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全新降阻技术 管串下入更顺畅

全新降阻技术 管串下入更顺畅

Rubicon推出的新技术能够解决作业中的管串下入难题!

编译 | 惊蛰

大斜度井、水平井、大位移井是当前油气开采中普遍存在的作业挑战,在常规(不旋转、不遇阻)完井管柱的下入作业期间,沿管柱对井眼产生并累积轴向摩擦力。当管柱下入井中时,摩擦力将消耗(部分)井口的有效载荷。同时,管柱的压缩会导致螺旋弯曲与锁死,无法进行后续作业,影响整口井的完井作业。

在下入套管与完井管柱之前,钻井作业若能保持良好的井筒状况与井眼清洁度,则可考虑多种方法与技术,并将它们结合起来,以降低下入过程中的摩阻。

水力方法主要通过使用泥浆润滑剂,而机械方法包括:1、降低管柱与井筒接触点的摩擦系数(减阻扶正器/短节);2、增加悬重(加重钻杆等);3、降低待下入的完井管柱的重量(漂浮、铝制钻杆与套管);4、在管柱中增加扩眼与洗井功能;5、通过旋转管柱,将一部分摩阻,从纯轴向摩阻转变为周向摩阻。

根据应用范围与作业者的目的,上述方法中的某些选择可能并不适用;或由于自身的局限性,无法提供足够的改善。其中,管柱旋转将部分摩阻(最终是所有)从轴向转变为周向,可在减阻、管柱压缩限制、可用悬重方面,产生最显著的影响。

纯轴向下钻与静态旋转下入管串的摩阻变化情况是不一样的。在管柱下入期间,管柱与井筒的接触点会产生侧向力,进而造成摩阻。摩擦力的方向与管柱运动方向相反。

在纯下钻模式下,管柱的运动是轴向的。摩擦力的方向也是轴向的,只不过与之相反。因此,摩擦力被视为阻力,导致悬重的降低。在纯静态未接触井底的旋转模式下,摩擦力仅在周向上产生,从而会造成沿着管柱累积的摩阻扭矩。在井口可测量出该扭矩。

当同时存在轴向与旋转运动时,摩擦力将会被分解为周向与轴向两个分量,分别对应轴向悬重与井口扭矩。这两种分量的大小由管柱与井眼接触点的轴向(起下钻)速度与周向(旋转)线速度所决定。从轴向减阻的角度来看,转速越高,起下钻速度越低,则摩擦力的轴向分量越小,但摩阻扭矩越大。实际上,作业中的限制来源于管柱的抗扭能力(上扣扭矩、顶驱能力),以及一些不允许管柱完全旋转的敏感设备。

若是能够选择性地只旋转一部分管柱,摩擦阻力这一难题是否能够得到缓解呢?

若采用此种管柱下入方法,利用SwivelMASTER 技术驱动RotationABILITY,获得更高的作业效率。该技术可选择性的旋转上部管柱,从而阻止下部管柱的旋转。通过上部管柱的旋转,可显著降低摩阻,同时,还能确保井口扭矩低于管柱的扭矩限制。

在过去几年中,随着全球大位移井的大量开发,用于钻杆、单次激发的SwivelMASTER技术已成功应用于完井长管柱的下入,通过旋转管柱,显著降低了下钻摩阻。在下入管柱的底部安装这种设备,当尾管挂成功坐挂并释放后,可回收该设备。迄今为止,在全球该技术已应用于约700次的下入作业。

为了进一步降低下钻摩阻(将旋转点安装在更深的管柱位置),目前该公司推出了CasingSWIVEL。它可以作为生产尾管或套管的一个组件,当下入至井底后,该设备可留在井内。在大型海上油田的一口大位移开发井中,成功下入了超过两万英尺的6.625寸生产尾管,该技术是实现这项壮举的“关键先生”。

这种长度超过16500英尺的6.625寸预割缝尾管,平稳下入至27839英尺的井深,展现出较低的整体摩擦系数。然后,从这个深度往下,观察到悬重急剧下降,最终导致完井管柱,包括多个膨胀封隔器卡在了2738英尺处,并没有下入至井底,影响了该井的完井作业。

将CasingSWIVEL设备安装于管鞋上方、井深12900英尺处,从而可选择性的旋转上部管柱(钻杆与6.625寸尾管的交接点),使悬重大幅增加(在这种情况下超过100千磅),确保生产管柱能够顺利下入至目标深度。

尽管面临着不可预测的挑战,RotationABILITY依然可确保管柱能够下入至井底。该技术目前已完全集成于井设计阶段,以最大限度地扩大油藏钻遇率,同时降低油井的总建井成本。

建井工程师利用RotationABILITY技术,可最大限度地扩大油藏钻遇率,同时降低油井的总建井成本。

  1. 提供高质量、光滑、穿过油藏的井眼,同时遵守新规范,可控制水平段/大位移段的作业风险;
  2. 提高下入能力(更长水平段),确保完井管柱顺利下入至目标深度;
  3. 改善层位封隔,是提高产量与保证井筒长期完整性的主要驱动力;
  4. 最大限度地提高作业效率,最大限度地降低风险,避免计划外的作业挑战,在安全目标范围内,缩短停工事件与隐藏的非生产时间。

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