WTQ245-N微牙痕套管钳的研制与应用

普通套管钳在结构形式及夹紧方式等方面存在不足,工作过程中会对套管表面造成较大损伤。鉴于此,研制了WTQ245-N型微牙痕套管钳。这种套管钳主要由浮筒、吊架、主钳、背钳、液压系统及扭矩仪等组成,由于它使用液压背钳和专用微牙痕钳牙,并采用特殊的滑动槽径向压紧方式,因而可大大减轻对套管的损伤。中原油田2口井的现场应用结果表明,这种新型套管钳与普通套管钳相比,工作时产生的牙痕深度小于0.40 mm,对套管表面的损伤很小,尤其适用于高含硫油气田的下套管作业。

微牙痕下套管技术在川东北高含硫气田的应用

高含硫油气田H2S极易通过油气井管柱的伤痕对其进行腐蚀,缩短套管和油管的寿命。为此引进美国ECKEL公司生产的φ219 mm(85/8英寸)HS HT型微牙痕液压套管钳,改造扭矩仪、液压动力站、气动卡瓦等设备,配套形成微牙痕下套管技术。该技术的应用可使套管体损伤降低到最小程度,牙痕深度小于0.08 mm,有效减轻H2S对入井套管及油管的腐蚀,延长套管及油管的使用寿命,为高含硫油气田生产开发提供技术支持。

封隔器仿生鳞片齿卡瓦微牙痕及稳定性研究

传统封隔器卡瓦在长期锚定套管内壁时,卡瓦牙与套管接触面会形成咬痕,过大的咬入深度可能会导致套管内壁遭到破坏,甚至失效。通过建立常规齿和仿生鳞片齿卡瓦牙与弹性套管半空间体接触模型,推导出在弹性区域和塑性区域内卡瓦牙与套管相互作用力和压入深度的关系。并且对比常规齿卡瓦牙型结构参数,构建了仿生鳞片齿卡瓦牙型结构参数,建立了锥体-卡瓦-套管三维接触有限元模型,采用有限元数值模拟和正交优化相结合的方法得出仿生鳞片齿卡瓦最佳牙型结构参数为:卡瓦牙倾角β′=90°、卡瓦锥角γ′=15°、卡瓦牙顶角α′=72°、鳞片齿长半轴R=5 mm、鳞片齿短半轴r=3 mm。研究结果表明:优化后的仿生鳞片齿卡瓦比优化后的常规齿卡瓦在套管内表面产生的应力减小了7.8%,牙痕深度减小了18.6%,证明了仿生鳞片齿卡瓦的微牙痕效果。由数值模拟得出不同摩擦因数下常规齿卡瓦和仿生鳞片齿卡瓦与套管接触压力的合力随时间变化曲线,摩擦应力的合力随时间变化曲线和接触面积随时间变化曲线,从曲线可以看出仿生鳞片齿卡瓦的稳定性比常规齿卡瓦更优。研究结果可为封隔器的研究与应用提供参考。

微牙痕卡瓦在封隔器中的应用研究

封隔器的锚定机构在结构形式及卡瓦锚定能力方面存在不足,特别是卡瓦工作过程中会对套管表面造成较大损伤,不仅影响封隔器的工作性能,而且导致了套损井段在油井二次作业中无法进行二次封隔。鉴于此,分析了卡瓦锥面锥角、卡瓦包角、卡瓦牙数量和牙型角等影响卡瓦牙痕的重要几何参数,通过数值模拟得到封隔器卡瓦牙与套管接触应力的变化趋势,即:当卡瓦牙为4牙时对应区域的应力最大,对套管内壁的损伤也最大;卡瓦牙为5牙和7牙时应力分布曲线呈下降趋势;通过扩大每个牙顶的外径,可以使各牙及套管周边的应力分布均匀,同时使卡瓦稳定性增强,减少其对套管的损伤;减小锥面锲形角可以使椎体对卡瓦的作用力后移,有助于使各个齿受力均匀。研究结果可为卡瓦的结构修改及优化设计提供参考。

封隔器仿生六棱柱齿状卡瓦微牙痕及稳定性

为解决常规封隔器卡瓦在长期锚定套管壁时,卡瓦牙与套管接触面形成咬痕,过大的嵌入深度可能会导致套管损坏、失效,使套管壁遭到破坏。通过对比常规齿状卡瓦牙型结构参数,构建仿生六棱柱齿状卡瓦牙型结构参数,建立锥体-卡瓦-套管三维接触有限元模型,采用有限元数值模拟和正交优化相结合的方法得出仿生六棱柱齿状卡瓦最佳牙型结构参数为:卡瓦牙倾角α′=18°、正六边形外接圆直径d=6 mm、相邻六棱柱卡瓦牙间距s=0.5 mm、卡瓦牙上底高c=0.5 mm和卡瓦锥角γ′=15°。结果表明:优化后的仿生六棱柱齿状卡瓦比优化后的常规齿状卡瓦在套管内表面产生的应力减小了14.61%~15.25%,牙痕深度了减小44.12%~47.10%,可见仿生六棱柱齿状卡瓦的微牙痕效果。同时,由数值模拟得出不同摩擦系数下常规齿状卡瓦和仿生六棱柱齿状卡瓦与套管接触压力的合力随时间变化曲线,摩擦应力的合力随时间变化曲线和接触面积随时间变化曲线,从曲线可以得出仿生六棱柱齿状卡瓦的稳定性要优于常规齿状卡瓦。

微牙痕液压大钳技术

用微牙痕液压大钳上FOX油管扣时,扭矩监控软件对大钳传送来的扭矩值与预先设定好的扭矩值进行比较,当达到设定扭矩值后,电脑会给电磁阀发送开启的指令,实现对上扣扭矩的自动控制。通过对扭矩曲线的监控,可以准确地判断出FOX油管扣是否上到台肩位置及上扣是否合格。当出现变形曲线时,也可以通过曲线分析出当前井口出现的情况,及时采取措施,以保证施工的顺利进行。

微牙痕起下合金管柱操作技术对于井下管柱施工的作用

高含硫油气田中的H2S会因油气井管柱伤痕对管柱产生腐蚀,从而缩短油气井管柱寿命。引进HS/HT型微牙痕液压套管钳,通过改造扭矩仪、液压动力站等设备,配套形成微牙痕套管技术。

微牙痕下套管技术的应用与发展

对于常规下套管施工后的套管管柱,往往会在套管联接处留下套管钳及背钳钳牙的咬痕,在含硫较高的油气田中,H_2S很容易通过这些伤痕对管柱进行腐蚀,使套管和油管的使用寿命减少,影响高含硫地区油气田的开发。针对这一问题,我们以引进美国ESKEL公司的HSHT型微牙痕液压套管钳为主体,同时对扭矩仪等配套设备进行改造,形成微牙痕下套管技术,本文主要探讨微牙痕下套管技术在高含硫气田中的应用。

南海高温高压气田尾管回接管柱改进及入井质量控制

南海西部海域高温高压条件苛刻,气井开发将准177.8 mm尾管回接至井口并全井段封固作为井筒完整性保障的技术措施之一。由于常规回接工具插入回接筒困难、密封能力有限,不能满足高温高压气井的要求,同时回接尾管材质软,采用特殊螺纹设计,入井质量要求高,因此优化改进了尾管回接工具及管柱结构,包括节流带孔碰压浮箍、4道密封件以及顶部封隔器+防上顶卡瓦的设计;开展了特殊螺纹上扣准确度控制技术研究,基于螺纹密封脂的摩擦因数修正了套管上扣扭矩计算公式,总结了上扣曲线可接受度的关键判断方法,提出了上卸扣速度精细化调整建议。上述工具和技术在6口高温高压开发井进行了应用,尾管回接作业提效20%,并有效提高了套管入井质量和井筒完整性。