复杂结构井旋转下套管数学模型建立与分析

随着复杂结构井钻井技术发展,井斜角和方位角随着井深复杂变化引起常规套管下入方式难度大,旋转下套管技术可有效解决套管下入的难题,但该方面的理论模拟分析报道较少,增加了旋转下套管技术应用的盲目性和低效性。综合运用软杆和刚杆模型的优点并考虑井眼轨迹对模型计算条件影响,建立了旋转下套管数学模型;结合实例井对比了大钩载荷和模拟的轴向应力,验证了模型的正确性;在此基础上,探讨了常规和不同旋转速度下套管的摩阻,并分析了不同摩阻系数条件下的摩阻分布特征。实例分析表明:相同井深下,旋转下套管摩阻小于常规下套管摩阻,并且旋转速度越快,下套管摩阻越小;当旋转速度分别为15 r/min和20 r/min时,井底处摩阻降低幅度分别为12.13%和19.17%;造斜率越大,摩阻越高,导致套管下入到指定深度难度加大;钻井液摩阻系数越大,套管下入难度越高;在井深1 401.5 m,裸眼段摩阻系数分别为0.21和0.29,常规下套管摩阻分别为46.51 kN和57.49 kN。该模型能准确预测下套管摩阻,对复杂结构井的套管下入具有指导意义。

恩平某油田超深大位移井套管下入研究

针对恩平某油田超深大位移井裸眼段长、稳斜角度大、摩阻大、居中度难以保证等问题,为确保套管能够安全下入,对该油田某一超深大位移井进行了套管居中度分析模拟。首先,分析了不同类型扶正器、不同安放方式下的套管居中度。结果表明,1根套管安放1个刚性扶正器时,居中度达到了78%,可确保较好的套管居中效果。此外,从套管漂浮段长度、大钩载荷、摩阻、套管有效应力等多方面分别模拟了常规下套管、漂浮下套管以及旋转全漂浮下套管的套管下入情况。结果表明,采用漂浮下套管技术时,漂浮段长选择4 600 m,即漂浮接箍安放位置在3 500 m处;采用旋转全漂浮下套管技术时,推荐转速为10 r/min。2种下套管技术均可确保套管顺利下入,套管下放摩阻小,极大提高了套管悬重,降低了套管柱发生屈曲的风险。

大斜度井旋转尾管下入关键技术

针对大斜度井中尾管下入遇阻和不易下到位的问题,从降低管串旋转摩阻、提高管串抗扭能力和通过性等方面入手,研制了内嵌式卡瓦、高抗扭液压丢手、提高螺纹抗扭能力的止动环、低摩阻的树脂稳定器和高通过性的偏心引鞋等关键工具,并研究了最大安全扭矩设定方法、扭矩预测方法和旋转下入操作等现场应用关键技术措施,最终形成了适用于大斜度井的旋转尾管下入技术。室内分析表明,液压丢手抗扭能力可达45kN·m,止动环能使API螺纹抗扭能力提高1倍以上,低摩阻稳定器的动摩擦系数降至0.17。大斜度井旋转尾管下入技术在南海WZ6-12油田5口大斜度井进行了应用,顺利将最长1 290m的177.8mm尾管下入到位,最大井斜角达68.4°。研究结果表明,旋转尾管下入技术对解决大斜度井中尾管下入困难的问题具有显著效果。

南海番禺油田大位移井全程漂浮旋转下套管技术

南海番禺油田大位移井?244.5 mm套管平均下深5 045 m,下入过程中面临裸眼段长,稳斜角度大,地层均质性差,下入摩阻大,断层处钻井液安全密度窗口窄,易发生漏失等难点。大位移井常用的漂浮接箍下套管方式存在着漂浮接箍失效、遇阻时处理手段有限等弊端,为此,结合南海番禺油田大位移井垂深浅、延伸段长的特点,提出了全程漂浮旋转下套管技术,分析了技术原理,介绍了旋转下套管系统、套管强度校核、套管组件选择等一系列关键技术。通过在6口大位移井?244.5 mm套管下入中的应用,其效果显示,当采用全程漂浮的方式旋转下入套管柱时,套管柱受到的轴向力载荷大大减轻,增大了抗拉安全系数,套管柱下入遇阻时,旋转通过遇阻点,避免产生压力激动,通过断层时未发生井下漏失及因黏附压差导致卡套管的情况,套管柱全部下至目的深度。

中短半径侧钻井新型套管螺纹设计及应用

针对常规套管螺纹在中短半径开窗侧钻旋转下套管作业过程中出现的因抗扭性能差无法下入到位的问题,设计了一种变齿宽、变槽宽、不变螺距的新型高抗扭套管螺纹。该新型套管螺纹每增加1螺距,外螺纹齿宽增加0. 1 mm、槽宽减少0. 1 mm,相应地内螺纹变齿宽减少0. 1mm、槽宽增加0. 1 mm。数值模拟结果表明:新型套管螺纹在上扣、压缩及拉伸等载荷作用下,不同位置螺纹等效载荷趋于一致,中间位置螺纹应力载荷得到提高,达到"理想螺纹"受力效果,各项指标均达到ISO 13679 (2002)要求。抗扭性能分析结果表明:该套管螺纹可与套管本体实现等强连接,且极限抗扭性能比同规格特殊螺纹提高6. 64%。现场应用结果表明:新设计的套管螺纹接头可通过旋转入井法到达预定位置,满足井身结构设计要求。自主设计的新型高抗扭套管螺纹满足现场应用要求,具有良好的应用效果和较高的推广价值。

海上大位移井套管漂浮旋转复合下入新技术

通过采用套管漂浮与旋转复合下入方式,有效解决了大位移井长井段套管下放无悬重的问题。为了重现套管下放过程中受力情况,基于Landmark软件,反演套管下放工况时的摩擦系数,同时,对比分析不同套管下入方式下的悬重,阐述套管下入过程中套管漂浮旋转复合下入技术对大位移井产生的积极作用,为国内较深大位移井提供技术参考。

渤海油田大位移井下套管技术分析

大位移井因其稳斜角大、稳斜段长的特点,易导致套管下入困难。以渤海油田一口大位移井为例,基于Landmark软件,对Φ244.5 mm套管下入过程中的悬重情况进行模拟,分析影响套管下入悬重的主要因素为裸眼段摩擦系数。并以该井为例,阐述漂浮下套管技术中漂浮接箍位置的优选方法,从悬重和扭矩变化方面对全漂浮下套管及漂浮旋转+上部灌浆下套管技术在该井中的适应性进行分析,以期为渤海油田大位移井下套管作业提供技术支持。