中短半径水平井造斜率与螺杆钻具应力研究

应用非线性有限元法,建立了中短半径水平井螺杆钻具力学模型。分析了不同井眼曲率和不同弯角下120mm大角度单弯螺杆钻具组合应力分布情况,最大等效应力随着曲率的增加先减小后增大,随着弯角的增大而增大;采用平衡曲率法,对大角度单弯螺杆造斜率进行了计算。确定了螺杆钻具组合极限应力与造斜率的关系,等效应力线与分界线交点的左侧随井眼曲率增加而减小、等效应力线与分界线交点的右侧随井眼曲率增加而增加。该项研究为中短半径水平井大角度单弯螺杆钻具的安全使用、轨迹控制设及螺杆钻具的改进提供了依据。

“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术研究与现场试验

超短半径水平井在油气田老井改造、剩余油挖潜方面作用很大,但常用的柔性钻具超短半径水平井钻井技术存在起下钻周期长、作业成本高的问题。考虑连续管钻井具有钻井效率高、成本低和安全可靠等优点,提出了将连续管与柔性钻具相结合的钻井新思路,并研制了高速和低速大扭矩螺杆、改进了柔性钻具结构、研制了叠加式斜向器和造斜PDC钻头等关键工具,优化了配套施工工艺,初步形成了“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术。该技术在江汉油田陵72-5CZ井开展了首次现场试验,成功完成了长30.21 m的超短半径水平分支井眼,平均机械钻速0.8 m/h,实钻井眼轨迹与设计井眼轨道吻合良好,水平段平均稳斜角为88.17°。现场试验结果验证了“连续管+柔性钻具”超短半径水平井钻井技术的可行性,为剩余油挖潜和低渗油田高效开发提供了一项新技术。

短半径水平井侧钻技术在沙特HRDH-128井的应用

沙特Ghawar油田已经开发了几十年,随着油田的持续开发和老油区的频繁作业,部分油井产能下降。为提高产能,该油田大修井作业多采用短半径和多底井水平井钻井技术对老井进行侧钻。文中主要介绍了套管开窗侧钻短半径水平井钻井技术的应用原理和主要的施工技术,并通过在HRDH-128井的应用实例,阐述了短半径水平井钻井开窗工具及侧钻方式的选择,下部钻具和动力钻具的配套、测量方式及测量工艺、井眼净化等工艺技术。实例应用结果表明,侧钻短半径水平井技术不仅是一种投资少、见效快、经济效益显著的油田开发技术,而且是老油田稳产增产和提高最终采收率的一种有效途径。

超短半径水平井开采煤层气的探讨

超短半径径向钻井系统可以在0 3m半径的立井井段中,完成从垂直转向水平,保证水平井准确进入目的层,并采用高压水射流破岩形成水平井眼,解决了常规钻水平井技术所遇到的施加钻压困难和钻杆旋转所带来的一系列问题,减少了井下事故的发生并提高了钻井速度.本文通过对超短半径径向钻井系统的基本原理和施工方法的详细介绍,试图把超短半径径向钻井系统这项先进技术作为一个新的技术手段引入煤层气开采中来,以提高煤层气的采出率.

超短半径水平井钻头喷嘴多相流规律分析

为了解决高压射流钻进超短半径水平井技术中钻孔直径与钻孔深度间的矛盾问题,在考虑液固两相相间作用力的基础上,采用连续介质假设,依据液固两相双流体模型,对超短半径水平井钻头喷嘴内液固多相射流进行了模拟研究,并将结果同单相射流进行了对比。对比结果显示:单相与多相两种情况下液相轴线速度分布趋势基本相同,喷嘴轴线上湍流强度发展趋势一致;但当流动进入喷嘴直柱段并逐渐向出口运动时,单相射流液相轴线速度要低于多相情况下液相轴线速度,单相射流的湍流强度要高于多相射流条件下湍流强度;在喷嘴出口截面上,越靠近轴心液相速度越接近;反之,越靠近壁面液相速度差别越大,并且固相颗粒在喷嘴内壁附近存在速度超前滑移现象。

中短半径水平井弯曲井段套管受力分析

套管柱在高井[曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形,有可能导致强度破坏和变形失稳。为了研究套管在弯曲载荷作用下的应力分布及变形情况,采用三维实体单元,运用有限元方法建立了中短半径水平井弯曲井段套管的计算模型,分析了三种不同外径尺寸的套管在一定围压和不同弯曲载荷作用下的最大径向变形量和最大等效应力值,并分析其随井[曲率的变化规律。计算表明,井[曲率增大,弯曲井段套管的径向变形和应力也随之增大;同一井[曲率下,外径较大的套管,径向变形和应力也较大。通过研究,对高井[曲率下中短半径水平井弯曲井段套管柱强度设计提供了理论依据。

中短半径水平井弯曲段套管剩余抗挤强度分析

为得到套管柱剩余抗挤强度与水平井弯曲段造斜率间的定量关系,采用理论推导和三维有限元模拟的方法,分析了3种不同外径尺寸的套管在弯曲荷载和外挤压力作用下的剩余抗挤强度。计算结果表明,弯曲作用产生的套管截面不圆度对套管剩余抗挤强度影响不大;套管柱剩余抗挤强度与水平井弯曲段造斜率间较好地符合二次反比例关系;在造井眼斜率相同时,套管柱剩余抗挤强度与套管柱的径厚比服从指数反比例分布关系。研究结果为中短半径水平井弯曲井段套管柱抗挤强度的设计提供参考依据。

顺北1-4H井超深小井眼中短半径水平井钻井难点及技术对策

顺北油田是中国石化西北油田分公司塔河油田接替区域,顺北油田是目前国内最深的油气藏,地层温度、压力高,很多地方奥陶系桑塔木组含有辉绿岩,受辉绿岩影响,不得不用超深小井眼中短半径水平井钻井。以顺北1-4H井为例,该井面临托压、温度高而仪器配套难、轨迹难以控制等难题。针对顺北1-4H井难题进行分析,形成了相应的技术对策,顺北1-4H井采取这些对策成功钻至目标地层,获得了良好的油气发现。顺北1-4H井采用■120.65mm小井眼钻井,完钻井深8049.50m,创造了■120.65mm小井眼水平井井深最深纪录。顺北1-4H井的成功完井,为超深小井眼水平井钻井的施工提供了很好的借鉴经验。

钛合金钻杆在短半径水平井中应用技术研究

随着超深井、短半径井和大位移井钻探数量的逐渐增多,钻杆在井下的服役条件越来越苛刻,常规的钢钻杆已经不能满足复杂井的作业需求,钛合金钻杆以其密度小、弹性模量低和耐蚀性好等特点成为油气井领域研究的热点。为了研究钛合金钻杆在短半径水平井中的使用性能,首先对钛合金钻杆管体基本强度准则进行了分析,接着开展了钛合金钻杆的疲劳试验,对其疲劳性能进行了测定,最后以超深水平井为例,对比了钛合金钻杆和钢钻杆在井下的使用性能。分析结果表明:在低应力水平下,钛合金钻杆在空气和钻井液中的疲劳寿命均达到107次以上;当应力水平一定时,钛合金钻杆试样在钻井液中的疲劳寿命略低于空气中,但二者相差不大;在滑动钻进、旋转钻进、上提和下放等不同工况下,钛合金钻杆的侧向力、扭矩和摩阻均小于钢钻杆,其作业摩阻约为钢钻杆的60%。所得结论可以为钛合金钻杆在短半径水平井中的应用提供理论依据。

超短半径水平井柔性壳力学分析及强度评价

柔性壳的强度影响超短半径水平井的钻井成功率,由于柔性壳是开槽的细长形结构,不能采用常用方法评价其强度。建立了分步计算法,并建立了3种曲率造斜段柔性壳整体三维接触非线性有限元模型和单节柔性壳局部模型,得到柔性壳受力变形状态及危险截面。将整体模型中得到的危险截面上的载荷施加到局部模型中,对其进行强度评价,得到3种曲率造斜段柔性壳均能够承受40kN的轴向载荷。为评价柔性壳的安全性能提供了一种有效的计算方法。

有线随钻仪器在短半径水平井应用中存在的问题和对策

介绍了塔河油田短半径水平井对有线随钻测斜仪器的特殊要求,对仪器在应用中出现的高温抗震动、坐键、电缆磨损问题进行了分析,并给出了技术对策。改进后的有线随钻仪器完全满足了该地区短半径水平井钻井的要求,可以部分替代无线随钻测斜仪,降低了钻井成本,应进一步推广应用。

超短半径水平井柔性钻杆非线性力学分析

为了给超短半径水平井柔性钻杆安全性评价提供一种有效的计算方法,在考虑柔性钻杆和导向管接触的情况下,建立了造斜段和水平段整体柔性钻具非线性有限元模型;在考虑柔性钻杆各部件间的接触以及材料的弹塑性的情况下,建立了单节柔性钻杆局部模型,并将整体模型中得到的柔性钻杆危险截面载荷加到局部模型中,进行强度评价,得到造斜段柔性钻杆能承受小于2kN·m扭矩,水平段钻进长度30m时,柔性钻杆能承受小于40kN的钻压和小于2kN·m扭矩的结论。

正电胶钻井完井液在官H2短半径水平井中的应用

系统介绍了正电胶泥浆体系用于我国第一口短半径水平井──官Ｈ２并的成功经验。实践表明，该类型泥浆完全能够解决短半径水平井钻井过程中所遇到的各种与钻井液有关的技术难题，满足在大港油田钻这类水平井的施工要求。

小井深超深短半径水平井钻井技术在塔河油田的应用——以TK1105CH井为例

小井眼超深短半径水平井对于老区挖潜上产、降低油田综合开采成本具有重要意义。以TK1105CH井为例,从短半径水平井施工难点、剖面设计、轨迹控制、摩阻计算、测量方式及钻井液设计等方面对超深短半径水平井技术进行了论述,并结合实钻经验给出了各阶段相应的钻具结构和技术措施。TK1105CH井的成功完钻为超深短半径水平井钻井技术积累了宝贵的经验。

超短半径水平井的优化设计

鉴于超短半径水平井在挖潜低效井方面的巨大作用效果,钻井工程设计中将井眼轨迹、钻具组合等方面进行设计优化,形成了一套成熟的超短半径水平井优化设计技术,应用于大庆油田超短半径水平井的施工中,并取得了预期的效果。

塔河油田侧钻短半径水平井技术

塔河油田侧钻短半径水平井造斜井深在5300m以下,施工难度大。文中结合塔河油田侧钻短半径水平井的设计与施工情况,总结了新疆塔河油田通过对井下工具、仪器的改进及工艺技术配套,进行短半径水平井作业的成功经验,探讨了短半径水平井中井眼轨迹控制技术、高造斜率下钻具的受力分析、钻具造斜率预测方法研究、摩阻扭矩分析等多项技术难题,并给出了相应的技术措施。塔河油田短半径水平井的成功钻成并获得良好的产能,使国内水平井钻井技术迈上了新的台阶;创造出的多项国内水平井钻井记录,为国内深井短半径水平井钻井技术的进一步发展奠定了基础。

煤层气超短半径水平井筛管完井技术研究

为解决煤层气超短半径水平井煤层坍塌、煤粉产出造成的频繁修井等问题,维持超短半径水平井连续稳产生产,探讨超短半径水平井筛管完井工艺可行性,重点研究不同材料管柱的屈服弯曲半径,采用Wellplan软件进行超短曲率半径条件下管柱可通过性分析,优化设计管柱组合。基于煤粉颗粒分布、运移速度、过流面积等因素进行高密度聚乙烯(HDPE)筛管参数设计,采用有限元分析法进行筛管屈服强度分析。设计高密度聚乙烯(HDPE)筛管专用送入工具及下入工艺研究,进行案例设计分析,探讨工艺可行性。结果表明:直径116 mm尺寸井眼在曲率半径不小于12 m的情况下可下入直径40 mm高密度聚乙烯(HDPE)筛管完井,筛管本体不发生塑性变形,筛孔附近出现部分塑性变形,塑性变形的体积占筛管实体体积的14.58%,为井筒流体通过提供稳定通道。筛孔可阻挡较大的煤粉颗粒进入井筒造成卡泵,T型割缝具备一定清洁功能,减少煤粉颗粒卡塞割缝。研究结果推进煤层气超短半径水平井工艺技术发展。

超短半径水平井液压驱动非金属完井筛管下入长度计算

针对超短半径水平井完井筛管下入过程中摩阻限制了完井筛管下入长度的问题,提出了超短半径水平井液压驱动完井管柱下入技术,设计了由内到外依次为导向管、液压驱动管、非金属完井筛管的完井管柱结构,完成了配套工具设计,建立了管柱力学-液压耦合模型。基于某深层煤层气超短半径水平井井身结构数据,应用管柱力学-液压耦合模型进行了数值计算,结果表明相同条件下液压驱动完井管柱下入长度为常规技术完井管柱下入长度的17倍。对数值计算结果进行了多因素正交分析,结果表明完井管柱结构和非金属复合连续筛管与井筒间摩擦系数是对液压驱动完井管柱下入长度影响最大的两个因素。优选了两种适用于不同条件的超短半径水平井液压驱动完井管柱结构,最大下入长度分别为381,655 m。研究结果可为超短半径水平井液压驱动非金属复合连续筛管完井技术提供理论支持。

新疆油田HW702长半径水平井钻井实践

新疆油田ＨＷ７０２长半径水平井钻井实践崔江杰，赵子仁，张跃军（新疆石油管理局钻井工艺研究所）１地质情况概述新疆油田七区佳木河组油藏位于克拉玛依油田东端的白碱滩地区、七区的中东部，属克－乌大逆掩断裂带的前缘断块。上部三叠系地层与佳木河组是不整合接触。佳...

超短半径水平井技术在萨南油田的应用

本文通过研究超短半径水平井的技术原理,根据实际地质特征,依据超短半径水平井选井选层原则,通过结合剩余油分布规律分析,优选3口采油井试验,总结该技术的适用性,对油田提高采收率有着重要的指导意义.