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SurgeMaster II多通路转喷器:妥妥稳住深水“高血压”

SurgeMaster II多通路转喷器:妥妥稳住深水“高血压”

Weatherford推出的SurgeMaster II多通路转喷器能够在深水井中发挥出降低激动压力、防止泥浆漏失等作用,已在墨西哥湾和意大利部分亚德里亚海域实现成功应用。

来自 | Offshore
编译 | 张毅

威德福开发了一款用途更加灵活的转喷器,其能够按需建立循环,且在不需要循环时持续将泥浆从套管及钻杆导入环空。SurgeMaster II多通路转喷器能够在每个管柱运动的同时,打开或关闭足够次数,不仅能达到降低激动压力的目的,还能提高套管及尾管下入速度。

与单一动作转喷器系统不同的是,多通路转喷器是在关闭位置下入井内的。当钻杆进入垂直或水平井段时,大孔径旁通自动打开,将泥浆无阻碍导入环空。当钻杆停止运动时,通路关闭。

当流体引起的回压施加到弧形挡板上时,内套筒会向上滑动并压迫弹簧,进而打开通路,降低激动压力。挡板上设有一个小开口,可以对管柱进行计量填充,保护钻杆免于超压而破裂,同时也规避了过度充填的风险。

由于通路正常位置,或说静止位置阀位为关闭状态,所以能够根据实际需要,在井眼任意位置以任意频率循环井内管柱,且不需要永久性拆卸工具。此特征的另一优势是,能够在不损失转喷器功能的情况下降低响应时间。

SurgeMaster II无限制的开/关能力提高了井的可靠性。当井控事件发生时,工具会在泵送压井液的同时立刻关闭。关闭转喷器旁通通路的同时,可在没有任何额外剪切压力的情况下进行井控减灾程序;而当已经发生井涌时,如果有剪切压力,则会促发激动压力。

SurgeMaster II的循环功能通过将管柱内压力提高到预设值来实现。这样一来,不但节省了时间,还免除了人为干预,提高其安全性。假设出于某种原因,转喷器未能关闭,则可以通过下一根管子来手动关闭阀门。

SurgeMaster II额定温度为300℉ (149℃),全孔径工具免除了内径限流问题,进一步提高了安全性,也降低了作业时间和作业复杂程度。该工具能够匹配多种激活装置,如套管固井中用的坐封塞及投球坐封尾管挂用的坐封球,不用考虑通用性便可直接部署,进而降低引发激动压力的风险,降低井筒破坏的几率。

应用案例1:多层套管井

在2014年,墨西哥湾的一口深水井部署了SurgeMaster II多通路转喷器,配合下入4层不同尺寸的套管,并进行套管固井作业。该井所用的套管为紧公差设计,易出现激动压力和漏失,且井壁不稳定。作业者此次作业的目标,是在下套管、固井和循环时避免漏失。由于孔隙压力和梯度压力作业空间小,泥浆密度对维持当量静态密度(ESD)和循环当量密度(ECD)至关重要。

该项目做了大量的工前计划,包括使用激动/抽吸压力预测软件,以模拟有无稳流工具下的ECD(循环当量密度)。软件用于提高起下钻作业分析及设计,特别是针对深水井,能够模拟复杂井深结构设计、孔隙压力和梯度压力作业空间更小工况下的多种管径规格以及相应环空。该软件能够考虑到钻井设备、流体性质、井筒几何尺寸以及其他参数,旨在为决策者提供有价值的信息。

根据模拟情况,作业者决定采用转喷器配合自动灌浆浮箍以及大孔径地下释放套管胶塞,下入18in、16in、14in及11in套管管柱到目标深度。此外,团队在除了18in套管以外的每个套管管柱顶部胶塞上方,都下入了胶塞定位器和定位环。

套管随坐封管柱下入井内。手动激活浮箍作业会降低泥浆凝胶强度,环空摩阻以及套管下入深度处压力;而SurgeMaster II多通路转喷器无需激活自动灌浆浮箍设备,即可建立循环。

泥浆密度及循环当量密度均维持在可接受范围内,且都低于压力梯度。泥浆密度从18in套管的10.6lb/gal到11寸套管的14lb/gal;循环当量密度波动未超过0.05~0.10lb/gal。

通过转喷器与胶塞、胶塞定位浮箍以及经过预先模拟的扶正器协同组合,套管以25~35ft/hour (7.6~10.7m/hour)的平均速度实现了25,000 ft (7,620 m)的下入深度,且未发生泥浆漏失。作业团队将循环、调整和执行固井作业一次完成,免去了后续的补救作业。

胶塞以及胶塞定位系统在相应套管内达到了预期的效果。随着顶部胶塞通过胶塞定位浮箍达到相应浮箍位置,水泥在压力指示确认下完成顶替过程。

应用案例2:下入尾管系统

在意大利部分亚德里亚海域,一口低孔隙压力、低破裂压力的枯竭气井选择使用SurgeMaster II多通路转喷器下入两个尾管系统。作业者的目标是下入11in和9-5/8in尾管至目标深度,并控制在下尾管过程中可能会出现的高激动压力和循环压力。另外还要挑战紧公差段、尽量避免泥浆漏失,同时避免泥浆泄露至钻台。

通过激动压力预测软件完成水力模拟后,威德福安装了尾管悬挂器、用于隔离的尾管顶部封隔器、自动灌浆浮鞋以及配合地下释放(SSR)胶塞和多通路转喷器的大孔径自动灌浆浮箍。

第一套尾管系统下至井深10,000 ft (3,048 m)处,第二套尾管系统下至井深11,200 ft (3,414 m)处,两次速度均在40 ft/min (12 m/min)左右,且未出现泥浆漏失。计算得出速度为2分钟/立柱。

自动灌浆浮箍被激活后,流量为4bbl/分钟,观察压降为600psi(41.4bar)。 为了下入尾管悬挂器并通过液压松开下入工具,一名技术服务工程师选用了2-1/8in的铜球,投到机械球座上切断阀瓣。通过顶驱固井头释放SSR胶塞,固井作业完成。当封隔器坐封完成并试压到1,500 psi (103.4 bar)时,多通路转喷器内安装的破裂盘破裂,泥浆经过转喷器进行反循环。

此方案带来了巨大好处。相较于传统作业方法,SurgeMaster II多通路转喷器协助作业者更快地下入了尾管系统,同时完全避免了泥浆漏失,也节省了钻机时间。自动灌浆浮箍的低流速转换有效地免去了投球激活浮箍作业,最大程度降低了井眼内循环压力,避免了漏失,整个作业过程未发生任何泥浆泄露或可记录事故。

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