自通径液压分级注水泥器

在 177 8mm、 139 7mm或 12 7mm油层套管使用普通分级注水泥器进行作业时 ,需换小钻具钻掉分级注水泥器内部结构 ,这不仅延长建井周期 ,而且影响固井质量。根据现场实际情况 ,研制了自通径液压分级注水泥器。室内及现场试验表明 ,这种注水泥器的试验数据与设计理论计算值基本吻合 ,清水密封试压 30MPa ,30min不渗不漏。在 3口井的试验中 ,最大下入深度 2 86 4 32m ,最大井斜 2 8° ,均电测顺利到底。每口井节约钻井成本 2

二级固井中分级注水泥器受力分析及施工安全提升

石油勘探开发逐渐向深层、超深层领域发展,深井、超深井及各种复杂井大量使用双级固井技术,分级固井能够有效降低环空液柱压力,减少水泥一次性注替量,保证施工安全,提高固井质量。但在二级固井施工过程中,分级注水泥器受力超过承压极限时存在提前关孔的风险。通过对施工过程中分级注水泥器进行受力分析,借鉴“U”型管效应研究基础,建立了泵压、分级注水泥器位置压力、挡块机构受力、环空实际流量、真空段长度等动态参数的计算方程,用VB语言编写开发了模拟程序。该程序能够在固井施工前,模拟分级注水泥器施工各阶段受力状态,防止提前关孔情况发生。经过多轮次的现场验证,计算结果满足工程要求。该研究成果能够有效规避分级固井施工风险,同时也可以根据模拟结果判断环空实际顶替情况,根据各阶段受力情况优化施工参数,提高二级施工的安全性。

中国特殊双级注水泥器的研制现状与发展趋势

针对深井、超深井、水平井、分支井、大位移井、小井眼以及复杂井眼条件下的固井压力高或固井时间长的特点,中国近几年研制开发了部分新型双级注水泥器。详细介绍了用于水平井和大斜度井的双级注水泥器、防止CO2/H2S气体腐蚀的特殊双级注水泥器、适用于老井加深或套管开窗侧钻的小尺寸双级注水泥器、不钻内套的双级注水泥器、用于复杂完井作业的双级注水泥器等的研制与应用情况,并分析了其发展趋势。

一种不钻塞完井分级注水泥器的研制及应用

无内管免钻塞完井技术可以避免钻塞施工,注水泥结束后及时下入打捞管柱,将胶塞及管内装置捞出。但是盲板以上为死腔,不能解决关闭套下行困难的问题,另外盲板总成捞出后,会留下内径较小的内圆台阶,为后期施工带来诸多不便。为此,研制了新的不钻塞完井分级注水泥器。该注水泥器包括上接头、外筒和注入总成,在具备注入功能的同时能起到盲板的作用,注入总成底部装有泄压阀,避免形成死腔,有效地解决了关闭套关闭时下行困难的问题,注水泥器下部可直接与配套裸眼封隔器连接,简化了完井管柱。90余口水平井的现场应用结果表明,该装置平均完井周期比原来缩短1 d,打捞总成解封力100～150 kN,完全符合现场施工安全要求,施工成功率100%。

超大尺寸双级注水泥器的研制与应用

为解决常规双级注水泥器关闭不严、关闭压力过高及在扫除附件后密封失效等问题,开发了YFZ-A型外关闭式大尺寸双级注水泥器。该双级注水泥器由双级箍总成、挠性塞、打开塞、关闭塞、中胶塞及挠性塞座等部件组成。该注水泥器采用外关闭式结构,将关闭套置于双级注水泥器本体外,在进行扫塞作业时,可有效避免钻头损伤关闭套及其密封件情况的发生,从而根除了扫塞后密封失效问题;另外,它一改由关闭塞推动关闭套下行关闭的传统结构型式,而由液压推动关闭套下行关闭,使得关闭更可靠。密封试验及各种功能试验表明,挠性塞通过压力、打开压力、关闭压力、密封能力等各项性能指标均达到设计要求,并在现场取得良好应用效果。

水平井完井用可捞式分级注水泥器

为解决常规ф139.7 mm分级注水泥器在固井结束后存在的附件钻除难题,研制了一种新型的适用于水平井完井的可捞式分级注水泥器。通过开展高承载打捞机构、大间隙密封和压胶塞替浆等关键结构和工艺的研究,实现了固井后内部附件一次性提出井口,无需钻除作业即可达到全通径的应用要求。地面试验和入井试验表明,可捞式分级注水泥器的打开和关闭功能正常,内部附件可顺利打捞出井口,满足了现场应用条件。

分级注水泥器与管外封隔器的选用

河南油田在某多目标定向井固井油层显示井段较长,下部裂缝较发育,为防止水泥浆漏失而污染裂缝性油层,通过采用分级注水泥器、管外封隔器与防漏增韧低密度高强度水泥浆相结合的固井技术措施,达到了降低施工安全风险、提高固井质量并有效地保护裂缝性油层的目的。

水力激荡对筛管顶部分级注水泥器的影响分析与对策

随着石油探勘开发向深井、高压井和复杂井的不断延伸,筛管顶部注水泥工艺得到广泛应用,但压差式分级注水泥器在现场作业过程中出现提前开孔的问题越来越多,严重影响了施工周期和质量。针对筛管顶部分级注水泥器提前开孔原因进行分析,结合现场实例进行了理论计算,得出水击压力和抽汲压力产生的水力激荡是导致分级注水泥器提前开孔的根本原因,在此基础上设计研制了水力激荡释放短节,并分别进行了室内测试和多井次的现场应用,结果表明所提出的方案效果显著,解决了筛管顶部注水泥工艺中分级注水泥器提前开启的问题。

液压式双级注水泥器的研制

介绍了液压式双级注水泥器的结构及特点、工作原理、现场应用和注意事项。该工具已在胜利、大港、中原、青海、江汉等油田50余口井中进行了成功应用,固井质量优良。

基于热流固耦合的分级注水泥器失效分析

针对分级注水泥器在实际固井使用过程中出现的循环孔打不开、关不上等失效问题,基于热流固耦合分析理论和CFD数值模拟方法,结合某油井的实际固井数据,建立从井口到分级注水泥器位置处的完整三维有限元模型.运用流体计算软件得到不同流体在不同井深位置处产生的压力与温度,将流体域求得的压力与温度传递到固体域,对分级注水泥器变形进行分析.结果表明,固井过程中注入不同流体产生的压力不同,压力对分级注水泥器的变形量有较大影响,本体与滑套的变形是导致循环孔无法正常打开或关闭的主要原因.

多功能注水泥器

现有注水泥器完成注水泥作业后,需要投塞憋压关闭注水泥循环通道,易发生注水泥循环通道关闭不严,导致水泥浆倒灌,影响固井质量。为此研发了多功能注水泥器,胶塞座采用新型材料,易钻、不易留环,能够有效降低后期作业风险。产品结构简单合理,易于操作,减少了作业程序,提高了工作效率,注水泥通道开启、关闭安全可靠,可有效解决投塞憋压时难以关闭循环孔的问题。产品已在大港、冀东等油田现场应用138口井,平均缩短完井时间6~12h。

NCH-Ⅱ新型内管注水泥器

ＮＣＨ－Ⅱ新型内管注水泥器顾军钱峰（吐哈油田钻井工艺研究所哈密市８３９００１）１概述理论分析和固井实践表明，内管注水泥技术是提高大尺寸套管固井质量的有效方法。目前得到广泛应用的内管注水泥器可归分为接箍内嵌式和短节外装式两种，但存在不少缺点，诸如可钻性...

TN─Ⅲ型内管注水泥器的研制及应用

针对原有井底密封式内管注水泥器存在的问题，为防止密封失效，提高施工安全可靠性及国井质量，研制了TN－Ⅲ型内管注水泥器。该工具将密封部位由井底移至井口，适用于各种规格的大直径套管固井。TN－Ⅲ型内管注水泥器获得国家专利（专利号95213958．8），并应用于现场实施3口井，均取得了较好的效果。

压差式注水泥器在国外水井施工中的应用

主要介绍了压差式注水泥器的结构、原理、性能参数和现场使用情况。

内关闭式双级注水泥器在现场的应用

简要介绍了双级固井作业的优点。详细介绍了内关闭式双级注水泥器的结构特点及工作原理。青海油田仙７井应用表明，采用这种注水泥器对技术套管段进行双级固井可以避免压漏地层和提高固井质量。

基于响应面法的分级注水泥器结构优化

分级注水泥器在实际使用过程中结构刚度不能完全达到固井需求,经常由于结构变形造成循环孔打开或关闭失败。为此,采用响应面优化方法对分级注水泥器本体和滑套的5个关键尺寸参数进行改进,以达到提高结构刚度的目的。优化结果表明:采用拉丁超立方试验设计法的计算结果拟合出滑套最大变形量与质量,本体总变形、径向变形及质量的响应曲面;根据拟合的响应面,通过多目标遗传算法预测出滑套和本体设计变量的最优参数组合,并进一步构建了相应的优化模型;通过对滑套及本体进行热流固耦合分析可得,优化后滑套最大变形量减少了47.3%,本体最大总变形量减少了32.0%,本体最大径向变形量减少了62.7%。所得结论可为分级注水泥器设计提供理论参考。

DSG—A型双级注水泥器的开发应用

为提高现有双级注水泥器打开和关闭的成功率 ,研制了DSG—A型系列双级注水泥器。这种注水泥器采用过流槽结构 ,在循环孔打开后 ,重力塞座上过流槽打开 ,因此关闭塞实现关闭动作时 ,在双级注水泥器内不存在液体压缩 ,由此保证关闭套的顺利下行 ,实现双级注水泥器的成功关闭。关闭套采用内关闭式结构 ,密封能力强 ,能可靠地打开或关闭循环孔。关闭套上部的外壁和外套上部的内壁加工有方向相对的锯齿状倒齿 ,用来锁紧关闭套 ,从而实现永久关闭。DSG—A型双级注水泥器至今在青海、胜利等油田应用 3 0 0余套 ,套管最大下深 3 967m ,注水泥器最大下深 2 4 90m ,最浅为 10 0 2m ,均获得成功 ,证明可用于深井、超深井、高压油气井和易漏失地层的固井作业。

封隔式分级注水泥器在普光气田的应用

针对普光气田海相井气层保护固井—打“悬空塞”固井工艺,工序多,施工成本高,井控风险隐患大,生产过程存在环空带压风险等问题,笔者团队研发了177.8 mm封隔式分级注水泥器,实现环空封隔与分级注水泥联作控制,注水泥孔打得开、关得上,密封严;环空裸眼封隔压力高,可应用于普光深层顶部注水泥工艺。该工具在中国石化“示范井工程”普光某井首次试验成功,又在大湾某井应用成功,封隔环空、实现对下部气层的有效保护和顶部的注水泥作业,保证固井质量,节省钻井周期,提高施工安全性。封隔式分级注水泥器在普光深层的成功应用表明,该工具不仅可用于深层、超深层漏失井分级固井工艺,也可应用于产层顶部注水泥工艺。