logo
专注油气领域
与独立思考者同行

高效钻井助力低油价逆行者:扶正器篇

高效钻井助力低油价逆行者:扶正器篇

扶正器是用于固井作业中保持套管居中度的一类高效工具,是国内外各油公司热衷的钻井工具之一。石油圈针对扶正器技术也做过多次介绍,本文简要介绍了其中四个技术,性能优劣自由分辨。

来自 | Centek等
编译 | Leia

套管和固井作业对井眼稳定性来说至关重要,糟糕的固井质量会给油气井带来致命的问题,正确理解扶正器的合理配置是成功的关键。

下套管时,需要使用节箍将两根套管连接到一起,节箍使套管变得具有刚性,在将套管下入到裸眼段时可能引起诸如沟槽或键槽等问题,这些问题在任何位置都必须加以避免。在裸眼段,井壁比较尖锐、坚硬,同时比较脆弱。套管则很重、很结实,不易弯曲。井眼粗糙度通常被忽略,但在下套管时应该被考虑在内。

通常,假设水平井的特点为水平、平直、光滑。而实际上,在井眼钻进过程中,钻头会转动,施加扭矩,将岩石破坏,形成井眼,这会引发螺旋效应。井眼实际上既不平直也不光滑,套管下到裸眼段后,必须适应粗糙、刚性井眼的弯曲度。

重力有助于将套管下入井底,同时也需要辅助其他工具将管串下至井底。如何将套管下至井底,并取得良好的固井质量,居中度是关键。居中度是套管壁和井壁之间的空隙,通常用百分比表示,表明套管在井眼的居中情况。井眼不同位置的居中度会有不同,但如果在任意位置出现居中度低于67%的情况,将带来严重的后果。

在下套管的时候,扶正器配置不合理或者下的太少,会大幅增加摩阻。套管和节箍会增加摩阻,从而需要额外的下压力将套管下到位。键槽会造成井壁形成沟槽,造成漏失,甚至是卡钻。 上述问题都可以通过合理的扶正器配置、获得最佳的居中效果来避免。在许多井中,常会出现井壁冲蚀现象,需要大量使用额外的水泥解决。但目前还没有或者极少有针对这种情况使用的扶正器类型的讨论。

合理的扶正器配置,是成本最低、最可靠的将套管下至井底并获得最佳固井质量的方法,糟糕的固井作业会带来致命的后果。

如果不使用扶正器进行固井,套管会贴在井壁。由于水泥流动性很强,会沿阻力最小的路线流动,在水平段水泥不会流到套管底部。单纯地靠旋转无法使套管居中。套管不会悬浮在上井壁,我们无法保证套管在深达5公里的井底还保持良好的悬浮状态。

水泥的作用是保持井眼稳定,避免气侵和腐蚀。压裂后,糟糕的固井作业会引起产量损失、地层污染和提前修井。这会减少产量,增加成本,而使用扶正器则可以提高而非缩短油气井寿命。

S2扶正器

S2扶正器是Centek公司最受好评的扶正器产品之一。该扶正器彻底颠覆了在此之前的传统设计,到目前为止,已多次被证实其可减少作业失败次数,有效地为作业者减少作业时间,降低作业成本,多次帮助作业者顺利将套管下入到目标位置。

S2扶正器采用非焊接的一体式结构设计,使其没有薄弱点,并且具有超高强度。该扶正器最初的设计目的在于替换固体式扶正器,用于下套管作业,以及复杂井身结构,如水平井、大位移井、J-型井、S-型井和具有其他井身结构设计的井。

S2扶正器满尺寸加工,具有极大的恢复力和弹性,S2弓形弹性扶正器具有如下特点:

1.在最具挑战性的井况,仍具有极佳的居中能力;
2.无需启动初始力和下放力;
3.低摩擦系数意味着极小的扭矩损失,降低了摩阻;
4.优化以后的扶正效果,可以提高固井过程中套管的旋转和上提下放能力。

Centek S2扶正器在美国页岩气区块应用中取得了巨大成功,当地对固井质量的监管要求是全世界最严格的,S2扶正器可以带来最佳的扶正效果和流体循环能力,形成稳固的水泥层,保证了一口井在整个生命周期内的完整性和产量。

应用案例

作业者需要将7in(磅级32.0#/ft)尾管下入8-1/2in裸眼至3600米,需要通过套管内径为8.535in的井段( 套管尺寸9-5/8in,磅级53.5#/ft)。尾管在下入裸眼段期间,可以部分转动,在出套管的时候以20rpm的转速转动了约12个小时。扶正器还通过了一个斜向器窗口,最终由于距井底40米管串无法下到位而起出了尾管。

使用55个型号为7in×9-1/2in的Centek UROS扶正器。现场监督和固井人员检查了所有的扶正器/接头,发现出井扶正器唯一的损坏仅是少量的螺栓槽变弯了。本次应用证明了经历过极端应力条件后, 具有独特设计的Centek扶正器状态依然良好,仍然可以再次入井。

HydroFORM扶正器

Volant公司生产的HydroFORM扶正器,是钻井、扩眼,以及高难度井、复杂剖面井、关键井建井的首选。HydroFORM扶正器有两种系列可选:标准系列和SlimLINE系列。

SlimLINE系列的扶正器具有0.19in的壁厚,在保证肋板覆盖面积和耐用性的前提下,可以获得最大的过流面积。这是一种更加轻便、经济的扶正器。标准系列产品具有的超强耐用性,但当对产品耐用性要求不高,而对可靠性和性能要求更高时,可以选择SlimLINE系列产品。SlimLINE系列扶正器可用在外径为4-1/2in,5in和5-1/2in的套管上,具有多种肋板外径和剖面设计。

应用案例

美国北部,一家公司在Bakken地层的大位移井中下4-1/2in尾管时遇到了困难,下尾管效率极低,耗费了大量时间。该井的其他信息为:测深25,000英尺,垂深10,000英尺,水平段长15,000英尺。尾管信息如下:
1.之前使用复合刚性扶正器时,在泥浆振动筛出口处经常发现扶正器碎片;
2.在下入过程中(特别是最后2,000英尺长的尾管)遇到了大麻烦,结果额外花费了大量时间将尾管下到预定位置。

Volant HydroFORM具有极高的可靠性,因此被优选为新井的扶正器。

由于即将施工井与上一口已施工井的位置较近,所以扶正器配置类似。按设计间隔下入了Volant的HydroFORM扶正器,选用了的限位环扶正器。除了使用Volant的扶正器和专利安放软件外,其它尾管下入流程没有变化。下入到预定深度所用的时间还不到之前的一半:仅为39小时,节约了57%的下入时间。在整个下入过程中扶正器都完好无损坏。

Ace Oil Tools扶正工具

Ace钻井扶正器可在尾管上旋转,不受套管或尾管旋转影响,可保持尾管定向钻井BHA的稳定性。

这种扶正器可用于套管或尾管需要旋转作业的环境,能够减小扭矩,将上层套管和旋转套管或尾管的磨损降至最小。适用于套管、尾管钻井和划眼,以及旋转固井等。钻井测试期间,油气公司为了减小尾管和上层套管的扭矩和磨损,选择使用ADC并对其进行了性能评估。

应用案例

某国家石油公司选择使用ADC,以保证定向钻井作业时7in尾管柱的稳定性。7in的ADC固体扶正器由1个扶正器和2个带延长段的ARC组成。扶正器套在ARC的延长段上,避免套管或尾套磨损。ADC扶正器设计独特,结构极为坚固,额定轴向力为90,000lbs,工具不含有任何可能引起大麻烦的细小零件。

通常,可根据所钻井眼的尺寸选择ADC的尺寸。在本次应用中,8-1/2in井眼选择下入8-1/4in工具。也可以根据需要设计扶正器的肋板和导流槽的曲率。

现场作业过程中,只需一名经验丰富的作业人员就将ADC顺利安装到尾管的预定位置上,安装一个扶正器只需不到10分钟。使用13.5个小时的纯钻时间,完成了900英尺的定向尾管钻井作业。尾管以30~80RPM的速度旋转总计约54,000转,在钻达设计井深后将管串起出检查工具。

VariForm扶正器

凝聚了75年的经验和技术,VariForm扶正器是Weatherford保证套管精确居中的最新产品。该扶正器经过100%可追踪的、严格的德国制造工艺加工,VariForm扶正器最终只留下一条微不可见的金属焊缝。

VariForm扶正器是一款适用于斜井、水平井的高性能、一体式设计扶正器。该扶正器在保证启动力和下放力几乎为0的情况下,可产生较大的回弹力。如此一来,下套管过程中的摩阻可保持在很小的水平,固井过程中即可使套管保持较高的居中度。

VariForm 扶正器可以满足最苛刻的入井条件。波浪状外形的弓形扶正器簧片可以减小摩阻,避免通过受限井段时被损坏。这种外形设计也可以强化簧片,获得更大的刚性。在下入过程中,弓形扶正器簧片可以被压缩至近似扁平状态,在达到预定位置后可恢复完整外径。整个过程对性能无影响,可提供良好的居中效果。VariForm可应用于标准尺寸的井眼、扩眼井段、水平段以及间隙较小的井段,以实现套管居中。

VariForm扶正器短节

VariForm扶正器短节可以下入到常规扶正器无法下入的井段。在套管间隙极小,最窄为1/8in的情况下,该扶正器短节是最佳工具。同时,该工具也可用于扩眼后达4in或更大的裸眼井段。VariForm扶正器短节是业内首款将扶正器“提”着下入井眼的短节,而非“ 推”入。

确定安放位置,记录相关数据

CentraPro Plus扶正器安放软件可模拟井筒状况,从而选择最佳的扶正器类型以及扶正器和挡环的安放位置。CentraPro Plus模拟的内容包括在已知井眼几何形状的前提下,任意井深的侧向力、管串浮重和拉力;基于管柱/井眼尺寸组合实测数据的扶正器在上述各力作用下的受力情况;基于管柱弹性和三维矢量分析的扶正器之间的下垂情况。另外,客户还可以从CentraPro Plus数据库中得到扶正器的性能相关数据。

钻井是石油工业的领导者。钻井技术发展的总趋势是满足石油勘探开发的需要。钻井工程作为油田油气勘探开发的重要组成部分,具有资金、技术密集、投资高、风险大的特点。石油圈坚持跟踪各类油气行业最新行业、技术和商业资讯,以上技术只是千山一叶。若想了解更多油气资讯,可持续关注石油圈。

版权声明:稿件为石油圈(www.oilsns.com)原创编译,未经许可不得转载,否则将追究法律责任。

二丫
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(北京),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。如需获取更多技术资料,请联系二丫(QQ295900524;微信13132550596)
OR

评论 抢沙发

您尚未登录。

立即登录   注册