The extending length calculation of hydraulic drive non-metallic completion screen pipe running into ultra-short radius horizontal well

Focusing on the extending length restriction of the completion screen pipe resistance running into ultra-short radius horizontal well,this paper proposed technology of hydraulic drive completion tubular string running into ultra-short radius horizontal well.Innovative hydraulic drive tools and string structure are designed,which are composed of guide tubing,hydraulic drive tubing and non-metallic completion screen pipe from inside to outside.A novel mechanical-hydraulic coupling model is established.Based on the wellbore structure of an ultra-short radius horizontal well for deep coalbed methane,the numerical calculations of force and hydraulic load on tubular strings were accomplished by the mechanical-hydraulic coupling model.The results show that the extending length of completion tubular string with the hydraulic drive is 17 times that of conventional completion technology under the same conditions.The multi-factor orthogonal design is adopted to analyze the numerical calculations,and the results show that the extending length of the completion tubular string is mainly affected by the completion tubular string structure and the friction coefficient between the non-metallic composite continuous screen pipe and the wellbore.Two series of hydraulic drive completion tubular string structures suitable for ultra-short radius horizontal wells under different conditions are optimized,with the extending limits of 381 m and 655 m,respectively.These researches will provide theoretical guidance for design and control of hydraulic drive non-metallic composite continuous completion screen pipe running into ultra-short radius horizontal wells.

钻杆内水力输送分组筛管自动对接技术试验研究

煤层顶板定向长钻孔成孔后采用筛管完孔是保障工作面回采过程中瓦斯抽采效果的有效护孔措施。为了研究利用钻孔内重入大通径钻杆并在其内水力输送分组筛管自动对接完成全孔段筛管护孔的可行性,利用设计的水力输送筛管测试装置和分组筛管对接装置,进行了钻杆内分组筛管水力输送力及自动对接模拟试验,得到了不同泵量下分组筛管的水力输送节流压差与输送力,并与理论计算结果进行对比分析,同时对分组筛管对接装置的对接可靠性和分组筛管自动对接成功率进行了分析试验。试验结果表明:不同泵量下,节流压差和水力输送力实测值与理论计算值相近且呈指数式增长趋势,在泵量390 L/min时,配套Φ82 mm节流增压管的分组筛管在Φ102/Φ83 mm大通径钻杆内的实测节流压差、水力输送力分别达到1.29 MPa、6860N,且分组筛管对接装置的单次对接成功率和分组筛管自动对接成功率分别不小于94.18%、82.23%。

渤海油田过筛管压裂技术论述与应用

油水井生产到一定阶段后,产能和渗透率逐步降低,随着渤海油田深入大开发,如何向低产低效井要产量,已经成为D油田稳产、上产亟待攻克的技术难题。开展了对低产低效井增产措施的研究,开发出了一套释放低产低效井产能的技术研究,经过现场实际的应用,得出利用过筛管压裂技术能够有效地提升低产低效井的产量。

采空区瓦斯抽采高位钻孔施工技术及发展趋势

为了解决采用专用巷道和埋管法抽采工作面采空区瓦斯存在的施工成本高、效率低等问题,基于顶板高位钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯抽采技术原理,提出由预抽钻孔和高位钻孔构建的煤与瓦斯共采体系,分析了现有回转钻进技术和滑动定向钻进技术施工高位钻孔的优点和不足,介绍了最新开发的复合定向及大直径回转扩孔钻进技术方法与试验应用情况,高位定向钻孔成孔深度达到1 026 m,成孔直径达到153 mm;同时针对当前高位定向钻孔存在的一次成孔直径小、二次回转扩孔速度慢、裸孔完孔易堵塞瓦斯抽采通道等问题,提出大直径一次成孔技术、复合扩孔钻进技术和筛管完孔技术的发展趋势,以进一步提高高位定向钻孔的一次成孔直径、钻进效率、钻孔深度和钻孔利用时间,降低施工风险,提高高位钻孔经济性和瓦斯抽采效果。

松软煤层瓦斯抽采钻孔不提钻下入筛管技术

针对在松软煤层中成孔后孔壁易坍塌,造成瓦斯抽采通道堵塞的问题,通过分析钻孔的护壁方法,提出将不提钻筛管下入技术应用于松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁中,并研制出配套的钻头、钻杆、孔底悬挂装置等设备,对PVC筛管的结构进行了设计,最后通过井下工业性试验,证明在松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁中应用不提钻筛管下入技术工艺先进和技术可靠,与提钻后裸孔下筛管相比,该技术可以缩短钻孔下筛管时间,提高钻孔筛管下入率和抽采效果.

高突矿井松软煤层瓦斯抽采钻孔的深孔钻进技术

高突矿井煤层松软、地质条件复杂使煤层预抽钻孔钻进困难。针对瓦斯抽放钻孔施工过程中存在塌孔、压钻、喷孔等异常症状,分析松软煤层无法施工长钻孔的原因,在赵庄矿使用分别安装光面、螺旋、浅槽和三棱钻杆的ZDY6000L钻机,测试其钻进深孔的效果。结果表明,三棱钻杆平均钻进深度为125.1 m,比螺旋钻杆钻进深度提高了近69.9%;钻孔下筛管长度比螺旋钻杆延长了近70 m,基本解决了全程下筛管难题。该研究完善了松软煤层的打钻工艺,实现了松软煤层钻孔深度上的技术突破。

支护筛管的管材力学特性研究

作为松软煤层钻进中护壁工艺配套工具,支护筛管不仅起到支护孔壁防止塌孔的作用,而且可以作为后期瓦斯抽采通道。研究筛管管身的筛孔分布情况和直径对筛管径向抗压特性的影响很有必要,分别对PVC筛管无孔、1孔、2孔进行拉伸试验、压缩试验、扭转实验来探讨支护筛管的管材力学特性。

基于松软煤层不提钻筛管下入技术的瓦斯抽采

针对在松软煤层中成孔后孔壁易坍塌,造成瓦斯抽采通道堵塞的问题,分析了现有钻孔护壁方法存在的不足,提出不提钻筛管下入技术应用于松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁中,并研制出配套的钻头、钻杆、孔底悬挂装置等设备,对PVC筛管的孔隙结构进行优化设计。井下工业性试验验证了不提钻筛管下入技术在松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁应用中的先进性和可靠性,并与提钻后裸孔下入筛管相比,该技术可以缩短钻孔下入筛管时间4~5 h,提高了钻孔筛管下入率28%~38%和抽采纯量50%。

滤砂管分段切割打捞一体化技术研究与应用

当生产井滤砂管防砂失效时,需要打捞滤砂管重新防砂。若井下滤砂管较长且砂卡严重,加上腐蚀等因素使滤砂管机械强度下降,一次性整体打捞的成功率低,现有的技术是先用内割刀将滤砂管分段切割,再下入打捞管柱进行分段打捞,可减小施工难度,但完成一次切割打捞需要分别起下一趟切割管柱和一趟打捞管柱,要将其全部打捞出来需反复进行多次施工,作业效率低。为提高作业效率,通过研制提放式油管内割刀和一体化捞矛形成了切割打捞一体化管柱,由割刀割断井下管柱后,直接下放管柱通过一体化捞矛将割断的油管捞出,切割打捞一趟管柱完成,可简化施工步骤。经过中间试验及现场应用,证明施工工艺简单可靠,能提高作业效率,节约作业成本,具有极大的推广应用价值。

松软煤层下筛管护孔高效抽采瓦斯技术试验研究

针对松软煤层瓦斯抽采钻孔成孔难、孔壁易坍塌,致使瓦斯有效抽采时间短、浓度低、流量小的现状,提出了松软煤层筛管护孔抽采瓦斯技术,阐述了该技术的基本原理、相关设备及施工工艺。在马堡煤矿15203工作面运输顺槽进行了工业性试验。该技术的应用有效地防止了钻孔塌孔,改善了瓦斯抽采效果,缩短了预抽时间,应用前景良好。

水平井筛管完井井壁泥饼清洗技术研究

通过泥饼失重率指标测试,评选出一种适合水平井筛管完井的泥饼非酸性清洗剂,并对该剂对泥饼清洗效果进行了评价。实验结果表明,0.5%STPP+0.5%APS+0.05%ABS清洗效果最佳,泥饼失重率达86%以上;研究并配套了由SPJ-90泄压阀和皮碗增阻器组成的水平井多级分段清洗工艺管柱;在春光油田现场试验6口井,有效成功率100%。

煤层气储层伤害机理与水平井双层管柱筛管完井技术

煤储层具有高吸附性、低渗透性、易压缩与易破碎的特征,煤层气水平井钻完井过程中常常造成煤储层伤害,导致煤层渗透率和单井煤层气产量大幅度降低。通过实验分析,揭示水平井钻完井液中的固相颗粒、流体流动诱导产生的固相成分对煤储层微裂隙堵塞成因,阐明煤层气水平井钻完井中储层伤害的机理。在此基础上,提出水平井双层管柱筛管完井技术,分析其减轻煤储层伤害的机理,即通过冲管水力冲击作用消除水平井壁钻井液泥饼,清除井壁附近堵塞微裂隙煤粉,并在近井地带产生应力增渗作用。相对于煤层气常规的多分支水平井及分段压裂水平井,水平井双层管柱筛管完井的稳定日产气量、稳产周期均大幅提升。该技术在沁水盆地南部部分区域推广应用显示,3号煤层气井平均日产气量提升到20000 m^(3),同时实现15号煤层气的开发突破,平均日产气量提升到10000 m^(3)以上。研究成果对于降低煤层气水平井钻完井过程中的储层伤害,提高煤层气井产量具有重要的理论和实践意义。

筛管护孔工艺技术应用试验及瓦斯抽采效果研究

神华宁煤集团金能煤业公司所属煤矿在使用穿层钻孔进行抽采瓦斯时,钻孔孔壁易坍塌,造成瓦斯抽采通道堵塞,影响瓦斯抽采效果。将筛管护孔工艺技术在该煤矿进行了适应性研究试验,以解决孔壁坍塌致堵塞钻孔的问题。

新型潜山油藏水平井完井工艺研究

针对辽河油田潜山油藏高温高压水平井开发过程中钻井液不能充分排出导致的储层污染、井筒结垢、产能递减快等问题,研制设计了一种新型的水平井完井工艺,研制了井下暂堵筛管,能够完成水平井段替泥浆,可满足排出井筒重泥浆、储层改造及转生产的技术要求,并对暂堵材料的性能进行了实验研究,结果表明,该工艺能够解决目前存在的技术难题,具有良好的应用前景。

煤层气T型水平井柔性筛管泵送下入技术研究

为了解决煤层气T型水平井常规管柱无法下入的问题,实现T型水平井筛管完井及洗井作业,探讨煤层气T形水平井柔性筛管泵送下入技术可行性,重点研究煤层气T型水平井柔性筛管泵送下入工艺技术机理。基于井下管柱活塞原理及管柱力学模型,提出柔性管柱双层结构设计,形成煤层气T型水平井柔性筛管泵送下入技术。基于煤层气T型水平井管柱力学及井身结构特征优选柔性管柱,结合煤粉控制机理及排采原理对柔性筛管进行参数设计,并采用平板外载荷试验测试柔性筛管抵抗外载荷强度。国际上首次完成煤层气T型水平井柔性管柱下入专用工具及工艺流程设计,形成完整的柔性筛管完井管柱泵送下入技术。研究结果表明:直径112 mm井眼在曲率半径1.8 m的情况下,采用柔性筛管泵送下入技术,可以下入外径63 mm的柔性筛管,双层柔性管柱在下入过程中保持拉伸状态,不发生螺旋弯曲,筛管本体不发生塑性变形,解决煤层气T型水平井筛管下入难题。通过专用泵送下入工具及双层管柱结构可实现筛管下入及洗井作业一体化,消除钻井液对储层的伤害,提高单井产能。

超短半径水平井液压驱动非金属完井筛管下入长度计算

针对超短半径水平井完井筛管下入过程中摩阻限制了完井筛管下入长度的问题,提出了超短半径水平井液压驱动完井管柱下入技术,设计了由内到外依次为导向管、液压驱动管、非金属完井筛管的完井管柱结构,完成了配套工具设计,建立了管柱力学-液压耦合模型。基于某深层煤层气超短半径水平井井身结构数据,应用管柱力学-液压耦合模型进行了数值计算,结果表明相同条件下液压驱动完井管柱下入长度为常规技术完井管柱下入长度的17倍。对数值计算结果进行了多因素正交分析,结果表明完井管柱结构和非金属复合连续筛管与井筒间摩擦系数是对液压驱动完井管柱下入长度影响最大的两个因素。优选了两种适用于不同条件的超短半径水平井液压驱动完井管柱结构,最大下入长度分别为381,655 m。研究结果可为超短半径水平井液压驱动非金属复合连续筛管完井技术提供理论支持。

微孔防砂筛管的研制与应用

针对辽河油田稠油油藏的出砂情况及现有防砂工艺中存在的防砂后筛管易被泥质及原油中的胶质堵塞、防砂有效期短等问题 ,研制成带有衬管 (保护管 )的防砂筛管总成 ,用于油水井的防砂。微孔筛管由于选用刚玉砂作为制作的基质颗粒 ,其颗粒表面光滑且对原油润湿角小于临界值。该防砂筛管可耐高温、强酸、强碱 ,且避免了原油通过其孔隙在其晶体表面的聚集 ,防砂后不易堵塞 ,具有滤砂性能好、防砂有效期长、施工方便快捷、防砂施工成本低等优点 ,特别适用于稠油及特稠油防砂后注汽开采。在现场应用 2 1井次 ,防砂施工成功率 10 0 % ,防砂有效率 90 4 7% ,经济效益显著。实现了微孔 +孔隙两级过滤和筛管单体间柔性联接两大技术突破。

碎软煤层双管定向钻具自动加卸系统关键技术与应用

为提高双管定向钻进钻孔施工时钻具加装和拆卸的自动化水平,提高装卸效率,开发一种双管自动加卸装置,实现不同工况下钻具的全自动装卸,解决双管定向钻进过程中钻杆和套管的同时加装和拆卸的技术难题,完成装置结构和控制系统的设计,运用末端柔顺技术,限制施工过程中装置承受的载荷,明确控制程序关键边界条件,制定不同工况下钻具自动装卸施工工艺流程。在安徽淮北矿业祁南煤矿展开工业性试验,试验顺利完成4个钻孔的施工,共进尺1170 m。试验过程中双管自动加卸装置运行平稳,能够满足不同工况下钻具组合的加装和拆卸需求。将原本需要2~3人密切配合才能完成的钻具组合自动装卸工作,变为依靠程序控制自动完成,钻杆和套管同时装卸和单独装卸平均效率较人工装卸分别提高了350%和110%,保证了双管定向钻进综合施工效率,减少了作业工人数量,降低了工人劳动强度,保障了施工安全。试验结果表明:双管自动加卸装置运行稳定可靠,施工工艺流程合理,装置各项性能满足双管定向钻进需求。研究成果为双管定向钻孔施工钻具的自动装卸提供了技术和装备支撑,为双管定向钻进技术在煤层气开采相关领域的推广应用奠定了基础。

大修井底部充填完井技术研究与应用

传统砾石充填由于采用自上而下的充填方式,难以对每个油层进行有效充填,为此,开发了大修井底部充填完井技术。通过研制大通径悬挂器,开发底部充填施工工具,采用由下而上的机械充填防砂方式,提高了对每个层位的充填效果;同时这项技术也弥补了普通大修后筛管完井不能进行砾石充填所带来的不足。该技术为大修后的筛管完井以及水平井完井提供了一种非常有效的防砂手段,大大提高了油气井采收率,具有广阔的应用前景。

软煤气动螺杆钻具定向钻进技术与装备

针对软煤钻进成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、易出现瓦斯抽采盲区等问题,发明了气动螺杆钻具定向钻进技术,开发了由气动螺杆钻具、窄体定向钻机、随钻测量系统等组成的煤矿井下气动定向钻进技术装备。其中,气动定向钻进工艺和完孔技术,解决了松软煤层顺层定向钻孔长距离安全成孔和可靠护孔难题。在淮南某矿进行试验,试验钻孔30个,最大孔深300 m,平均见煤率92.9%,并全孔段安设筛管;钻孔抽采瓦斯纯量32万m^3,试验区域煤巷平均掘进效率9.3 m/d,实现覆盖区域煤层安全高效回采。该技术的成功研发探索出软煤横穿工作面递进式瓦斯治理新模式。