海上油田液压丢手的优化设计及性能评价研究

液压丢手作为海上油田将管柱或一些特殊工具下钻到设计井段后再脱手的核心技术产品,常规工具普遍存在抗压、抗拉、承扭和不易脱手等诸多问题,无法满足海上油田中深井管柱高悬挂载荷和高承扭的作业需要。文章以9寸套管内丢手工具为例,通过优化丢手球座、锁紧球的结构和尺寸,同时对球座接触表面进行热处理,然后进行有限元数值模拟优化及耐压抗拉和承扭性能试验和试验井脱手测试,达到了悬挂载荷1000KN以上和承扭15kN·m的设计要求,能提高海上油田中深井完修井高载荷的作业效率,具有一定的推广应用价值。

深井短尾管安全丢手关键技术分析与研究

在深井短尾管固井施工中,由于较大的摩阻、悬挂尾管短、质量轻等因素,容易产生丢手不易判断,以及大摩阻下不易丢手等诸多问题。为此,通过研发一种尾管牵制技术和尾管悬挂器卡瓦内嵌技术,使深井短尾管固井施工具备反向锚定及锁紧、解锁功能,依托额外载荷的增加保障施工的便捷性和安全性。与此同时,在安全丢手技术的应用中,仍然需制定详细的现场施工工艺流程,通过精确设定压力值启动参数,以适应各级运动的需求,使其更加适用于各类深井短尾管固井施工场景,切实在深井作业中发挥出关键作用,为现场钻探作业提供便利。

注水管柱逐级解封解卡安全丢手工具的研制与应用

针对冀东油田多级分层注水管柱在打捞过程由于封隔器较多导致管柱解卡载荷大、起出困难,容易造成大修等问题,设计研制了注水管柱逐级解封解卡安全丢手工具。该工具主要由外套和中心管组成,采用脱节式结构(多级销钉)并设计了连通孔,启动后实现油套连通,消除压差对管柱打捞的影响;中心管长沟槽结构可提供解封行程,实现多级封隔器逐级解封,降低解封负荷;管柱遇卡时,拔断解卡销钉,管柱可从逐级解封解卡装置处脱开,脱开后进行逐级打捞,避免造成大修。现场应用120余井次,实现注水管柱分级打捞76井次,启动力28 t,丢手负荷32 t,分层管柱大修率由56%下降至24%。现场应用情况表明,逐级解封解卡安全丢手工具的结构简单合理,可操作性强,可有效降低多级分层注水管柱大修概率,具有良好的推广应用前景。

国外旋转尾管悬挂器丢手工具分析

在尾管固井过程中,旋转尾管悬挂器能够通过旋转尾管,提高顶替效率进而提高固井质量。丢手工具是旋转尾管悬挂器的关键部件之一,能否将尾管顺利送到井内设计位置,坐挂后能否顺利丢手,在尾管入井和固井过程中,能否顺利旋转尾管,是检验丢手工具性能的关键指标。分析了国外几种旋转尾管悬挂器丢手工具的结构、工作原理和性能特点,为国内旋转尾管悬挂器丢手工具的设计开发提供参考。

Ф170 mm四级分支井重入工具丢手装置研制

为了解决预先设置导向装置的四级分支井重入工具的送入与回收问题,研制了Ф170 mm四级分支井重入工具丢手装置。该装置可将四级分支井重入工具送入井眼连接器中,并解锁完成丢手,亦可完成重入工具的回收作业。使用低压差液压丢手方式,易丢手。有紧急解锁结构设计,机械丢手无剪钉。通过有限元数值模拟分析与室内试验,证明该装置安全可靠,符合现场使用要求,操作简易,可提高四级分支井重入作业的施工效率,具备推广价值。

一种新型液压丢手工具研制

丢手工具是丢手工艺技术的关键工具之一 ,丢手工具性能的优劣直接决定着丢手工艺的施工成功率。一种新型的液压丢手工具 ,使现场施工成功率达到了 1 0 0 %。利用这种丢手工具与液压式封隔器配套使用 ,可实现一次加液压使封隔器座封和丢手 ,简化施工工艺 ,该工具已广泛应用于多种采油工艺管柱中。

小直径丢手堵水工艺管柱

针对河南油田各类套损井不断增加,现有成型工具无法完成该类井井下措施施工等问题,研制了外径仅为95mm的小直径堵水管柱。经11口井的现场应用证明,该技术能有效应用于套管内径为97～139.7mm的套管变形井、套管整形加固井进行分层堵水生产;同时该管柱也可在油层内连续射孔段上进行堵水生产。主要介绍了管柱的结构组成、工艺原理、管柱特点及现场应用效果等。

新型压差丢手Y445型封隔器的研制与应用

油田上使用的压差丢手封隔器普遍存在丢手压力高、丢手压力不稳定以及丢手成功率低、解封成功率低等问题,严重影响了作业成功率。而且常用的Y441封隔器+丢手工具型工艺管柱也常常在完井管柱入井时受水力冲击易出现中途丢手的现象。同以往的丢手封隔器相比,新研制的Y445悬挂丢手封隔器集多种功能于一身,由于丢手活塞采取面积差的结构形式,丢手方式可以采取投球或不投球两种方式,成功率大大提高。解卡机构采取机械脱卡下锥体的结构特点,有效提高了解卡成功率。截至2005年3月该技术已经现场成功应用50多井次,坐封丢手一次成功率100%,收到了良好的经济效益和社会效益。

筛管液压丢手装置的研制与应用

长北气田采用双分支水平井技术配合裸眼完井进行天然气开发,为预防钻遇泥岩层和煤层坍塌的问题,在水平裸眼段内下入预钻孔筛管以支撑井壁。由于井眼环境复杂,长北气田的水平井作业存在着长筛管下入困难、短筛管重量轻不易顺利丢手、常规丢手工具遇阻时无法旋转解阻、常规球座施工后需另外下钻钻除等技术难题。研制了筛管液压丢手装置,该装置具备旋转功能,允许筛管串在下入过程中采取旋转的方式通过阻点;具有两种丢手方式,既可通过液压方式丢手,也可通过机械方式丢手;设计了可提出式球座机构,在施工后可随着送入工具整体提出,无需下钻钻除。该筛管液压丢手装置通过了一系列地面性能实验,并在长北气田CB23-2井和CB23-3井两口水平分支井进行了应用,完成了4趟筛管下入作业,成功解决了现场难题。

SPDS型水平井防砂丢手工具的设计

水平井清砂十分困难，早期防砂是水平开采油必不可少的措施。SPDS型丢手工具是为配合水平井机械防砂而研制的，是防砂管柱的关键工具之一。介绍了SPDS－120和SPDS－114两种型号丢手工具的结构设计、工作原理，重点介绍了SPDS－114型丢手工具的结构、特点及相关设计计算。SPDS丢手工具具有结构简单、操作方便、压差控制稳定等特点。该工具的设计可为其它水平井相关工具的设计及工具优化设计提供参考。

YDD—112型液压倒扣丢手工具的研制

鉴于目前油水井中使用的油管多数是多次修复的旧油管 ,承压能力下降 ,过高的丢手压力会打暴油管 ,造成重复作业 ,以及现有液压丢手工具远不能满足现场应用要求的状况 ,研制出YDDS— 112型液压倒扣丢手工具。这种丢手工具有液压丢手、投球丢手和倒扣丢手 3种方式 ,丢手压差稳定 ,投球或不投球不影响丢手压差 ,易于现场操作控制 ;倒扣灵活 ;3种丢手方式有效组合 ,可满足不同工艺要求。现场试验应用具 8井次 ,丢手成功率 10 0 % ,累计增油墨 6万t ,直接经济效益 4 5 2

可丢手滑块捞矛的开发和应用

针对普通滑块捞矛捞获落物后易卡钻 ,解卡不成又不能做进一步处理的问题 ,研究开发了可丢手滑块捞矛。这种捞矛由打捞总成和丢手总成组成 ,打捞作业时两部分由锁爪和锁槽连接在一起 ,当捞获物卡钻又解卡不成时 ,可从油管投球 ,憋压 ,然后上提一定载荷把上接头与捞矛杆脱开 ,实现丢手。 2 6井次的现场应用表明 ,9井次遇卡 ,9井次实施丢手成功 ,丢手成功率1 0 0 % ;8井次经套铣成功解卡 。

Φ178mm套管井机械丢手堵水技术

介绍了用于 １７８ｍｍ套管井的机械丢手堵水管柱及组成管柱配套工具的结构和工作原理，并简要地介绍了该项技术的试验效果。该项技术具有密封性能好，封堵寿命长，解封性能可靠等特点，基本满足了 １７８ｍｍ套管井封堵任意层的生产需要。

套管错断井双重丢手扶正工具的研制

随着油田开采年限的增加,在地层滑移、油井出砂、频繁的井下作业施工以及套管材质与腐蚀等诸多因素的作用下,油田套管损坏现象非常严重,其中由套管错断引起的套损井占了相当大的比例,是套损井修复中较难解决的问题。针对这种情况,研制了专用的套管错断井双重丢手扶正工具。使用该工具进行修井作业时,对作业设备要求低,采用现有设备和常规油管,就可以完成施工,施工工艺简单。该工具具有液压、倒扣双重丢手功能,可大大降低施工风险,已成功地完成了GD2-33-532井的现场试验,取得了很好的效果。

液压封隔器丢手管柱的改进设计和应用

采用液压封隔器卡水、分层的工艺管柱由于其先进性必将会越来越广泛地得到应用。但是从现场应用的情况来看 ,该工艺管柱的施工成功率较之常规工艺管柱要低。针对液压封隔器丢手工艺管柱的中途坐封 ,或难以丢手等问题进行了分析 ,提出了改进措施 ,优化设计了该工艺管柱 ,对封隔器的坐封机构以及坐封启动压差进行了改进 ,设计了CKF常开阀以及DY可倒扣液压丢手等工具。现场应用改进后的工具和工艺情况表明 ,作业施工成功率 10 0 % ,降低了作业成本和难度 ,提高了作业施工的成功率。

分段压裂用双功能丢手工具研制

在裸眼封隔器分段压裂工艺中,为使下入的工艺管柱能与送入管柱顺利脱开,研制了双功能丢手工具。该丢手工具具有投球加压丢手和正转丢手2种功能,降低了由于丢手不成功而导致复杂井下事故的风险。介绍了该工具的结构、工作原理,并校核了关键部件的强度。现场应用12口井,丢手成功率100%。

碳酸盐岩超深水平井完井送入管柱丢手工艺优化

塔中I号气田是一个超深层复杂大型油气田,具有储层埋藏深、温度高、缝洞发育、易喷易漏、高含H2S等特点,目前主要采用水平井方式进行开发,施工作业面临井下条件复杂、作业工况恶劣等难点,水平井完井送入管柱存在丢手前管柱内外有压差、中和点不好找的问题。为此,提出了送入管柱结构优化方案,研制了环空压差式循环阀和伸缩短节,细化了送入管柱的坐封与丢手工序。经现场50余井次的应用表明,该技术使悬挂式封隔器丢手操作更为简便,提高了丢手作业的安全性和可靠性。

新型丢手封隔器及配套不压井技术研究

针对萨南油田在用的253—5丢手封隔器配旁通开关组成的不压井作业技术,在作业施工中存在丢手管柱下移、上滑、掉井、旁通开关失灵、作业施工成功率较低和生产井自动关井等技术问题,研发了一套新型丢手封隔器及配套不压井技术。此技术在地面试验和现场试验中取得了较好效果:(1)新型丢手封隔器的密封性能好,在/140mm和/146mm套管内壁上的锚定力大,作业施工成功率高,可确保丢手管柱在井下长期正常工作;(2)新型丢手封隔器及配套不压井技术的丢手管柱采用悬挂不支井底管柱,可避免主材浪费和节约生产成本;(3)该项技术为电潜泵井和大泵抽油机井的不压井作业提供了新的技术支持。

液压丢手工具丢手压差的设计计算

丢手压差的设计与计算是丢手工具设计中最关键的问题。丢手工具控制活塞下行要克服控制剪钉的剪断力和压力效应等因素所产生的其他力 ,现场试验表明 ,现场操作丢手压差与地面试验丢手压差有很大的出入。文章对影响 YDS型液压丢手工具丢手压差的各种因素进行了较为全面的分析 。

井下丢手式分层体积压裂工艺研究与现场试验

针对定向井开发油层厚度大的区块时，单层混和水体积压裂纵向动用程度不够，常规分层压裂排量过低的问题，开发了井下丢手式分层体积压裂工艺和配套工具。该工艺通过丢手式钻具组合和专用打捞工具实现各改造段的有效封隔，同时能保护施工段套管，与常规分层压裂相比，排量由2～3m^3／min提高到11m^3／min，具有施工排量大，工具组合简单，施工风险小等优点。在华庆长6油田开展了现场试验，实现了致密厚油层分层多段体积压裂，试验井产量由措施前的日产油1．02t提高到措施后日产油3．44t，日增油2．42t，目前稳产4个月，累计增油283．8t。