智能敷缆连续复合管在油田水源井上的应用

某油田地表水资源贫乏,生产生活用水主要来自水源井。但因水源井受季节和地下水资源富集程度等影响,地层产水量不平稳,无法实时监测水位,深井泵易烧毁。该油田开展数字化油田和智慧油田建设以后,水源井相关参数无法读取和接入,且水源井起下管柱和动力电缆极其不便。因此研制并应用了集成动力电缆、信号电缆的敷缆复合连续管和水源井智能控制系统,能实时读取井下动液面、出口压力、井口流量、监测深井泵运行状态等数据,实现智能监控、远程控制、实时调参、缓起缓停、变频运行、干抽保护、深井泵状态调控等多项功能,同时实现了水源井智能控制,达到了节能减排的目的。

智能钻机与传统钻机系统组成差异与发展分析

智能钻井相比传统钻机在系统组成上具有显著进步,但整体水平仍有待提升。通过传统钻机系统组成介绍及智能钻机研发进展分析,对比智能钻机与传统钻机在八大系统组成中的具体改进之处,阐明了智能钻机不同系统及整体的发展方向。分析结果表明:起升系统、旋转系统(尤其是井下部分)、控制系统、井控系统、传动系统是钻机智能化、信息化改造的重点,钻机信息化、作业标准化、系统集成创新、运转高效化等方面需继续推进研发;基于功能裁剪方法,提出了侧重基础功能与结构简化的未来连续管智能钻机方案。分析结论可为智能钻机集成化发展与提高钻井效率提供创新思路。

玻璃钢敷缆复合连续油管在冷采稠油井中的应用

玻璃钢敷缆复合连续油管采用新型材料制作而成,抗磨损性能强,寿命长,具有良好的防蜡防垢防腐蚀性能。实现了管缆一体化,动力电缆、辅热电缆、信号电缆敷设于管材内部,能够高效的将地面的电能传递至井下;能够实现对井筒内流体的加热,辅助稠油举升;能够将井下的温度、压力数据实时地传递至地面,为判断油井生产情况提供了有力条件。同时也减少了日常生产过程中因油管蠕动以及修井作业对无杆泵井下动力电缆的损伤,降低了检泵工作量。该管的导热系数较低,具有一定的隔热保温功能。与无杆泵的组合使用彻底解决了管杆偏磨问题,能够很好地适应今后丛式井开发的需要。

连续油管注入头夹持机构强度分析

针对所设计的连续油管作业机,分析了注入头的组成结构及其工作原理,并对所设计连续油管的轴向力和夹紧液压缸夹紧力进行了计算。相关分析结果表明,每对夹持块的径向力为80.92kN,每对夹持块最大轴向力为32.37kN,连续油管最大应力为197.98Mpa,夹持块的连续油管最大应力为280.45Mpa,满足使用要求。

复合材料连续管设计技术研究

综合分析了国外复合连续管技术现状,并根据连续管钻井工况要求,设计了一种由内衬层、结构层和外保护层组成的三层结构复合材料连续管:内衬层采用改性聚偏氟乙烯或聚氨酯连续拉挤成型,耐腐蚀,耐磨损,防渗漏;结构层采用高强玻璃纤维为增强体,改性酚醛或聚醚酮为粘结树脂,通过连续编织拉挤成型,能承受管体轴向拉力及压力、内压和扭矩;外保护层采用改性聚四氟乙烯微粒或聚酰胺微粒增强聚氨酯注射成型,耐磨损,耐腐蚀。采用ANSYS有限元软件对结构层进行了强度分析,结果表明,采用高强度玻璃纤维和改性树脂通过连续编织拉挤成型工艺制备复合材料连续管结构层是可行的。

连续管复合裂纹的应力强度因子有限元分析

针对解析法计算连续管复合裂纹应力强度因子繁琐的问题,引入扩展有限元法(XFEM)进行分析。应用有限元软件ABAQUS计算不同裂纹角度对应的连续管Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ型裂纹的裂尖应力强度因子KⅠ,KⅡ,KⅢ,分析了裂纹角度对应力强度因子的影响,并模拟得到了受单向拉伸载荷的连续管裂纹扩展的整个过程。研究结果表明:扩展有限元解与计算解很接近,验证了利用扩展有限元法计算复合型应力强度因子的有效性。随着裂纹夹角θ的增大,裂尖处KⅠ不断减小、KⅡ始终很小,可以忽略、KⅢ先增大后减小、总应力强度因子K不断减小。通过扩展有限元法计算出裂尖应力强度因子,可有效预测含裂纹CT80连续管的安全性。

长水平段连续管钻塞过程的软件模拟应用

长水平井多级压裂依然是页岩气开发的主要手段,水平段长度超过1 500 m以后,如何有效地实施连续管钻磨作业是现场施工的主要难题之一,软件模拟是指导现场人员解决这一难题的关键技术。结合现场施工的实际井例,介绍软件模拟在几个关键环节的应用。模拟分析结果表明:1使用水力振荡器可延长连续管在本井的作业深度;2使用水力振荡器可在4 455 m处的桥塞施加3 750 N以上的钻压,能用连续管完成该井的钻磨作业;3利用地面悬重差与钻压的关系可精确控制钻压,成功完成钻磨作业;4回归分析表明,该区块连续管下入和起出过程的摩擦因数分别为0.26和0.23的模拟计算结果与实际作业数据非常接近。研究结果对于长水平段连续管钻塞现场施工具有一定的参考作用。

连续油管输送桥塞射孔联作和压裂、钻磨一体化技术现场应用

随着大庆外围特低渗透油田的开发,对施工排量、施工规模的要求逐步加大,连续油管压裂技术可以对深度变化较大的多个层位进行快速作业,尤其适合多层段压裂工艺,增加施工井压裂改造的层数,提高压裂效率,缩短施工周期,降低施工成本。连续油管输送桥塞射孔联作及压裂、钻磨一体化技术是目前国内外分层分段多、改造规模大的低渗透油气井使用的主体技术,具有不受压裂层(段)数限制、工具管柱简单、不易造成砂卡、解除封堵快捷、桥塞钻铣完后井筒畅通便于后续作业等优点。2015年10月,大庆油田外围低渗透油田利用该技术进行了一口井3段多簇射孔、套管压裂、钻磨桥塞作业施工,通过套管压裂满足多段、多簇、大规模、高效率缝网压裂施工需要,有效解决了开发生产技术难题,为提高单井产量提供了新的技术手段。

四川盆地页岩气水平井分段压裂技术系列国产化研究及应用

随着四川盆地页岩气勘探开发的持续深入,实施水平井分段压裂改造已成为页岩气这种非常规气藏有效开发的必要手段。针对四川长宁—威远国家级页岩气示范区水平井储层特点,结合套管固井完井方式,通过开展自主攻关与现场试验,在页岩气水平井压裂改造方面逐步形成了一套完整的技术系列,包括:新型复合桥塞分段工具、高效降阻滑溜水体系、优化分段设计技术、体积压裂工艺、连续油管钻磨技术、连续混配、连续供砂、连续作业技术、返排液重复利用技术等,从而实现了页岩气水平井储层改造的最优化体积和效果。应用结果表明:自主研发的页岩气水平井复合桥塞优化分段、滑溜水体积压裂工艺及工程配套技术,能够有效提高工程时效和增加井口产能,为页岩气水平井规模效益开发提供了技术保障,为下一步四川盆地页岩气工厂化压裂的实施提供了技术支撑。

非金属智能连续管拉伸层力学特性研究

复合材料连续管是连续管的重要发展方向之一。在非金属智能连续管内植入辅助线缆,会对拉伸层结构的力学特性造成影响,必须通过合理的结构设计来保证拉伸层结构的力学性能。鉴于此,针对非金属智能连续管结构中的拉伸层,基于ABAQUS软件开展拉伸层典型结构有限元建模,采用数值仿真分析其力学特性,并讨论了拉伸层相关参数对典型结构力学特性的影响规律。分析结果表明:在拉伸层结构中,增加光纤信号线对其力学性能影响较小;增大增强带宽度能够明显提高其刚度特性;当缠绕角度小于50°时,增大缠绕角度将降低其刚度特性,当缠绕角度大于50°时,继续增大缠绕角度对拉伸层刚度特性的影响十分有限。研究结果可以为非金属智能连续管的设计和使用提供技术借鉴。

复合材料连续管技术研究进展及应用现状

复合材料连续管具有金属连续管无法比拟的技术优势,是连续管的重要发展方向之一。介绍了复合材料连续管的技术概况,概述了国内外不同类型的复合材料连续管的结构、特点和技术参数,并给出了现场应用实例。为国内复合材料连续管技术的发展提出建议。

复合连续管及其力学性能研究现状与发展

复合连续管是一种纤维增强复合管,与钢制连续管相比,它具有耐腐蚀和耐疲劳的优势,特别是在腐蚀性环境的井筒作业中替代钢制连续管作业具有良好的效果。国外从20世纪90年代开始研发复合连续管,国内近年来也在加快其研发进程,已研发出复合连续管并应用于油田井下工程。复合连续管力学性能的研究对指导生产实践具有重要意义。重点就纤维增强复合管的本构性能、热力学性能、疲劳性能以及工程载荷作用下力学性能的研究现状进行了综述和分析,旨在为今后复合连续管的研究和应用提供参考。最后指出复合连续管是在其他纤维增强材料铺设管道的基础上发展起来的,对其性能认识、研究和应用仍然处在发展时期。连续管的应用应该从载荷简单、作业形式单一的生产井管柱和简单修井、测井工程开始,在充分发挥复合材料管优势的同时加快其专业适应性的研究。

连续油管发展现状与趋势

从连续油管的材料、制造技术及作业技术等方面概述了连续油管的发展和应用情况,重点分析了TMCP态超高强度连续油管、调质型连续油管、耐腐蚀连续油管的技术发展趋势。分析指出,连续油管的市场前景良好,并且随着油气的深入开采和井况的日益复杂,从而对连续油管的规格及性能提出了更高要求;当前主要形成高强度低合金钢系列的连续油管,并出现了高耐蚀合金、复合材质以及调质型等多个系列的发展方向;未来连续油管的规格将向更大直径和长度的方向发展,性能向更高强度、更长疲劳寿命和更优耐蚀性方向发展,同时将更加关注产品的经济性及可制造性。

泵送式复合桥塞钻磨工艺研究与应用

华北油田任密1H等井压裂采用了泵送式复合桥塞分段压裂工艺,压裂放喷后出现桥塞砂埋现象,需要钻磨桥塞提高产量。通过对桥塞分段压裂工艺特点分析,找出了钻磨桥塞的难点并制定相应方案。根据井况分别采用连续油管底带螺杆钻、普通油管底带螺杆钻加自制的旋流式四翼凹底磨鞋等工艺对任密1H、太密1X井钻磨桥塞,实现了一趟管柱连续钻磨5个和4个桥塞,实现了快捷、安全施工。

水平井连续油管钻磨桥塞技术分析及应用

水平井连续油管钻磨桥塞技术目前在长庆油田得到大规模应用,增产提速效果明显。重点介绍了连续油管钻磨桥塞技术,对施工参数进行优化选择,并结合现场实际工作情况分析连续油管钻磨桥塞技术的难点和易出现的问题,提出优化钻模桥塞设计、利用连续油管钻磨水平井水力泵送桥塞、优化工艺参数、合理施加钻压等解决对策。现场采用连续油管进行钻磨桥塞,达到了快速、安全施工的目的。

潜油往复式抽油机研究及其故障诊断

潜油往复式抽油机是针对“三低”油藏、大斜度井研制的无杆采油设备,在国内已有小规模试验应用,节能效果显著。开展潜油往复式抽油机结构、原理和运动规律研究,建立举升过程理论模型,提出潜油直线电机优化设计方案、基于功率曲线监测的故障诊断方法、新型低成本固体化学防蜡方法及工艺、玻璃钢敷缆复合连续油管技术等一系列措施。应用效果表明:潜油直线电机及其控制系统推力输出能力明显改善,电机柔性启停、驱动,整机振动明显降低,整套工艺的可靠性有效提升;实时故障监测及诊断系统能够及时预警油管结蜡故障,有利于探索合理的清防蜡方案;新型低成本固体化学防蜡方法及工艺有效降低了结蜡速率;玻璃钢敷缆复合连续油管技术的提出及试验为下一步科研攻关指明了方向,对油田生产和科研有一定实际意义。

复合连续油管现场应用经验

介绍了复合连续油管的发展状况以及研发背景、复合连续管的设计、结构和执行标准。重点介绍了复合连续管进行的多次现场应用试验,包括用于干预管柱、智能钻井和作为井下永久设施的使用。应用获得了良好的结果。最后对复合连续管的发展前景进行了展望。

油井钻磨桥塞工艺技术分析

随着近几年来水平井的开发,使用复合桥塞压裂的工艺越来越成熟,在很多的实践中都取得了很大的成就,相应随之留在井下的复合桥塞钻磨工艺也得到了很大的发展,其中由先前的连续油管钻磨桥塞演变到常规油管钻磨桥塞工艺,都取得了一定的成果,并在实践中得到了大力的推广。但相比两种钻磨工艺,都各有所长,本文将从各个方面来比较两种工艺的特点,来做以分析总结。