接触，这种接触状态随井深和井眼圆周方向随机分布，是一种随机的多向接触摩擦非线性问题。文中将运用“多向接触摩擦间隙元法”对这一问题求解，并结合大庆油田水平井分流压裂管柱工程实例，进行了受力变形计算，给出了不同工作状况下压裂管柱与套管内壁的接触摩擦状态、管柱下端变形、井口载荷以及管柱任一截面处的内力和应力，为压裂管柱的设计和施工提供了可靠的理论依据。经现场试验表明，井口载荷的理论计算值与实测值的相对误差均在１３％以内，完全满足于工程的需要，并在水平井中成功地实施了大型分流压裂作业。

普光气田大湾区块高含硫水平井完井管柱优化设计

为实现高含硫气藏"少井高产、安全高效"的开发目的,对四川盆地普光气田大湾区块碳酸盐岩储层采用了以水平井为主的开发模式。根据大湾区块气藏及流体特点,综合考虑国内外高含硫水平井完井工艺技术现状,选择一次管柱多级卡封,逐级投球打开各层滑套改造储层作为本区块水平井完井工艺,进而开展了管柱参数和结构设计,优化设计出高含硫水平井完井管柱:套管完井分段酸压管柱、裸眼完井分段酸压管柱、套管监测水平井分段完井管柱。该管柱通过8口井现场应用,首次实现了国内高含硫水平井分段储层改造,增产效果明显,为气田的安全高效开发提供了有力的技术支撑,也为类似气田的开发提供了借鉴。

压裂后快速返排工艺技术的研究

针对当前压裂酸化后转抽时间长,酸液或压裂液不能及时排出,对地层造成2次污染,影响油井产能的问题,研究开发了压裂后快速返排工艺技术。该技术是采用油井正常的采油方式(采用联作抽油泵和连续抽汲装置),实现一趟管柱完成酸化、压裂、抽汲及连续排液等工序,达到压裂后及时快速排液,减轻其对油层的2次污染,提高酸压增产效果。现场应用表明,该工艺实现了压裂后不动管柱排液求产,大大缩短了排液周期,减轻了工人的劳动强度,提高了试油效果,降低了生产成本。

普光水平井投产一体化管柱及参数优化

普光气田水平井具有井深、射孔井段跨度大、射孔厚度大的特点,储层层间非均质性非常严重,Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类储层交错分布,部分井存在边底水。为了实现水平井段均匀布酸、提高酸化效果、稳气控水等目的,通过对水平段注酸井筒流动压力分布、吸液强度分析,确定出普光水平井投产一体化管柱的封隔器卡封段级数、滑套下入位置、滑套孔径、孔数、尾管下入深度等参数。通过理论分析和数值模拟计算,研究了普光高含硫水平井不同完井方式下的酸压(化)投产一体化管住的结构及参数优化方法,为高含硫气田水平井分段酸压(化)管柱设计提供了技术思路,提高了普光水平井的酸压(化)效果。

大斜度超深井压裂管柱探讨

随着油田开发的深入,出现了大斜度超深井压裂。现有的压裂管柱应用于大斜度超深井都存在明显的不足,影响了压裂施工成功率。文章分析了现有3种压裂管柱的优缺点,提出了一种易于坐封、验封和解封的适合于大斜度超深井压裂的工艺管柱方案。

小套管井一次多层压裂管柱的研制与应用

针对坪北油田部分油水井采用小套管开采“低孔、低渗、低丰、低压、低产”油藏的现实 ,为了节省成本、减少投资 ,实现少投入、多产出的目的 ,特研制了一种小套管井一次多层压裂管柱。 7井次的现场应用表明 ,该管柱具有结构简单、坐封方便、反洗通畅、易解卡。

力学分析在压裂酸化管柱优化设计中的应用

主要就压力、温度变化显著的压裂、酸化管柱进行管柱力学分析和计算。在方案设计阶段或压裂酸化施工阶段详细分析管柱的受力、变形及强度,管柱载荷变化规律,给出管柱变形及强度计算,从而确定出各工况下的极限操作参数。控制管柱的施工作业参数、管柱内外流体工况、工具深度以及井口油压、套压等。

深层气井压裂管柱应力的有限元分析

针对深层气井压裂管柱在高压大砂量条件下的失效问题,应用有限元方法对压裂管柱进行力学分析,得到了应力分布情况,为井下压裂工具的合理设计提供一定的理论依据。

绳索取心钻探施工中钻杆折断原因分析及应对措施

通过分析绳索取心钻探施工工况、钻杆折断事故现状及折断部位,探讨绳索取心钻杆折断的原因,提出预防绳索取心钻杆折断措施。

油套同注工艺在降低管柱沿程摩阻中的应用

大型加砂压裂是开采非常规气藏的核心技术之一,该技术要求将携砂液大排量地挤入地层,从而沟通天然裂缝,形成复杂的网络裂缝系统。但随着排量的增加,压裂液的管柱沿程摩阻将极大地上升,给开采该类非常规气藏带来了极大的挑战。实践表明,油套同注工艺能够有效地降低大型压裂管柱沿程摩阻。采用降阻比公式计算管柱沿程摩阻,并结合流体力学计算管柱清水摩阻,借助当量直径计算不规则断面环空的清水摩阻。以川西实际施工摩阻数据为基础,修正了降阻比公式中的系数,得到一套针对川西油套同注工艺管柱摩阻计算公式。同时以川西×井实际施工数据为基础,计算了整个加砂压裂过程中油套同注工艺的管柱沿程摩阻值,描述了摩阻值随施工排量和砂浓度的动态变化过程,相比同排量下的油管注入,油套同注工艺可降低管柱沿程摩阻55 MPa左右。

套损井压裂管柱的研制

针对大庆油田套损井压裂情况,强调套损井压裂的必要性。套损井压裂技术的关键内容是套损井压裂管柱,其技术难点是过套损点封隔器胶筒承压低、肩部凸出和残余变形过大,以及喷砂器通径过小等。介绍了过套损点压裂管柱的结构原理及其主要工具,侧重介绍解决的技术难题,说明套损井压裂管柱的实用性。

全通径射孔与加砂压裂联作技术及其应用

低效油气藏通常采用射孔后进行增产措施改造,以取得理想产能。普通射孔管柱由于本身结构限制,很难为后续作业提供有效通道。全通径射孔与加砂压裂联作技术是在射孔后,整个射孔管柱形成与油管内径相当的通径,不需起出管柱或丢枪作业就可完成加砂压裂、生产测井等后续作业,也可直接作为完井生产管柱,保护了油气产层,缩短试油周期,提高完井效率。在介绍了全通径射孔与加砂压裂联作技术的工作原理、工艺特点、常用施工作业管柱、适用条件和配套射孔器材技术指标等基础上,在四川盆地岳2井进行了现场应用,避免了多打钻井口袋和射孔后压井多次起下管柱,为开发低效油气藏提供了有效的射孔完井方法。