套管内保径钻塞技术在海上套损井治理中的应用

随着海上油气田大规模开发调整,套损井数量剧增,受地质和工程影响,渤海湾内有多口井发生过套管剐蹭或碰撞事故。挤注水泥浆封堵套损井,钻塞过程极易造成套管开窗或井眼丢失,且施工难度大,成为制约套损井修复的技术难题。结合保径导向扩孔技术和套损井导向打通道技术的特点,提出了套管内保径钻塞技术,能有效解决上述难题。以X97井为例,通过理论计算,确定了钻塞工艺管柱的组合形式、钻头/磨鞋的规格、钻铤/扶正器长度、施工参数等,并在现场得以应用,避免了钻塞开窗或对套管破损段二次损伤的风险,解决了套损井段钻塞的难题,验证了套管内保径钻塞技术的可行性,也为其他套损井的钻塞施工提供了参考。

裂缝性地层承压堵漏新工艺技术及应用

渝西深层页岩气井在须家河组和嘉陵江组广泛发育裂缝性地层,地层压力系数低,钻进过程中井漏问题突出、常规堵漏措施效果差,严重制约钻完井提速提效。针对上述问题,文章开展了堵漏失败原因分析并提出基于平衡压力法的低密度水泥浆承压堵漏技术,综合运用平衡压力计算方法、高强低密度水泥浆体系及候凝挤注工艺,确保了水泥浆在井筒内及漏层中的驻留与固化,初步实现对低压漏失层的有效封堵,再辅以常规密度水泥浆或随钻堵漏材料,可进一步提高漏层承压能力。该技术在渝西深层页岩气2口失返井中成功应用,一次堵漏成功率高,漏层承压当量密度平均提高0.33 g/cm^(3),为川渝深层页岩气井裂缝性地层承压堵漏提供了理论支持和技术手段。

海上油田灰岩裂缝性井漏处理实践

南海东部地区陆丰13-1油田A井钻井过程中,钻遇灰岩发生裂缝性漏失,漏速大,桥接材料堵漏困难。针对该井灰岩井段地层特点及漏失情况,该井采用了桥接材料堵漏、随钻堵漏并强钻穿灰岩漏失井段、挤水泥堵漏等工艺,最终堵漏成功。陆丰13-1油田A井灰岩裂缝性井漏堵漏工艺技术及现场实践,对于其他类似油气井井漏提供了很好的施工经验和借鉴。

复合上返注灰桥塞的研究与应用

针对油水井在开发过程中出现的套管损坏、管外串漏、挤堵调层问题,从修井工艺存在的短板着手,开展复合上返注灰桥塞研究与应用配套研究,目前的坐封工具由于外径和内径的制约,只能打桥塞后,再下管柱挤灰,占井周期长。都是运用桥塞坐封或者运用灰浆打隔板封隔油气层,再进行挤灰堵漏的方法。

挤注封堵管柱在塔河油田水平井的应用

针对水平井生产过程中,因层间窜通、管外窜、边底水锥进等原因造成高含水的问题,在已有成熟的直井段挤注、封堵管柱工艺的基础上,对挤注桥塞、可钻桥塞、坐封工具及管柱工艺进行了改进,研发了以挤注桥塞及防中途坐封桥塞为核心工具的水平井挤注、封堵管柱工艺。2口井的挤注试验和8井次封堵试验表明,水平井挤注、封堵管柱工艺是解决层间窜通、固井质量不好等问题行之有效的手段。该技术为适应水平井井况而特殊设计,减少了管柱施工的时间、成本和风险,可视情况单独或组合使用,可对高含水层及管外窜进行有效挤注、封堵作业。

基于土塞效应的柱形孔扩张问题解析解

钢管桩和混凝土管桩在沉桩过程中会同时产生挤土效应和土塞效应,然而目前国内外学者对钢管桩的研究主要侧重于其土塞效应,对混凝土管桩的研究则主要集中在其挤土效应上。首先综述了国内外管桩挤土效应和土塞效应的研究现状,然后在考虑土塞效应的前提条件下,利用圆孔扩张理论对管桩的挤土效应进行了分析研究。通过合理的假设,得到了桩周土体在弹塑性阶段的应力场和位移场的解析解答,为综合研究管桩的挤土效应和土塞效应提供了一种新的思路。

φ62mm侧钻小井眼水平井分段挤堵管柱研究

冀东油田部分井是在φ139.7 mm老井眼开窗侧钻后采用φ73 mm油管完井,水窜后需要采用挤堵剂分段封堵,为此研究了一套超小直径分段挤堵管柱及配套工具,解决了挤堵管柱在φ62 mm超小井眼内顺利下入,高压挤堵剂挤堵后顺利解封起出等关键技术问题。介绍了该工艺管柱及其配套工具的结构、工作原理和主要技术参数。冀东油田G104-5CP26井的现场试验表明,该管柱及其配套工具满足了φ62 mm小井眼侧钻水平井分段挤堵施工要求,安全可靠。

超深水平井挤注、封堵管柱技术

针对在水平井段进行管柱施工难度大、风险高的问题,开发了适合水平井水平套管段和裸眼段实施挤注、封堵、隔层等系列管柱技术。介绍了超深水平井段挤注、封堵技术的原理和特点。水平井段封堵工艺技术每年在现场应用20井次以上,成功率高,效果突出;水平井段挤注管柱施工后基本不含水,产油明显上升;裸眼井段挤注工艺在塔河油田成功地进行了8井次的挤水泥封堵作业,达到了预期目的,为进一步扩大水平井堵水范围提供了技术支持。

粉细砂中敞口PHC管桩群桩锤击施工效应

管桩的施工效应对其可打性和承载性能有着重要的影响,然而,管桩群桩施工效应的工程实录却并不多见。为此,结合某电厂粉细砂地基中敞口预应力高强混凝土(PHC)管桩群桩基础工程,通过土体水平位移、孔隙水压力和土塞长度的现场测试,开展了锤击施工挤土效应和土塞效应研究。考虑了群桩施工引起土体水平位移的不定向性,采用由摆式测斜仪工作原理建立的数据处理方法,分析了土体合成水平位移和运动方位角的变化规律。同时,考虑了锤击过程中孔隙水压力动态变化的实时性,采用采样时间间隔为28 s的自动化监测系统,对全过程孔隙水压力的变化进行了测试和分析。结果表明:在松散逐渐过渡到密实的粉细砂地基中,管桩的挤土效应和土塞的闭塞效应随入土深度的增加逐渐减弱;管桩群桩的挤土效应受到前期管桩施工引起土体的挤密作用而减弱,群桩内部的挤土效应比群桩外部的挤土效应更显著;管桩施工只引起桩头贯入位置附近土体孔压的短暂上升,而群桩的施工并不引起孔压的积聚。

考虑土塞效应时开口管桩的挤土效应分析

为了研究开口管桩贯入过程中土塞效应和挤土效应的相互作用问题,基于弹塑性力学基本原理,考虑开口管桩土塞的增长特征,得出了柱形孔扩张过程中桩周土体的应力场及位移场解析表达式.以土塞增长率(IFR)在开口管桩贯入过程中的变化为依据,提出了土塞增长的理想化模型,推导了土塞模型的解析表达式,分析了考虑土塞效应时开口管桩挤土效应的特征.利用模型试验获得桩周土体的径向位移,并与理论计算结果进行对比.结果表明,位移的计算值与实测值具有相同的变化趋势.

暗挖工程中管幕支护施工引起的地层位移

随着城市化进程的推进,地下空间的开发和利用越来越受到人们的重视。管幕法作为一种有效的暗挖支护方式,越来越多的用于城市地下工程开挖施工。管幕施工中常用的技术主要有顶管法和夯管法。管幕施工造成的地层位移会对周围环境产生影响。探讨了管幕施工对地层的挤土扰动对环境的影响。考虑土体的剪胀特性和塑性变形,推得了在管挤入过程中周围土体内的位移场和应力场表达式,利用叠加法推导了管幕夯进引起的土体位移的理论解,研究了地层竖向位移对土层参数、初始应力、埋深等参数的敏感性,并分析了管间距和管的布置形式对管幕引起土体位移的影响。

混凝土开口管桩竖向承载力的经验参数法设计模型

混凝土开口管桩的竖向承载性状因为土塞涌入而与闭口管桩存在区别,在利用预制桩单位极限侧阻和端阻建议值预测单桩竖向承载力时,应根据混凝土开口管桩的特点加以修正。沉桩后的土塞率指标综合反映了土质、桩尺寸和沉桩方式等因素的影响。利用该指标并结合实测数据分析,可以围绕土塞效应使用半解析半经验方法计算桩端承载力,可以描述开口管桩与一般预制桩的挤土效应差异并进行桩侧承载力修正,还可以在一定程度上体现静压桩与打入桩的承载力差异。分析显示,桩基规范和勘察报告一般倾向于提出偏保守的单位极限侧阻和端阻建议值,因此按经验参数法设计模型计算的单桩极限承载力有可能小于实测值。设计模型的优化依赖于更多开口和闭口管桩试验的对比研究。

预应力混凝土管桩研究与应用进展

对预应力混凝土管桩进行了简要的概述,从预应力混凝土管桩的挤土效应、土塞效应、设计方法和施工工艺等四个方面进行了详细的论述,使研究人员与工程技术人员对预应力混凝土管桩有一个全面的认识,以利于预应力混凝土管桩的进一步推广应用。

油井水力压裂后层间水窜的处理工艺

针对江苏油田部分油井水力压裂后层间水窜的问题,研究应用了桥塞挤水泥封堵工艺,使5口濒临报废的死井复活,措施有效率100％,累计增油1.96×104t。该工艺降低了作业难度,提高了封窜质量,为同类型油井的封窜提供了有益的借鉴。

可取式桥塞研制与应用

针对现行桥塞封层工艺中存在的不足,研制出可取式系列桥塞,包括A型、B型、C型3个系列。其结构由锚定机构、解封机构、密封机构3部分组成,可用油管或电缆送进坐封,完成临时性封堵、永久性封堵、分层采油、压裂、插管挤灰、插管采油、测试等作业。经千余井次的现场应用,各项技术指标均达到设计要求,最大工作压差105MPa,最高耐温175℃,工艺成功率98%以上。现场的成功应用表明可取式系列桥塞操作简单,是理想的井下封堵工具。

水泥承转器挤封串技术

多层系地层常因固井质量差，造成油气水井的层门或管外串通，影响对各层的认识和评价。采用水泥承转器挤水泥技术能防止挤水泥浆倒流，且多余的水泥浆能从工具的上部反循环至地面。简述了该工具的结构和工作原理，以及挤封串作业的基本程序和注意事项，并以华北油田雁43井挤水泥封管外串槽的实例验证了其可行性。

静压开口混凝土管桩沉桩过程数值模拟

在LS-DYNA软件平台上,对开口混凝土管桩连续贯入粉土进行了有限元模拟,得到了沉桩过程中桩周土体应力、位移及沉桩阻力的变化规律,并探讨了桩土界面摩擦系数对管桩沉桩的影响。结果表明,随着管桩的不断下沉,桩周土体各向应力最大值不断增大。桩壁外侧的挤土效应明显小于实心桩,管内土塞高度先线性增长,然后趋于稳定。在小直径桩基础中,桩土界面摩擦系数对管桩沉桩阻力影响不大,但界面摩擦系数越低,土塞高度越大。

新型挤注式桥塞的研制与应用

在油气田勘探开发过程中,一些深井、超深井、定向井和水平井等常常因为层间窜、管外窜、边底水锥进等原因造成含水过高而不能正常生产。为此,研制了新型挤注式桥塞。该挤注式桥塞将坐封和挤封机构设计为一体,采用1趟管柱下入完成工具坐封和挤注2项作业,具有防中途坐封、承压高、密封可靠、抗硫化氢和可钻性好等特点,缩短了施工时间,降低了施工成本和风险。以该工具为核心的管柱进行封窜、封堵等作业,可以有效地提高油气井单井产量。现场应用该桥塞300余井次,成功率98%以上,最大下深5463 m,收到了较好的应用效果。

塔河碳酸盐岩缝洞型油藏挤水泥堵水矿场试验

塔河油田碳酸盐岩缝洞型油藏储集体非均质性强,发育规律和控制因素复杂,纵向上受构造-岩溶旋回作用形成的缝洞系统控制,多个缝洞单元在空间上叠合形成复杂油气藏,具有独立的油气水系统和不规则的形态,油藏埋深5200～6500m,缝洞系统高差1200m以上。受底水油藏缝洞认识不足限制,堵水困难。为此,2006～2008年,利用水泥车、灰罐车、配水车和各种辅助设备,采用高压挤入管柱,进行挤水泥堵水矿场试验。挤水泥堵水工艺机理主要以造隔层为主,除在裸眼井段将水层封住外,主要是在油水界面造一水泥隔层,从而达到封堵水层的目的。该工艺实施的成功与否,主要取决于储集体类型、堵水时机、水泥隔层的延伸范围及厚度。3年来,共实施挤水泥堵水37井次,工艺成功率为100%,有效率为72.97%,累计增油45602t,累计降水74067t,平均有效期147.5d,吨油成本为749元。对于挤水泥堵水造成的地层污染,可以通过射孔、酸化等措施加以清除。

挤水泥堵水是桥29块控水稳油的好方法

中原油田桥 2 9块投入开发后 ,层间矛盾日益加剧 ,油田含水率增加 ,产量大幅度递减。为此 ,分析了该块的产出剖面和吸水剖面 ,认为层间干扰是影响油井产量的主要问题。分析了四种堵水方法 ,认为挤水泥堵水最适合桥 2 9块的实际。实施挤水泥堵水后 ,不仅提高了单井产量 ,而且改善了区块的整体开发效果 ,水驱动用储量也得以增加 ,储采基本平衡。 10井次施工增油 6 5 0 7t,自然递减减少 2 .32 91× 10 4 t,净创经济效益 1170 .70 80万元。因此 ,对于复杂断块油藏 ,应根据其特点采用不同的控水稳油措施。