直井、定向井、水平井完井管柱实例及工艺技术探讨080312

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定向井、水平井钻井完井工艺技术进展

定向井、水平井钻井完井工艺技术进展

一、概 述
(一)、定向井的定义 使井眼沿预先设计的井
眼轴线(井眼轨迹)钻达 预定目标的钻井过程。 (井眼控制是使井眼按规 定的井斜、狗腿严重度、 水平位移等限制条件的钻 井过程)。
中国石油长庆油田分公司 Petrochina changqing oilfield companymuth
中国石油长庆油田分公司 Petrochina changqing oilfield company
三、定向井井眼轨迹基本概念
(一)、定向井的基本要素
N
OO
井斜变化率:井斜角对井深的变化率,度 /30米;(build rate,drop rate) 方位变化率:方位角对井深的变化率,度 /30米;walk rate
三、定向井井眼轨迹基本概念
主要参数:
测点的井深,用L表示;
造斜点
稳斜井段

深α
实钻井眼轨迹
设计井眼轨道
靶区
测点的井斜角,用α; 测点的方位角,用φ。
通过测深、井斜角、方 位角然后利用公式逐段 递推出整个轨迹情况。
水平位移
中国石油长庆油田分公司 Petrochina changqing oilfield company
中国石油长庆油田分公司 Petrochina changqing oilfield company
一、概 述
(三)、为什么钻定向井
1、地面限制 油田所处地面不利于或不充许设置井 场钻井或搬家安装受到极大障碍。 如:1)英国的北海油田;
2)中国的长庆、胜利、大港、 塔里木油田等。
苏14区块加密区山1有效厚度图
定向井、水平井钻井完井工艺技术 进展
中国石油长庆油田分公司 Petrochina changqing oilfield company

套管完井水平井找窜工艺管柱研究与应用

套管完井水平井找窜工艺管柱研究与应用
石 油



86 一
C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y
2 0 1 3年 第 4 l卷 第 4期
. . 油 气 田开 发 工 程
套 管 完 井 平 井 找 窜 工艺 管柱 研 究 与应 用
王 良 马 帅帮 张 书荣 叶 尔 沙 吾 列提 吴 剑
( 吐 哈 油 田 工程 技 术研 究 院 )
摘 要 :针对 常规 工 艺管柱难 以实现水 平 井 多层 多段找 窜 的 问题 ,研 制 了水 平 井找 窜工 艺 管柱 。 该 管柱 主 要 由水 力循 环 阀、定压 阀 、K 3 4 4封 隔器 、扶 正器 、水 力锚 、平 衡单 流 阀 以及 投 球滑 套 组
t h a n o n c e r e p e a t e d s e t t i n g p r o c e s s c a n be a c h i e v e d . Th e s t r i n g i s s u p p o se d b y b a l a nc e c he c k v a l v e,t h u s s u c c e s s ‘ f u l l y s o l v i n g t h e t e c h n o l o g i c a l p r o bl e m o f mi d wa y s e t t i ng o f e x p a n d a b l e p a c k e r a n d mi d wa y s t i c k i ng o f s t in r g i n t h e p r o c e s s o f s t in r g t r i p pi n g .T he s t in r g c a n b e mo v e d wi t h n o n e e d o f b a c k wa s h i ng i n t he p r o c e s s o f c o n s t r uc t i o n, s h o r t e n i ng t h e o p e r a t i n g t i me r e ma r k a b l y . T he ie f l d a p p l i c a t i o n s ho ws t h a t t he s t ing r d e s i g n e d i s r e a s o n a b l e i n s t r u c ’

定向井水平井课件

定向井水平井课件
钻具检查与保养
对钻具进行全面检查,确保其完好无损,并进行必要的保养。
设备部署
根据工程设计和现场实际情况,合理部署设备,确保钻探工作的 顺利进行。
施工计划与组织
1 2
施工进度计划
制定详细的施工进度计划,确保按期完成钻探任 务。
安全生产措施
制定完善的安全生产措施,确保钻探过程中的安 全。
3
人员组织与培训
水平钻井技术
定义
水平钻井技术是指钻孔轨迹在地 下某一深度处与地面成一定角度, 并在该深度处沿水平方向钻进的
钻井技术。
关键技术
水平钻井的关键技术包括水平段 钻进、斜向器和随钻测量等技术。
应用场景
水平钻井技术广泛应用于石油、 天然气等矿产资源的勘探开发, 可提高单井产量和储量动用程度,
降低开发成本。
定向井水平井集成技术
定义
定向井水平井集成技术是将定向钻井技术和水平钻井技术 有机结合,实现钻孔沿预定轨迹精确进入目的层并在目的 层内进行水平延伸的钻井技术。
关键技术
定向井水平井集成技术的关键技术包括轨迹设计、定向工 具和测量技术、水平段钻进和钻井液技术等。
应用场景
定向井水平井集成技术广泛应用于复杂地层和隐蔽性矿产 资源的勘探开发,可提高勘探开发效益和资源利用率。
风险成本
定向井和水平井钻井过程中存在多种风险,如地层复杂多变、钻井液 性能不稳定等,可能引发安全事故或工程失败,导致高额风险成本。
安全挑战
地层复杂多变
定向井和水平井钻井过程中可能会遇到各种复杂地层,如软硬交错地层、裂缝发育地层等 ,这些地层容易引发井下复杂情况和事故。
钻井液性能不稳定
钻井液是定向井和水平井钻井中的重要介质,其性能稳定性对钻井安全至关重要。若钻井 液性能不稳定,可能导致井壁坍塌、钻屑堆积等事故。

定向井(水平井)钻井技术概述

定向井(水平井)钻井技术概述

第一章定向井<水平井)钻井技术概述第一节定向井、水平井的基本概念1.定向井丛式井发展简史定向井钻井被<英)T .A.英格利期定义为:“使井筒按特定方向偏斜,钻遇地下预定目标的一门科学和艺术。

”我国学者则定义为,定向井是按照预先设计的井斜角、方位角和井眼轴线形状进行钻进的井。

定向井相对与直井而言它具有井斜方位角度而直井是井斜角为零的井,虽然实际所钻的直井它都有一定斜度但它仍然是直井。

定向井首先是从美国发展起来的,在十九世纪后期,美国的旋转钻井代替了顿钻钻井。

当时没有考虑控制井身轨迹的问题,认为钻出来的井必定是铅垂的,但通过后来的井筒测试发现,那些垂直井远非是垂直的。

并由于井斜原因造成了侵犯别人租界而造成被起诉的案例。

最早采用定向井钻井技术是在井下落物无法处理后的侧钻。

早在1895年美国就使用了特殊的工具和技术达到了这一目的。

有记录定向井实例是美国在二十世纪三十年代初在加利福尼亚享廷滩油田钻成的。

第一口救援井是1934年在东德克萨斯康罗油田钻成的。

救援井是指定向井与失控井具有一定距离,在设计和实际钻进让救援井和失控井井眼相交,然后自救援井内注入重泥浆压死失控井。

目前最深的定向井由BP勘探公司钻成,井深达10,654M;水平位移最大的定向井是BP勘探公司于己于1997年在英国北海的Rytch Farm 油田钻成的M11井,水平位移高达1,0114M。

垂深水平位移比最高的是Statoil 公司钻成的的33/9—C2达到了1:3.14;丛式井口数最多,海上平台:96口;人工岛:170口;我国定向井钻井技术发展情况我国定向井钻井技术的发展可以分为三个阶段,50—60年代开始起步,首先在玉门和四川油田钻成定向井及水平井:玉门油田的C2—15井和磨三井,其中磨三井总井深1685M,垂直井深表遗憾350M,水平位移444.2M,最大井斜92°,水平段长160M;70年代扩大实验,推广定向井钻井技术;80年代通过进行集团化联合技术攻关,使得我国从定向井软件到定向井硬件都有了一个大的发展。

《2024年水平井杆管柱力学的有限元分析及应用》范文

《2024年水平井杆管柱力学的有限元分析及应用》范文

《水平井杆管柱力学的有限元分析及应用》篇一摘要:本文详细阐述了水平井杆管柱力学的有限元分析方法,并通过具体案例展示其在实际工程中的应用。

通过对水平井杆管柱进行三维建模、材料属性定义、边界条件设置、网格划分和求解分析等步骤,利用有限元分析软件进行计算,探讨了其力学性能及优化方案。

一、引言随着石油、天然气等资源的开发不断深入,水平井技术因其高效采油、气藏开发的特性得到了广泛应用。

在水平井开发过程中,杆管柱作为钻井和采油的重要设备,其力学性能的稳定性和安全性直接关系到整个开采过程的安全性和效率。

因此,对水平井杆管柱的力学性能进行精确的有限元分析具有重要意义。

二、水平井杆管柱的有限元分析方法1. 三维建模根据实际工程需求,建立水平井杆管柱的三维模型。

模型应包括杆管柱的几何尺寸、材料属性等关键信息。

2. 材料属性定义根据杆管柱的实际材料,定义其弹性模量、泊松比、屈服极限等材料属性。

3. 边界条件设置根据实际工作条件,设置杆管柱的边界条件,如固定端、活动端等。

4. 网格划分将三维模型进行网格划分,形成有限元网格,以便进行后续的有限元分析。

5. 求解分析利用有限元分析软件对模型进行求解分析,得到杆管柱的应力、应变等力学性能参数。

三、有限元分析软件的应用以某油田水平井杆管柱为例,采用上述有限元分析方法,利用专业有限元分析软件进行计算。

通过计算得到杆管柱的应力分布、变形情况等力学性能参数,并对结果进行分析和评估。

四、案例分析以实际工程为例,对水平井杆管柱进行有限元分析。

首先,建立该工程的三维模型,并定义材料属性及边界条件。

然后,进行网格划分并利用有限元分析软件进行求解。

通过分析得到杆管柱的应力分布图、变形图等结果,并对其力学性能进行评价。

同时,根据分析结果提出优化方案,以提高杆管柱的力学性能和安全性。

五、结论本文通过对水平井杆管柱进行有限元分析,探讨了其力学性能及优化方案。

通过实际案例的分析,验证了有限元分析方法在水平井杆管柱力学性能评估及优化中的有效性。

定向井、水平井钻井技术

定向井、水平井钻井技术

定向井、水平井钻井技术定向井、水平井施工注意事项441工程施工注意事项1、严格执行定向工程师下达的技术措施,钻进时严格按参数施工,送钻平稳、均匀,严防顿钻、溜钻,密切注意泵压和扭矩的变化,发现异常情况及时采取措施。

2、钻具入井前必须认真用标准通径规通径,以确保投测电子多点的顺利进行。

下钻时,应将钻具丝扣刷洗干净,按规定扭矩上紧扣,以防定向失误;控制下放速度,严禁猛刹猛放,以防损坏井下工具及仪器,并尽量减少井内激动压力。

3、下钻遇阻不超过100kN,上提遇卡不超过200kN,起下钻时专人记录摩阻及阻卡情况。

4、在斜井段内钻具因故停止转动(洗井、测斜、机修、保养等)时,钻具需 3 5min 上提下放活动一次,活动距离不小于6m接单根或起钻时,需将所卸接头提出转盘面 1 2m, 悬重无异常后方可下放钻具座吊卡。

5、动力钻具入井,严禁划眼和悬空处理钻井液,遇阻时,经反复上下活动无效后,应起钻通井,以防划出新眼。

6、连续造斜钻进不得超过100m应起钻通井,防止长段造斜后钻具粘卡或下钻通井划出新井眼。

7、做好钻柱的摩阻、扭矩计算分析,采用倒装钻具组合减少钻柱的摩阻力,确保钻压的有效传递。

8、从钻井液和工程两方面入手,及时清除井底岩屑。

钻井液应具有良好的悬浮性和流变性,提钻前可考虑注入一段稠塞,清除岩屑床。

9、钻井液排量满足设计要求。

钻井液中应按设计加入润滑剂(固体或液体),以达到改善钻具与井壁的接触状态,降低摩擦系数,提高钻井液的携岩能力。

固控系统四级净化装置开动率达到设计要求,搞好钻井液的净化工作。

10、钻井液要求采用低固相钻井液,具备良好的悬浮稳定性、流动特性、润滑性,防止粘附、沉砂、压差卡钻。

11、若井下情况复杂,需要进行通井和划眼时,原则上采用上一趟钻钻具结构,如因实际情况必须改变钻具结构时,该钻具的钢性必须小于上趟钻钻具的钢性,且有正、倒划眼能力。

12、各段钻具组合和钻井参数应根据实钻井眼轨迹需要,由现场定向井工程师合理选配,以达到所需的增斜,稳斜效果为目的。

定向及水平井简介

定向及水平井简介

定向及水平井简介xx年xx月xx日CATALOGUE目录•定向及水平井概述•定向及水平井的分类与技术要求•定向井与水平井的施工流程•定向及水平井的应用场景与案例分析•定向及水平井的优缺点分析•定向及水平井的发展趋势与展望01定向及水平井概述按照事先设计的轨迹和方位钻达目的层的钻井方法。

可分为直井、斜井和丛式井。

定义与特点定向井井斜角达到或接近90°,井眼轨迹在油层中沿水平方向延伸的钻井方法。

水平井提高油井产能、降低开发成本、提高原油采收率、保护环境和减少污染。

特点定向及水平井的起源与发展20世纪60年代,由于定向磁性仪器和陀螺仪的出现,定向钻井技术得到了广泛应用。

20世纪80年代,水平井技术得到了快速发展,成为高效开发油气资源的重要手段。

定向井起源于19世纪末,由John Goodwin和J. Hoover提出。

0102定向及水平井的应用范围广泛应用于油气田开发、地热、水文工程、矿山工程、城市工程等领域。

定向及水平井的优势•提高油井产能:水平井能够穿过多层油藏,提高单井产能。

降低开发成本水平井可以大幅度减少所需的井数,降低开发成本。

提高原油采收率水平井能够更好地适应油藏特征,提高原油采收率。

保护环境减少对地表和植被的影响,减少对生态环境的破坏。

定向及水平井的应用范围与优势03040502定向及水平井的分类与技术要求单靶定向井、多靶定向井按照井底靶点个数增斜定向井、降斜定向井、S型定向井按照轨迹形状浅井定向井、中深井定向井、深井定向井按照钻井完钻深度浅水平井、中深水平井、深水平井按照完钻深度单靶水平井、多靶水平井按照靶点个数直平井、增斜平井、降斜平井、S 型平井按照轨迹形状定向及水平井的钻井技术要求钻头选型与优化根据地层特点选择合适的钻头类型和尺寸掌握地层特点了解地层岩性特征、力学性质和钻遇率等因素轨迹设计与控制利用计算机钻井设计软件进行轨迹设计,并通过钻进参数调整和辅助设备操作实现轨迹精确控制应对复杂情况定向及水平井钻进过程中需应对各种复杂情况,如地层出水、漏失、垮塌等现象,需采取相应的技术措施钻具组合选择与优化选用合适的钻具组合,包括钻杆、钻铤、稳定器等,并优化组合配置,以实现钻进高效、安全的目的03定向井与水平井的施工流程地质资料收集和分析对目标油田的地质资料进行详细收集和分析,包括地层分布、岩性、地应力等。

水平井定向井钻柱、钻具失效机理及控制方法

水平井定向井钻柱、钻具失效机理及控制方法

风沙
一般为石英砂,其维氏硬度为 900~1280,而钻杆接 头的维氏硬度为 300 左右,接头丝扣和密封台阶涂 有密封脂极易粘附沙粒,在上卸扣时产生磨料磨 损,接头丝扣的连接和台阶密封将受到影响。
4. 钻具失效的主要特点
(1)大多数破坏发生在使用牙轮钻头。 (2)多数破坏发生在大尺寸井眼(311 mm 以上),并且在钻硬岩层和 砂砾岩层时易于出现。 (3)钻具失效部位主要是下部钻具组合(BHA),而下部钻具组合中主
表面损 伤
腐蚀疲 与普通疲劳断裂一样,裂纹一般产生在应力集中 劳断裂 严重的部位或以表面腐蚀坑为源,萌生裂纹并扩

腐蚀
包括均匀腐蚀(如钻具锈蚀)、小孔腐蚀(即点 蚀,如钻杆存放或使用过程中,内外表面的点 蚀)和焊缝腐蚀(如钻杆表面皱折处的钻井液腐 蚀,内外螺纹接头处啮合部位的腐蚀等)。
磨损
包括粘着磨损(如钻杆接头、钻铤及转换接头螺 纹部分的磨损)、磨料磨损(如钻井液和井壁对 钻柱的磨损、螺纹脂中的杂质对螺纹的磨损)和 冲蚀磨损(如钻杆的内外表面及连接螺纹受到的 钻井液的冲蚀磨损)。
由于各种原因造成井径扩大率较大,造成较大的钻 柱弯矩,加剧钻柱的疲劳破坏。
由于地层泥页岩吸水膨胀造成局部的缩径,稳定器 通过时会产生较高的扭矩。
作用在大钩上的动载荷,当井下挂卡时大钩载荷超 过钻具的屈服极限时,钻具或接头螺纹将被拉长, 产生过量变形,甚至钻具被提断,即过载断裂。另 外,起下钻时猛提猛刹,均会让井口处轴向载荷增 加,造成过量变形。
如钻具在含硫油气井中工作时的硫化物应力腐蚀 应力腐
断裂;钻杆接触某些腐蚀介质(如盐酸、氯化物 蚀断裂
类)时的应力腐蚀开裂。
当金属中存在过多的氢时,在拉应力作用下可使 氢脆断

定向井和水平井钻井技术

定向井和水平井钻井技术

定向井和水平井钻井技术标签:稳斜增斜率钻具钻铤井斜角我国海洋杂谈第三节井眼轨迹控制技术井眼轨迹控制的内容包括:优化钻具组合、优选钻井参数、采用先进的井下工具和仪器、利用计算机进行井眼轨迹的检测预测、利用地层的方位漂移规律、避免井下复杂情况等等。

轨迹控制贯穿钻井作业的全过程,它是使实钻井眼沿着设计轨道钻达靶区的综合性技术,也是定向井施工中的关键技术之一。

井眼轨迹控制技术按照定向井的工艺过程,可分为直井段、造斜段、增斜段、稳斜段、降斜段和扭方位井段等控制技术,其中直井段的控制技术见第七章第四节。

一.定向选斜井段初始造斜方法有五类,即井下马达和弯接头定向、喷射法、造斜器法、弯曲导管定向、倾斜钻机定向。

目前,我国海洋定向井一般采用第一种方式,常用造斜钻具组合为:钻头十井下马达十弯接头十非磁钻铤十普通钻铤(0~30米)十挠性接头十震击器十加重钻杆。

这种造斜钻具组合是利用弯接头使下部钻具产生一个弹性力矩,迫使井下动力钻具驱动钻头侧向切削,使钻出的新井眼偏离原井眼轴线,达到定向造斜或扭方位的目的。

造斜钻具的造斜能力主要与弯接头的弯角和动力钻具的长度有关。

弯接头的弯角越大,动力钻具长度越短,造斜率也越高。

弯接头的弯角应根据井眼大小、井下动力钻具的规格和要求造斜率的大小选择。

现场常用弯接头的弯角为1.5~2.25度,一般不大于2.5度。

弯接头在不同条件下的造斜率见第四节。

造斜钻具组合使用的井下动力钻具型号应根据造斜井段或扭方位井段的井深选择。

使用井段在2000米以内,一般采用涡轮钻具或普通螺杆钻具,深层走向造斜或扭方位应使用耐高温的多头螺杆钻具。

造斜钻具组合、钻井参数和钻头水眼应根据厂家推荐的钻井参数设计。

由于井下动力钻具的转速高,要求的钻压小[一般为29.4~78.4千牛(3~8吨)],因此,使用的钻头不宜采用密封轴承钻头,尤其是在浅层,可钻性好的软地层应使用铣齿滚动轴承钻头或合适的PDC钻头。

根据测斜仪器的种类不同,分为四种定向方式:1.单点定向此方法只适用造斜点较浅的情况,通常井深小于1000米。

第二章 定向井、丛式井、水平井设计与计算分析

第二章 定向井、丛式井、水平井设计与计算分析

第二章定向井、丛式井、水平井设计与计算分析第一节定向井、水平井二维轨道设计一口定向井的实施,首先要有一个轨道设计,才能以此设计为依据进行具体的定向井钻井施工。

对于不同的勘探、开发目的和不同的设计限制条件,定向井的设计方法有多种多样。

而每种设计方法,都有一定的设计原则。

定向井设计是一个非常重要的环节。

“好的设计是成功的一半”。

因此,合理地设计好井身轨道,是定向井成功的保证。

一、设计原则:一口定向井的总设计原则,应该是能保证实现钻井目的,满足采油工艺及修井作业的要求,有利于安全、优质、快速钻井。

在对各个设计参数的选择上,在自身合理的前提下,还要考虑相互的制约。

要综合地进行考虑。

(一)选择合适的井眼形状复杂的井眼形状,势必带来施工难度的增加,因此井眼形状的选择,力求越简单越好。

从钻具受力的角度来看:目前普遍认为,降斜井段会增加井眼的摩阻,引起更多的复杂情况。

如图所示(2-1-1),增斜井段的钻具轴向拉力的径向的分力,与重力在轴向的分力方向相反,有助于减小钻具与井壁的摩擦阻力。

而降斜井段的钻具轴向分力,与重力在轴向的分力方向相同,会增加钻具与井壁的摩擦阻力。

因此,应尽可能不采用降斜井段的轨道设计。

图2-1-1(二)选择合适的井眼曲率井眼曲率的选择,要考虑工具造斜能力的限制和钻具刚性的限制,结合地层的影响,留出充分的余地,保证设计轨道能够实现。

在能满足设计和施工要求的前提下,应尽可能选择比较低的造斜率。

这样,钻具、仪器和套管都容易通过。

当然,此处所说的选择低造斜率,没有与增斜井段的长度联系在一起进行考虑。

另外,造斜率过低,会增加造斜段的工作量。

因此,要综合考虑。

常用的造斜率范围是4°-10°/100米(三)选择合适的造斜井段长度造斜井段长度的选择,影响着整个工程的工期进度,也影响着动力钻具的有效使用。

若造斜井段过长,一方面由于动力钻具的机械钻速偏低,使施工周期加长,另一方面由于长井段使用动力钻具,必然造成钻井成本的上升。

定向井、水平井钻柱力学分析与应用探讨

定向井、水平井钻柱力学分析与应用探讨

定向井、水平井钻柱力学分析与应用探讨1钻柱力学分析为建立定向井和水平井的力学模型体系,了解钻柱在水平井和定向井在井眼的实际状况,以理论研究为基础,从而假定了以下条件,钻柱为变截面的空心圆杆,钻柱为小的变形弹性体,定向井和水平井井眼的横截面的初始状况为圆形。

钻头所受到的弯矩系数为零。

钻柱以及定向井井壁接触看做弹性接触。

同时不考虑摩擦力的接触面形状的影响。

钻柱在进入了弯曲阶段接触井壁下侧时,弯曲段的井率与井眼具有同样的曲率,通过建立三位坐标体系明确定向井和水平井井眼轨迹以及钻柱变形。

定向井中钻柱与井壁产生接触时,在理论上可认为是弹性的,首先可按照赫兹问题计算井壁接触面上的正反力,而后将所得的数值乘上摩擦系数值,由此得出了摩擦反力。

根据实际的理论可得出,QN和QT也就是正压力和摩擦反力的计算公式:QN=%dG%] QT=fG%dG%]g3上述公式中,%]是井壁接触面中心处与井壁初始位置相对应的法向沉陷量,fG是井壁摩擦系数,QN与%]具有相反的方向,而与QT 则相互垂直,%dG的数值可通过下列计算公式得出:%dG=・K公式中E1和%e1这两个数值分别代表了杨氏模量和泊松比,K则为井壁接触地方的井壁以及杆柱表面在主曲率以及主曲率方向的系数。

井壁中的摩擦力在杆的表面上发生作用,在将摩擦力的效果点转移到杆的轴线上之后,相应油气井的井壁对钻杆发生的作用还具有一定的摩擦扭矩。

通过将相应的控制方程分析中可得知,为解开两个耦合的非线性常微分方程,可采用复变函数理论进行求解,同时还应结合逐次迭代法。

根据摩擦节点处的位移以及相应井段的转角条件、上下断电的边界条件以及力与力矩的平衡条件以及接触条件可求得相应控制方程的解。

进而求出钻柱不同层面上截面的内力。

通过公式分析可了解到定向井和水平井中的钻压为P3沿着横截面的发展方向的有效的体积作用力。

在通过控制方程求解得出微元段不同截面上的内力之后可求的各种内力的应力分量,而后可对钻柱的强度进行校准和核查。

定向井水平井

定向井水平井

自19世纪末旋转钻井诞生以来,初期都是打直井,人们预想的井眼轨道乃是一条铅垂直线。

并且认为旋转钻的实钻井眼轨迹也和顿钻一样,是一条铅垂直线。

直到大约本世纪20年代末,人们意外地发现一口新钻井把旁边一口老井的套管钻穿了,还发现相邻两口井的井深不同却钻到了同一油层。

于是认识到井是会斜的,需要采取有效措施控制井眼轨迹,才能减小井斜。

于是出现了“直井防斜技术”。

本世纪30年代初,在海边向海里打定向井开采海上油田的尝试成功之后,定向井得到了广泛的应用,其应用领域大体有以下三种情况。

1.地面环境条件的限制:当地面上是高山,湖泊,沼泽,河流,沟壑,海洋,农田或重要的建筑物等,难以安装钻机,进行钻井作业时,或者安装钻机和钻井作业费用很高时,为了勘探和开发它们下面的油田,最好是钻定向井。

2.地下地质条件的要求:对于断层遮挡油藏,定向井比直井可发现和钻穿更多的油层;对于薄油层,定向井和水平井比直井的油层裸露面积要大得多。

另外,侧钻井,多底井,分支井,大位移井,侧钻水平井,径向水平井,等等定向井的新种类,显著地扩大了勘探效果,增加了原油产量,提高了油藏的采收率。

3.处理井下事故的特殊手段:当井下落物或断钻事故最终无法捞出时,可从上部井段侧钻打定向井;特别是遇到井喷着火常规方法难以处理时,在事故井附近打定向井(•称作救援井),与事故井贯通,进行引流或压井,从而可处理井喷着火事故。

目前,定向钻井已成为油田勘探开发的极为重要的手段,井眼轨道设计和井眼轨迹控制乃是定向钻井技术的基本内容。

事实上,直井可以看作是定向井的特例,其设计的轨道为一条铅垂线。

直井防斜和定向井井眼轨迹控制,在技术原理上是一致的,只是应用方向不同而已。

井眼轨迹控制技术经历了从经验到科学,从定性到定量的发展过程。

现在正处在向井眼轨迹自动控制阶段发展。

三.定向井轨迹控制的基本方法二维定向井的设计轨迹一般是由四种井段组成:垂直井段,增斜井段,稳斜井段和降斜井段。

常规工艺打捞水平井防砂管柱施工探讨

常规工艺打捞水平井防砂管柱施工探讨
94
化学工程与装备 Chemical Engineering & Equipment
2014 年 第 11 期 2014 年 11 月
常规工艺打捞水平井防砂管柱施工探讨
王洪波,武春芳
(胜利石油管理局孤岛采油厂,山东 东营 257231)
摘 要:孤岛油田属于疏松砂岩油藏,水平井都下有防砂管柱,在水平井更换管柱施工中,受水平井特殊
改进后, 套铣倒扣打捞水平井防砂管柱工艺已经在孤岛 油田多口水平井上获得成功应用。施工成功率达 100%。
井号 GD1-5P511 GD1-13P510 GD1-13P514 GD1-18P219 GD1-18P405 GD2-20P528 GDN20P502
层位 5
3
井段 1402.30-1548.00 1474.00-1574.00 1366.8-1562.00 1387.5-1469.00 1350.4-1528.0 1498-1615.1 1398.8-1670.00
孤岛油田地层埋藏浅, 胶结差, 水平井都下有防砂管柱。 随着工作时间的延长, 部分防砂管柱已经开始失效, 水平井 进入二次防砂作业期, 更换防砂管柱施工增多。 然而孤岛水 平井防砂管柱长度多在百米以上, 管柱砂埋砂卡严重, 单纯 的解卡施工无法起出井内防砂管柱。 液压增力打捞与震击解 卡打捞等方式容易导致井下管柱拔断, 造成金属滤拔断后难 以修整鱼顶无法打捞而使油井停修甚至报废。 通过对直井防 砂管柱打捞工艺分析调研, 认为套铣倒扣工艺存在施工工艺 简单,安全性高,施工适应性广的优点,通过调整管柱结构 与施工参数, 使该工艺适应水平井施工的特殊要求, 可以有 效的解决孤岛油田长井段防砂管柱打捞的难题。 1 水平井打捞施工难点分析 孤岛油田水平井防砂管柱由于其自身特点和地层酸化 解堵等增产措施的影响, 打捞解卡施工难度大。 其施工难点 主要在于: (1)井身结构导致施工中管柱的负荷与扭矩传递效果 差, 在直井中有效的措施在水平井中效果不明显甚至无法使 用。 限制了施工方法的选择范围。 下入管柱受力状况复杂井 口的上提力和扭矩无法有效地传递到井下水平段, 大直径 工具的下入受到井眼曲率的限制水平井施工循环效果差 (2)防砂管柱长度大、直径大、工具数量多,为打捞 解卡施工增加了困难。 孤岛油田水平井采用金属毡、 割缝衬 管、双层绕丝等防砂管柱,防砂管柱长度多在百米以上,采 用 Y445(Y445、PFS、GFQ)类型的封隔器悬挂,解封需要 上提一定负荷方可解封,管柱中有悬挂封隔器、短节、扶正 器、滤砂管和丝堵等众多工具,数量多,直径达,变径部位 多,解卡易断裂,打捞施工复杂。 (3)地层出砂、漏失等地质因素,不仅导致防砂管柱

《2024年水平井杆管柱力学的有限元分析及应用》范文

《2024年水平井杆管柱力学的有限元分析及应用》范文

《水平井杆管柱力学的有限元分析及应用》篇一摘要:本文着重探讨水平井杆管柱力学的有限元分析方法及其应用。

首先介绍了水平井的背景及重要性,然后详细阐述了有限元分析的基本原理,并在此基础上对水平井杆管柱系统进行了有限元模型的建立和分析。

最后,通过实际案例验证了该方法的有效性和实用性,为水平井的优化设计和安全运行提供了有力的理论支持。

一、引言随着石油、天然气等资源的不断开发,水平井技术因其高采收率和高效开发的优势而得到广泛应用。

水平井杆管柱作为油气开采的关键设备,其力学性能的优劣直接关系到油井的安全和效率。

因此,对水平井杆管柱的力学性能进行准确分析,对于保障油井的正常运行和延长其使用寿命具有重要意义。

二、有限元分析基本原理有限元分析是一种数值计算方法,通过将连续体离散成有限个单元,并利用数学近似的方法对物理问题进行求解。

在水平井杆管柱力学分析中,有限元法能够有效地模拟杆管柱在复杂地质条件下的受力情况,为杆管柱的设计和优化提供依据。

三、水平井杆管柱的有限元模型建立1. 模型简化与假设:在建立有限元模型时,需要对实际复杂的杆管柱系统进行适当的简化,如忽略次要因素、假设材料为各向同性等。

2. 单元类型选择:根据杆管柱的几何形状和受力特点,选择合适的单元类型进行离散化处理。

3. 材料属性定义:根据实际材料性能,定义杆管柱的材料属性,如弹性模量、泊松比等。

4. 边界条件与载荷施加:根据实际情况,设置边界条件和载荷,如地层的约束、杆管柱的重量、内外压力等。

四、水平井杆管柱的有限元分析1. 受力分析:通过有限元分析软件,对杆管柱系统进行受力分析,得到各部分的应力、应变等力学参数。

2. 稳定性分析:根据受力分析结果,对杆管柱的稳定性进行评估,预测可能出现的失稳情况。

3. 优化设计:根据分析结果,对杆管柱的设计进行优化,提高其力学性能和安全性。

五、案例分析以某油田的水平井为例,采用有限元分析方法对杆管柱系统进行力学分析。

定向井和水平井简单介绍

定向井和水平井简单介绍

定向井和水平井简单介绍定向井和水平井钻井技术简介第一节定向井井身参数和测斜计算一.定向井的剖面类型及其应用定向钻井就是“使井眼按预定方向偏斜,钻达地下预定目标的一门科学技术”。

定向钻井的应用范围很广,可归纳如图9-l所示。

定向井的剖面类型共有十多种,但是,大多数常规定向井的剖面是三种基本剖面类型,见图9-2,称为“J”型、“S”型和连续增斜型。

按井斜角的大小范围定向井又可分为:常规定向井井斜角<55°大斜度井井斜角55~85°水平井井斜角>85°(有水平延伸段)大位移井指总水平位移与总垂深之比n≥2的井,对n≥3的大位移井称为超大位移井。

二.定向井井身参数实际钻井的定向井井眼轴线是一条空间曲线。

钻进一定的井段后,要进行测斜,被测的点叫测点。

两个测点之间的距离称为测段长度。

每个测点的基本参数有三项:井斜角、方位角和井深,这三项称为井身基本参数,也叫井身三要素。

1.测量井深:指井口至测点间的井眼实际长度。

2.井斜角:测点处的井眼方向线与重力线之间的夹角。

3.方位角:以正北方向线为始边,顺时针旋转至方位线所转过的角度,该方向线是指在水平面上,方位角可在0—360°之间变化。

目前,广泛使用的各种磁力测斜仪测得的方位值是以地球磁北方位线为准的,称为磁方位角。

磁北方向线与正北方向线之间有一个夹角,称磁偏角,磁偏角有东、西之分,称为东或西磁偏角,真方位的计算式如下:真方位=磁方位角十东磁偏角或真方位=磁方位角一西磁偏角;公式可概括为“东加西减”四个字。

4.造斜点:从垂直井段开始倾斜的起点。

5.垂直井深:通过井眼轨迹上某点的水平面到井口的距离。

6.闭合距和闭合方位(l)闭合距:指水平投影面上测点到井口的距离,通常指靶点或井底的位移,而其他测点的闭合距离可称为水平位移。

(2)闭合方位:指水平投影响图上,从正北方向顺时针转至测点与井口连线之间的夹角。

7.井斜变化率和方位变化率:井斜变化率是指单位长度内的井斜角度变化情况,方位变化率是指单位长度内的方位角变化情况,均以度/100米来表示(也可使用度/30米或度/100英尺等)。

水平井分段注水管柱技术探讨

水平井分段注水管柱技术探讨

水平井分段注水管柱技术探讨蔡凌【摘要】低渗透、薄层油藏由于天然能量不足,存在地层压力下降快、启动压力和注水压力高等问题,直井注水技术在其开发过程中逐渐暴露出一些不足。

水平井相对直井注水具有注水压力低、注入量大、波及效率高等优点,但水平井笼统注水时,水平段上渗透率的差异会导致高渗段超注与低渗段欠注。

针对上述问题,江汉油田提出了一种针对水平井的分段注水管柱,可实现水平井有效分段注水,保证注入水均匀推进,达到更好的注水效果。

%The shortage of natural energy in thin reservoirs with low permeability would lead to faster decreasing for‐mation pressure and higher starting pressure and water injection pressure .Compared to vertical well injection tech‐nology ,horizontal well injection technology has advantages of low injection pressure ,large injection rate and high sweep efficiency .However ,the permeability difference of horizontal sections would result in overinjection at high os‐mosis section and underpressure injection at low osmosis section if general injection into horizontal wells were done . The zonal water injection string technology for horizontal wells ,accordingly ,comes up .This technology contributes to effective zonal injection and even flow of injected water ,thus achieving a better flood result .【期刊名称】《江汉石油职工大学学报》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】3页(P20-22)【关键词】水平井;分段注水管柱;扩张式封隔器【作者】蔡凌【作者单位】中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司石油工程技术研究院,湖北武汉 430035【正文语种】中文【中图分类】TE357.6目前,世界各类油田普遍采用直井注水来补充地层能量,但在低渗透、薄层油藏的开发过程中,直井注水逐渐暴露出由于天然能量不足,地层压力下降快、注水吸水能力低、启动压力和注水压力高等问题,如江汉油田王广、黄场与严河等低渗透油藏注水难度大,部分水井注水压力超过 32 MPa。

水平井大修技术探讨及借鉴性经验分享

水平井大修技术探讨及借鉴性经验分享
(7)尽可能采用与落井管柱尺寸接近的打捞钻柱,这样就只需小量调整或不需调整钻柱偏心距和中心线。如:预捞φ62mm油管(接箍外径88.9mm),选用φ60.3mm钻杆(接头外径85.73mm)。
(8)在打捞钻柱上加扶正器,调整下段钻柱的偏心距和中心线,使之与落井管柱基本一致。
(9)在钻柱上近工具处加扶正器,利用钻柱的弯曲变形来调节井下工具倾斜角β(见图1)。即:支点T至工具端部中心线与井眼中心线夹角。以利于抓捞落物。
(3)入井后(通过封井器后)滑动阀自动关闭,在封井器以下时还是相当于油管短节。
2)井下冲砂工具
井下冲砂工具包括水力旋流冲砂器、安全泄流阀和扶正器。该部分完成对地层砂的冲洗和安全泄流功能。水平井旋流冲砂器的作用是在套管内形成高速旋流,搅动水平井段内的沉砂,有效地破坏砂床,使砂子和杂质始终处于悬浮状态,有利于冲洗液将地层砂携走,将砂粒彻底冲洗干净。安全泄流阀在冲洗阻力过高时起安全卸压的作用。
(10)使用优质钻具施工,勤检查,勤倒换钻具,重点防止钻具折断。
(二)扶正器的选用
根据几何原理,三点才能决定一条定形的曲线。因此,三个扶正器保持和井壁三点接触(双扶正器时,井下工具相当于下扶正器),从而限制井下工具的侧向移动。 钻柱可看作受集度为q的均布载荷作用的细长杆,由于井壁磨擦力的影响,钻头的真实钻压是很难了解的,钻压对扶正器安放位置影响小,为计算方便不考虑钻压的影响,即不考虑钻柱压曲而造成的正旋和螺旋弯曲,仅考虑自重作用。
六 水平井冲砂工艺技术
(一)水平井冲砂特点
传统的冲砂工艺虽然能满足直井、定向井的要求,但难以满足水平井水平井段的冲砂要求。由于水平井井身结构特殊,地层砂更容易进入井筒内,并在井筒底部形成砂床,出砂严重时可能砂堵井眼。与直井冲砂相比,水平井冲砂存在以下问题:①冲洗液在水平井段及斜井段的携砂能力低,地层砂易沉降,停泵时很容易在大斜度井段形成砂桥,造成冲砂过程中砂卡事故的发生;②需冲洗的井段长;③砂不易被冲起和清除干净。为利于冲洗液将砂携走,需采用有效措施确保砂和杂质处于悬浮状态。常规冲砂工艺存在的缺陷和不足,缺点是:
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汇报提纲
直井、定向井、水平井完井 管柱实例及工艺技术探讨
李文彬
北京维伦奥恒油气技术开发有限公司
一、概述 二、直井、定向井 三、水平井 四、结论

一、 概

完井工作不是单一的作业技术而是一项综合技术和系 统工程,为了满足开发方案及采油工艺的要求,需要与其 它相关工程如油藏、钻井、测井、测试等互相配合、协调 ,已达到最佳生产效果和经济效益。因此,完井工作需要 在油田总体开发方案基础上通过不同阶段来完成。 以下分为直井、定向井,水平井两部分,以其他油田 已经投入使用的完井实例为依据,按照自喷油井、非自喷 油井、天然气井、试采井、水平井的顺序予以介绍。
1.1.4 单管1层完井管柱
可通过钢丝作业在管柱里投放 压力计测取生产层的流压、静 压和压力恢复数据。 可对生产层进行连续气举作业。 可对生产层进行井下应急关断。 可对产层进行酸化、替喷作业。 可对生产层进行压井作业。 可以对底部生产层实现井下关 井的同时,从封隔器顶部解脱, 实现压井更换管柱或其他作业, 从而有效地防止对生产层的污 染。
11 12 13 14 15 16 17 18 19
20
21 22
A B C
3.048
6.35
位于压力剪切球座以上第四根油管顶部 位于压力剪切球座以上第四根油管底部
注:射孔丢枪器材和工艺服务由斯伦贝谢公司提供。
2、非自喷油井 2.2 渤海油田完井管柱 2.2.1 单管2层“Y”接头不带过电 缆封隔器的电泵完井管柱
气密封油管
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.2 壳牌长北气田完井管柱
-单管1层 长北气田是中石油(CNPC)与荷兰 壳牌(Shell)国际石油公司联合 开发,将于2006年投入生产的砂 岩纯天然气藏,作业者是荷兰壳 牌(Shell)国际石油公司。 具有投产工序简单、管柱经久耐 用、封隔器以上软密封少且可更 换、承压能力高等特点。可实现 井下应急关断、负压射孔、解脱 射孔枪、投捞压力计测压、井下 关井、多次循环压井诱喷等基本 功能。
5、倡导选用测试-试采-完井一体化方案。
6、对于高压气井生产管柱,除封隔器外尽可能少地使用橡 胶密封件,达到10-15年不动管柱。
结 束
谢谢!
采用三个防砂封隔器,分别对两个产 层进行防砂作业。 采用密封插管定位器生产管柱分层生 产或合并生产。
可通过钢丝作业在管柱里投放压力计 测取底部生产层的流压、静压和压力恢 复数据。
管柱上部使用Y接头进行电潜泵生产。 可对每一个产层分别进行酸洗、压井 作业。 可以对底部生产层实现井下关井。
管柱带有回音标,可以实现探测环空 液面的功能。
油管 规格 内径 (mm) 99.56 99.56 99.56 99.56 99.56 73.20 71.45 73.20 99.56 99.56 99.56 92.46 93.35 99.56 99.56 94.62 99.56 99.56 99.56
4-1/2”13.5ppf S13Cr-110 FOX 外径 (mm) ﹨ 114.30 114.30 114.30 114.30 114.30 142.75 114.30 114.30 114.30 114.30 146.05 142.24 114.30 114.30 133.43 114.30 114.30 114.30 132.08 119.89 119.89 扣型 4 1/2"FOX B×B 4 1/2"FOX P×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×P 4 1/2"FOX B×枪 扣 枪扣 枪扣
2.2.2 单管2层“Y”接头带过 电缆封隔器的电泵完井管柱
采用三个防砂封隔器,分别对两 个产层进行防砂作业。
采用密封插管定位器生产管柱分 层生产或合并生产。
可通过钢丝作业在管柱里投放压 力计测取底部生产层的流压、静压 和压力恢复数据。 管柱上部使用过电缆封隔器+Y接 头进行电潜泵生产。 可对每一个产层分别进行酸洗、 挤压井作业。 可以对底部生产层实现井下关井。 管柱设置井下安全阀,可实现井 下应急关断。
名称 油管挂 双公短节 调整短油 管 油管 短油管 上流动接 箍 井下安全 阀 下流动接 箍 短油管 油管 短油管 THT 封隔 器 磨铣延伸 管 短油管 油管 剪切球座 开孔油管 油管 开孔油管 丢枪接头 +起爆器 安全抢 射孔枪 安全控制 线 上放射源 下放射源
喷生产;
生产管柱能承受高达103Mpa(15000psi) 的生产压差; 封隔器以上没有橡胶密封件; 可随时对生产层进行井下应急关断; 具有射孔后释放射孔枪的功能。
三、水平井
1、概述
传统的水平井完井方式,分为射孔完井方式,割 缝衬管完井,管外封隔器完井,裸眼完井。
2、遇油膨胀封隔器完井
2.1 裸眼分层遇油膨胀封隔器+筛管完井
2.2 裸眼单层遇油膨胀封隔器+滑套完井
3、砾石充填完井
3.1 叠式砾石充填完井
3.2 多叠式砾石充填完井
四、 结

1、要依据油田储层特性,按不同岩性、不同流体、不同井 眼尺寸、不同产能、不同目的组配生成井下管柱。 2、对于不同储层的井,尽量采用分层系完井生产的方法。 3、要尽可能具备射孔-封隔-举升-井下压力温度监测- 生产测井-伸缩补偿-酸化-压井-外动力排液-注入化 学药剂-井下安全关断等功能,为后期开发和生产管理留 下功能齐全的生产管柱。 4、水平井段尽量采用分层段裸眼完井生产的方式。
10
设计日期
2005 年 06 月 22 日 油补距 数量 (根) 1 1 长度 (m) 0.52 1.84 13.60 6 1 1 1 1 1 285 1 1 1 1 74 1 1 3 1 1 1 31 1 57.54 1.95 1.79 1.46 1.79 1.95 2721.84 1.95 0.6/0.9 2.43 1.95 700.35 0.47 9.60 28.77 9.59 1.03 6.44 199.0 91.44 71.14 73.09 74.88 76.34 78.13 80.08 2801.92 2803.87 2804.47 2805.37 2807.80 2809.75 3510.10 3510.57 3520.17 3548.94 3558.53 3559.56 3566.0 3765.0 6.05m 下入深度 (m)
1.1.2 单管2层“Y”接头完井管 柱
自喷井。采用两级封隔器分别对两 个产层进行生产,在95/8"套管+ 7"尾管内采用单管+“Y”接头完井。 下层先期电缆射孔,上层采用TCP 射孔完井。 两个产层可进行分层生产或合并生 产。 可进行井下应急关断。 当一个产层的井下出现问题,不影 响另一产层的正常生产。 可对每一个产层分别进行酸化、替 喷作业、压井作业。 可以实现井下关井,测取底部生产 层的静压。
二、直井、定向井
1、自喷油井
1.1 渤海油田完井管柱 1.1.1 双管2层完井管柱 采用两个封隔器,分别对两个产 层进行生产。 在95/8套管+7尾管内采用双管完 井。两个产层的生产相对独立。 也可合并生产。 可在管柱里投放压力计分别测取 每一层的压力和温度。 可对每个产层分别进行连续气举。 可对每一个产层进行井下应急关 断。当一个产层的地面或井下出 现问题,不影响另一产层的正常 生产。 可对每一个产层分别进行酸化、 替喷、压井作业。 可以分别实现井下关井。
1.2 塔里木油田完井管柱 克拉2-3井射孔+完井管柱 高压气井; TCP射孔,安全、高效、防污染; 投产工序简单:封隔器下入到预定井深 装好井口采油树及地面流程后,替入轻质液 通过投球打压坐封封隔器、TCP射孔直接诱
项目所属 甲方 套管规格 管柱结构 中石油塔里木油田公司“西气东输“气田 建设项目经理部 7”32#+35# 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
1.1.3 单管2层完井管柱
采用两个封隔器,分别对两个 产层进行生产,在7“套管内采用 单管完井。 可以通过开关滑套对两个产层 可进行分层生产或合并生产。 可通过钢丝作业在管柱里投放 压力计测取底部生产层的流压、 静压和压力恢复数据。 可对生产层进行连续气举作业。 可对生产层进行井下应急关断。 可对每一个产层分别进行酸化、 替喷作业。 可对生产层进行压井作业。 可以对底部生产层实现井下关 井。
安 全 阀 气密封油管 校深短节 气密封油管 偏心气举阀
THT封隔器 密封延伸管 油 滑 油 管 套 管
座落接头 射孔枪解脱器 投棒点火头
射 孔 枪
静压延时点火头
长北气田完井管柱
4、试采井管柱
渤海油田延长测试管柱
采用三个防砂封隔器,分别对 两个产层进行防砂作业。 采用密封插管定位器生产管柱, 通过密封插管移位实现分层测试 或合并测试。 可通过预先放置在管柱内的压 力计测取每一层的流压、静压和 压力恢复数据。 采用螺杆泵测试生产。螺杆泵 转子提出泵筒后就可进行循环压 井。 通过毛细管测压装置实现井下 压力实时监测。
3、天然气井
3.1 东海天外天气田完井 管柱 -单管2层
东海天外天气田是中海油东海 分公司、中石化新星公司、上 海石油公司联合开发,于2005 年投入生产的砂岩天然气藏, 作业者是中海油东海分公司。
具有:井下应急关断、 注入化学药剂、分层或合 并生产、投堵解脱、投捞 压力计测压、永久压力计 实时监测、循环压井等基 本功能。
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