悬挂封隔器卡瓦作用区段套管应力分布研究

悬挂封隔器上的卡瓦是保证水平井改造工作可靠性的重要元件,锚定后可以起到支撑、锚定封隔器和锁定胶筒的作用.但由于套管是薄壁件,在卡瓦的作用下容易破坏而造成不良后果,因此对卡瓦作用段套管的受力情况进行力学分析显得尤为重要,通过建立数学模型确定卡瓦作用区段套管的应力分布情况.结果显示,封隔器的坐封力会加大套管的环向应力,悬重会加大套管的轴向应力,两者一起会使得套管应力大幅上升,甚至造成套管产生缺陷.得到的理论公式为水平井改造现场判断悬挂封隔器作用段套管应力提供了预估参考.

一种新型悬挂封隔器的研究与应用

针对塔里木深井、超深井裸眼水平段分段压裂改造中,悬挂封隔器无法一趟管柱满足坐封丢手回插作业的要求,研制了新型悬挂封隔器。该悬挂封隔器是一种具有插管功能的液压封隔器,耐高温177℃,耐高压70MPa,通径达到101.60mm,特殊的锯齿螺纹送入丢手回插可靠,最大承受拉力100t。通过室内试验和现场应用,证明了该悬挂封隔器结构合理,密封丢手可靠,能满足塔里木地区水平井裸眼完井分段压裂的工况要求。

永久式悬挂封隔器的改进与应用

江汉石油工程有限公司井下测试公司与某厂合作研发的永久式悬挂封隔器在现场应用中出现了封隔器坐封试压合格,但丢手后井筒内有气窜出的现象,不仅延长了施工周期,还给后续作业留下极大的安全隐患。通过室内模拟实验和对封隔器部件进行受力分析,发现产生气窜的根本原因是未考虑坐封后封隔器下部带压工作时的情况,采用在活塞外筒和下接头之间增加一锁环机构,以及将封隔器动密封处的两道橡胶圈密封改为带支撑环密封圈的方法可以有效解决这一问题。改进后的封隔器累计应用了26井次,施工成功率达100%,取得了很好的应用效果。

基于安全程控的双向锚定密封悬挂封隔器研制

为了满足水平井裸眼分段压裂工艺对悬挂封隔器的"下得去、挂得住、脱得开、封得住、提得出"的更高要求,研制了双向锚定密封悬挂封隔器。该悬挂封隔器由中心管、主体、双向锚定管柱机构、环形空间密封机构、定位球及控制阀组成,其主要技术特点包括:(1)该悬挂封隔器不但具有双向锚定管柱、密封环形空间的功能,而且还具有无需钻柱倒扣或者另设丢手工具就可以实现钻柱与悬挂封隔器分开的特性;(2)具有"只有投球后进液通道才能打开—悬挂机构坐挂—密封机构坐封—中心管解脱"联动程序的控制阀,避免了悬挂封隔器提前坐挂、完钻后钻杆无法解脱的问题,也确保了悬挂封隔器若未坐挂可应急提出整个管柱;(3)新颖的多级防退设计,提高了双向锚定管柱、环形空间密封的性能;(4)设计了具有在常规解脱失效时确保钻具提出的安全机构。地面模拟试验结果表明:所研制的双向锚定密封悬挂封隔器的双向锚定管柱、环形空间密封、安全起出钻柱等性能均达到设计要求。

API 11D1 V3等级悬挂封隔器的设计与应用

在油气井开发开采过程中,依据API 11D1 V3等级标准设计了一种悬挂封隔器。采用理论设计和试验验证相结合的方法,综合分析和评价了封隔器性能包络线的可靠性和实用性。试验结果表明悬挂封隔器满足"温度+压力+载荷"三种参数同时作用的测试要求,通过了"高温—低温—高温"温度循环测试,并在渤海某油田裸眼井中成功应用。

悬挂式封隔器密封胶筒的密封性能研究

根据悬挂式封隔器密封胶筒的结构和工作特点,分析封隔器在初封和工作阶段胶筒的密封原理及其相应的自由变形、约束变形和稳定变形3种状况下的密封特性。建立胶筒密封性能分析的理论模型,应用压力法分析胶筒在约束变形和稳定变形阶段的材料、几何和应力变化等非线性关系,得出密封面接触应力分布的计算模型,并确立应用封隔器胶筒密封面接触应力判断胶筒密封性能的判别准则。建立悬挂式封隔器胶筒密封的有限元模型,有限元仿真与数值计算得到的密封面接触压力的大小和分布形状具有较好的一致性,证明了建立的理论模型的有效性。

速度管井下悬挂技术在长北区块的应用

长北区块以水平井开发为主,水平井投产初期产量较高,但是随着气井生产时间的延长,地层压力和产量逐渐下降,部分水平井出现积液情况,为解决该问题,确保气井生产平稳,需采取相应的排水采气措施。根据长北区块水平井的实际情况,相对于泡沫排水采气和柱塞等措施,速度管具有更好的优势和适应性;针对水平井具有井下安全阀、坐落筒等复杂的井身结构及整体式采气树的特点,打破传统思维,另辟蹊径的采取速度管井下悬挂的方式。文章主要针对井下悬挂的关键点和难点进行了研究,分析了包括悬挂封隔器、油管、速度管等的受力情况,通过实例证明了速度管井下悬挂技术是一种新型的速度管悬挂方式,不需进行后期地面工艺改造,保留了采气树原有的完整性。

水平井多级压裂管柱力学、数学模型的建立与应用

水平井多级体积压裂技术是近几年国内外为有效开发页岩气藏和低渗透油气藏而发展起来的一项新技术,但随之出现了压裂管柱力学环境更加复杂的新问题。针对该复杂的力学、数学问题,根据水平井多段压裂工艺管柱受力特点,建立了悬挂封隔器以下,多封隔器坐封、开启压差滑套和开启投球滑套3种工况的力学模型,并根据各工况的受力特征,建立了这3种工况管柱力学计算的数学模型。根据弹性力学理论中厚壁筒的Lame公式和Von Mises应力计算公式,推导出了管柱受内压力、外挤力和轴向应力共同作用下油管柱安全性评价的等效应力计算数学模型,建立了多级压裂管柱力学强度安全评价的数学模型;根据已建立的水平井多封隔器管柱力学计算的数学模型,开发了水平井多级压裂管柱力学安全评价的实用软件。该研究成果已经在新疆塔里木盆地塔河油田某气井得到了应用和验证,取得了很好的效果,为水平井多级压裂管柱安全工作参数的优化设计和安全性评价提供了理论依据和简便可靠的技术手段。

水平井裸眼分段压裂工具设计要点分析

水平井裸眼分段压裂是水平井分段压裂改造的重要工艺之一,性能可靠的井下配套工具是实施该项工艺的关键。为此,对分段压裂工具中的悬挂封隔器、裸眼封隔器、压差滑套和投球滑套功能特点进行了分析,提出了设计时应注意的要点,以供设计者参考。另外需要注意的是,工具结构设计完成后,还要在实验室内进行严格的测试试验,检验制作的工具是否达到设计要求。只有设计者和制作者的共同努力,才能设计制作出高性能的分段压裂工具,满足现场应用需求。

川东地区大斜度、水平井排水采气措施探讨

通过对已实施排水工艺措施井的生产动态分析,结合龙岗打孔气举的成功案例,建议采取分阶段逐步攻克难题的策略,提出先行解决悬挂封隔器之上的井筒矛盾,悬挂封隔器之下依靠气井自身能量将积液带至油套连通点,减缓井筒矛盾的技术思路,论证了在悬挂封隔器之上的油套环空实施排水采气的适应性,并推荐优先选择有一定剩余储量、地层能量相对充足、水平段相对较短、油套连通点至水平段最低点的垂深相对较小的气井,开展泡排及气举工艺现场应用试验。

深层页岩气套损井全通径无级滑套水平井分段压裂投产技术--以WY9-2HF井为例

页岩气尤其是深层页岩气水平井套损一直是困扰页岩气分段压裂开发的难题,常规的套管补贴、化学封堵等方法无法同时满足页岩气高压裂压力、大排量施工和小桥塞通过,导致页岩气常规泵送桥塞分段工艺难以实施;而采用常规多封隔器分段工艺,由于投球滑套极差限制,分段数、排量受限,难以满足页岩气压裂排量、规模等要求。针对深层页岩气井WY9-2HF套损问题,通过风险论证、管柱力学分析及结构优化、工具研发与改进、井筒模拟试验等研究,采用悬挂封隔器管柱隔离套管破损井段,通过上部套管注入结合下部油管注入方式以提高排量;采用全通径无级滑套,增加分段级数同时提高施工排量,配套多封隔器下入工艺、套损井井控安全措施、大排量分段压裂工艺,在WY9-2HF页岩气井实现大排量、大规模31级分段压裂,达到预期压裂目标,获投产日产气8.75×10^(4)m^(3)/d,该技术对类似页岩气套损井分段压裂投产具有借鉴意义。

深层稠油超临界压力注汽管柱设计

深层稠油油藏埋藏深、注汽压力高、注汽井筒热损失大,同时由于直井中隔热油管的最大下深只有1400m,目前常用的注汽管柱对于埋深超过2000m的深层稠油油藏不能实现全井筒隔热注汽,这会使注汽井筒热损失更大。为了提高深层稠油注汽井井筒隔热效果,在分析了超临界压力条件下深层稠油注汽井的井筒热损失的基础上,研究设计了分段组合式注汽管柱,实现了深层稠油全井筒隔热注汽,井筒热损失小于8%,达到了目前1000m井深油井的井筒隔热水平;设计的注汽配套工具保证了注汽工艺管柱的安全可靠。现场试验表明,深层稠油超临界压力注汽管柱隔热效果好,安全可靠,可以保证深层稠油的注汽质量,满足深层稠油的热采要求。

涠洲某油田A9井钻孔管柱下入技术

涠洲某油田A9井是位于广西北海北部湾的大斜度生产井,采用裸眼下入?178 mm钻孔管柱完井。A9井的特点是目的层压力系数高、钻井液密度高、黏度和切力大、井眼曲率大、井斜角大、水平段长、目的层为大段泥岩、页岩等,综合分析认为主要的完井技术难点有钻孔管下入摩阻大、井控和储层保护难度大、下钻激动压力和循环压力高易造成悬挂封隔器中途坐封等。针对以上难点,对钻孔管柱下入难度进行了分析,计算了管柱下入摩阻,并优化了管柱配置,采用具有储层保护效果的钻完井液体系和特殊结构的悬挂封隔器总成,从而将管柱顺利下入到位,并获得理想的油井产量。该技术为同类复杂井况条件下的钻孔管柱下入设计与施工作业提供参考。

水平井裸眼分段压裂完井技术在苏里格气田的应用

水平井裸眼分段压裂完井是改变低渗透油气田多井低产、转变发展方式、实现少井高产的重要手段。为了最大限度地提高苏里格气田低压、低渗透气藏的产量,苏里格气田采用了水平井裸眼分段压裂完井技术。截至目前,该气田已在15口水平井上应用了水平井裸眼分段压裂完井技术,完井后的产气量是周围常规酸化压裂邻井的5～10倍。介绍了水平井裸眼分段压裂完井管柱的结构、工作原理、技术特点以及配套工具的结构特征。以苏20-13-21H井为例,介绍了水平井裸眼分段压裂完井的设计原则、裂缝参数优化方法、压裂材料优选方法及分段压裂完井的工艺流程。

火山岩、砾岩气井集成式分层开采工艺技术研究

大庆油田徐深气田发育火山岩和砾岩两套储层,合采存在层间干扰,为此开展了集成式分层开采工艺技术研究。通过对可取式悬挂封隔器、集成测压配产堵塞器等核心技术的攻关,研制了集成式分层开采工艺管柱,并研发形成了不同阶段分层配产优化设计方法,实现了气井产量最大化。室内实验结果表明,集成式分层开采工艺技术满足耐温150℃、承压50MPa, CO2腐蚀环境下气井长期监测、生产的需求;为徐深气田致密砾岩、火山岩经济有效动用提供了技术支撑。

塔里木盆地塔中地区奥陶系超埋深碳酸盐岩凝析气田水平井储层分段酸压改造应用实践及认识

水平井裸眼分段酸压工艺是实现塔中超埋深、高温高压碳酸盐岩凝析气田规模、高效开发的主要技术手段。经过几年来的探索与实践,塔里木盆地塔中Ⅰ号气田形成了一套针对不同储层类型、较好适应塔中超埋深碳酸盐岩储层高温、高压、高含硫特点的长裸眼水平井分段酸压改造综合配套技术。现场应用取得较好效果。介绍了国产全通径裸眼分段完井工具的结构、性能、工作原理、技术特点,改造前综合研究—精细分段设计技术、国产全通径管柱长裸眼水平井分段技术、超埋深碳酸盐岩储层酸压改造液体技术、超埋深碳酸盐岩储层酸压改造工艺等水平井裸眼分段酸压改造综合配套技术的应用实践和取得的效果。