水平井修井管柱受力分析

水平井修井管柱受力分析

第1章概述

1.1研究目的和意义

随着油田陆续进入高含水后期开发，日益重视油田的开发效果，因此，水平井越来越成为提高油田开发效果的一种重要手段，水平井的数量将逐年增多。随着开发时间的延长，水平井故障井也将不可避免的出现并逐渐增多，这在国内外水平井开发相对较早的油田已经显现。根据水平井的特殊性和修复技术难点，国内外各大油田不断摸索，国外主要利用连续油管进行水平井的打捞、钻磨修复；国内由于水平井发展相对较早，水平井故障问题都不同程度的开始显现，并都有关于水平井修井技术方面的尝试，但都仅局限于个别井况的具体实例或个别工具的局部应用，而对水平井修井还没有形成系统配套技术。随着油田开发的需要，各大油田加大了水平井的开发力度，而且逐年增多，水平井已进入规模开发阶段。目前，各大油田水平井开发生产受到极大限制，在弯曲井段以下不敢下入压裂和生产管柱进行作业和生产，严重影响了水平井的开采效果。同时，对生产测井、酸化、找水堵水等施工作业，一旦管柱或仪器阻卡断脱还没有一套有效解决的方法、技术和配套工具。因此，为保证水平井各种作业和生产的顺利进行，在充分调研国内外水平井修井技术的基础上，结合油田的具体情况对水平井修井工艺技术进行攻关研究，以满足油田水平井常规作业和解卡打捞修复的需要。

1.2水平井修复主要技术难度

由于水平井在弯曲段井眼曲率大和水平段井斜角大（一般90度左右）、水平段长等方面的特殊性，在实施解卡打捞修井作业时，与直井的工况有以下不同：①井下落鱼紧贴套管壁下侧，鱼头引入和修整困难；②大直径钢性钻具下入、上起比较困难，解卡打捞方法选择受限；③扭矩、拉力和钻压传递损失大，解卡打

捞困难；④打印过程中铅模易被挂磨损坏，井下准确判断难；⑤管柱磨阻大，打捞少量落物时是否捞获不易判断。因此，采用普通直井的修井技术无法实现对水平井的修复。

1.3 水平井修井井下管柱结构

1、水平增力解卡管柱

Φ80--120mm打捞工具×（300--1000mm）+Φ114mm安全接头×600mm+Φ73mm 斜坡钻杆×（20--50m）+Φ116mm井下打捞增力器×3500mm +Φ73mm斜坡钻杆+Φ73mm钻杆。

2、震击解卡管柱

1）Φ80--120mm打捞工具×（300--1000mm）+Φ114mm安全接头×600mm +Φ73mm斜坡钻杆+Φ105mm万向节×600mm+Φ73mm斜坡钻杆+Φ73mm加重钻杆（或Φ89mm钻铤）+Φ73mm钻杆；

2）Φ80--120mm打捞工具×（300--1000mm）+Φ114mm安全接头×600mm+Φ73mm斜坡钻杆×（20--50m）+Φ100mm下击器×1400mm +Φ73mm斜坡钻杆+Φ105mm万向节×600mm +Φ73mm斜坡钻杆+Φ73mm加重钻杆（或Φ89mm 钻铤）+Φ73mm钻杆；

3）Φ80--120mm打捞工具×（300--1000mm）+Φ100mm连续油管震击器×1400mm +Φ89mm加重钻具×（20--30m）+Φ100mm连续油管加速器×1500mm +Φ100mm连续油管回压阀×700mm +Φ105mm安全接头×500mm +连续油管短节+连续油管。

3、震击倒扣解卡管柱

Φ80--120mm可倒扣打捞工具×（300--1000mm）+Φ114mm安全接头×600mm +Φ73mm斜坡钻杆×（20--50m）+Φ100mm下击器×1400mm +Φ73mm斜坡钻杆+Φ105mm万向节×600mm +Φ73mm斜坡钻杆+Φ73mm加重钻杆（或Φ89mm钻铤）+Φ73mm钻杆。

4、钻磨铣套解卡管柱

1）Φ100--120mm磨（套）铣工具×（150--6000mm）+Φ114mm安全接头×600mm +Φ105--120mm滚珠扶正器×1000mm+Φ95mm直螺杆×4500mm +Φ73mm斜坡钻杆+Φ73mm加重钻杆（或Φ89mm钻铤）+Φ73mm钻杆。

2）Φ100--120mm磨（套）铣工具×（150--6000mm）+Φ105--120mm滚珠扶正器×1000mm +Φ95mm直螺杆×4500mm +连续油管回压阀+安全接头+连续油管短节+连续油管。

5、打印管柱

Φ100--120mm带护罩短头铅模×300mm+Φ73m m斜坡钻杆+Φ73mm钻杆。6、“鱼顶”修整管柱

1）Φ100--118mm滚珠扶正凹底磨鞋×400mm+Φ114mm安全接头×600mm +Φ95mm直螺杆×4500mm +Φ105--120mm滚珠扶正器×1000mm +Φ73mm斜坡钻杆+Φ73mm加重钻杆（或Φ89mm钻铤）+Φ73mm钻杆。

2）Φ100--118mm滚珠扶正凹底磨鞋×400mm +Φ95mm直螺杆×4500mm +Φ105--120mm滚珠扶正器×1000mm+连续油管回压阀+安全接头+连续油管短节+连续油管。

7、打捞管柱

1）Φ80--120mm打捞工具×（300--1000mm）+Φ114mm安全接头×600mm +Φ73mm斜坡钻杆+Φ73mm钻杆。

2）Φ80--120mm打捞工具×（300--1000mm）+连续油管回压阀+安全接头+连续油管短节+连续油管。

第2章水平井修井时常用的管柱串

2.1 水平井事故类型及主要修复难度

2.1.1水平井主要事故类型

通过国内外水平井资料的搜集及调查分析，结合国内外油田已出现或可能出现的水平井故障情况，主要的水平井事故类型可概括为以下几种：

1）小件落物卡阻型

这种类型多指井内落入小件落物，如钳牙、钢球、螺帽、吊卡销子、喷砂器弹簧折断脱落等卡阻工具，造成堵塞或卡阻管柱。

2）工艺管柱断脱卡阻型

这种类型多指射孔、生产、酸化、压裂、找水、堵水等工艺管柱在受到套变、砂卡、蜡卡等情况作用下，造成管柱断脱落入弯曲或水平段并被砂埋或小件落物、电缆等嵌入而造成的管柱卡阻。

3）井下工具卡阻型

这种类型多指井内各种工艺管柱中的下井工具如封隔器、水利锚、支撑瓦等失灵失效而使工具座封原位不能活动，致使管柱受阻而提不动。

4）套损卡阻型

这种类型多指套管技术状况较差，出现变形、破裂、错断等，使工艺管柱中的大直径工具受阻卡而提不动。这种井况将随着水平井开发时间的延长而日渐增多，必将成为水平井后期修复的重点。

5）其它复杂卡阻型

这种类型的卡阻，一般指以上各种卡阻类型之外的卡阻，如水泥凝固卡、化学堵剂凝固卡、工具失效及砂埋卡阻等。

2.1.2水平井修复主要技术难度

由于水平井在弯曲段井眼曲率大和水平段井斜角大（一般90度左右）、水平段长等方面的特殊性，在实施解卡打捞修井作业时，与直井的工况有以下不同：①井下落鱼紧贴套管壁下侧，鱼头引入和修整困难；②大直径钢性钻具下入、上起比较困难，解卡打捞方法选择受限；③扭矩、拉力和钻压传递损失大，解卡打捞困难；④打印过程中铅模易被挂磨损坏，井下准确判断难；⑤管柱磨阻大，打捞少量落物时是否捞获不易判断。因此，采用普通直井的修井技术无法实现对水平井的修复。