深井扩眼技术

深井扩眼技术 深井扩眼技术 管下扩眼是一项不常用的技术,但随着石油工业的 发展,钻井难度越来越大,特别在深井和超深井中,常 会遇到狗腿、键槽和缩径等复杂情况,而且在深井钻 井中要求下多层管柱,这就增加了对更耐用更可靠的 管下扩眼器的需求,而以往常用的可胀开牙轮扩眼器 存在着某些内在问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,如牙轮寿命短、水力参数有限 及部件薄弱,导致使用效果不理想。 介绍塔参一井的扩眼施工,将一种新型的 扩眼器与常规扩眼器作比较,介绍其工作 原理和使用方法,对新型扩眼器存在的问 题作分析, 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 在现场使用过程中的注意 事项。 塔参一井是塔里木探区第一口超深井,该井 244套管下至井深5312ｍ至井深7010ｍ,是 由 216井眼完成,裸眼井段长1798ｍ,井下垮 塌掉块严重,自6958ｍ至7010ｍ有易缩径含 膏白云岩,井下情况复杂,为保证钻达设计井 深7500ｍ,决定提前下入套管。 由于在井深7000ｍ以上的超深井中钻具传递钻压 小,循环压耗大,为了能在下部井段用 165钻头钻进, 需下入尺寸较大的套管( 193套管),从而可以选择较 大尺寸的钻具,既有在加压状态下钻具结构的稳定性, 又可以降低水力循环压耗,减少地面设备的承压能力。 同时,从对比井径测井曲线来看,该裸眼井段共存在8 处井径缩小,缩径处平均井径177 8～206.3ｍｍ。因 此,必须对该裸眼井段使用扩眼器进行扩眼,以保证 193套管的顺利下入。 常规扩眼器 1、牙轮寿命 2、水力参数 常规的井下扩眼器是在本体端部用销子固定 三个臂组成,将牙轮钻头的一个牙轮牙爪焊接到 臂的另一端,本体上包括一个活塞和凸轮总成, 当开泵时液压力迫使凸轮向外推动臂,使牙轮压 入地层,利用这种机理可使臂在预定的扩张直径 处停止。一旦井眼下部被扩大到所需求的深度, 停泵,使臂缩回到体内,然后通过限制井段将工 具由井眼提出, 牙轮寿命常规井下扩眼器牙轮寿命短的 原因归结为使用牙轮钻头的牙轮,从而经 常遇到这样一些问题:(1)牙轮的转速过 快;(2)轴承不能承受井下扩眼的各种作用 力;(3)失去保径作用;(4)切削结构不完整。 1、牙轮寿命 牙轮转速过大是由于使用小牙轮来扩较 大直径的井眼,使用的牙轮尺寸在一定条 件下应用时受到的限制有①要求牙轮必 须缩回到工具体的关闭位置内;②中心孔 所占面积(该面积用于施加水力作用到钻 头上或到达工具底端的圆头导向器上)。 在下部扩眼器上使用牙轮钻头牙轮的另一个缺 点是轴承设计。在全面钻进钻头使用中,内外推 力载荷趋于彼此抵消,这主要是由于牙轮和地层 是充分啮合的,因此,对轴承座台肩不超载。然 而,在下部扩眼器中,因为井眼中心已被钻掉,内 推力负荷经常是主要力量,并且只有牙轮的外缘 部分在钻井眼,轴颈内球轴承座圈台肩和牙轮没 有足够强度承受住巨大的内推力载荷。 当牙轮连接到下部扩眼器上,要臂张开7°～10° 才能达到所要求的扩眼尺寸,这引起保径面偏离井 壁7°～10°,因此在下部扩眼器保径面与底锥相 交处只是一个很狭窄的角,狭窄的接触面使磨擦集 中在某一点上,使该处井眼缩小。钻头牙轮上的切 削结构由三个因素决定,即轴承设计、牙轮壳体厚 度和在组装时三个牙轮必须相互啮合,用在下部扩 眼器上牙轮的切削结构不能与同尺寸钻头的切削 结构相比,不仅机械钻速受到影响,而且同井段所需 的牙轮数也增加。 常规下部扩眼器的特征是在一个外体内装进全部 总成构件,三个牙轮臂总成用铰链装在工具上,并压 缩在工具体铣出的槽内。臂的固定机构包括铰链销、 螺丝等也是由外体支撑。为了容纳牙轮臂和其它零 件,外体必须是厚壁结构,反过来就要求限制中心孔 区域的大小,外体中心孔支承一个心轴或一个活塞总 成,因此液流流过心轴或活塞总成的区域受到限制, 而且安全通过工具的最大泵流量也受到限制在工具 上不安喷嘴,即使安了喷嘴,也不同于钻头喷嘴，使 液流喷射到所钻的地层上,因此在牙轮表面上的清洗 不足。 2 水力条件 根据塔参一井的实际井下情况,考虑到常规 扩眼器所存在的弊端,选用贝克·休斯公司ＴＲ Ｉ.Ｓｔａｔｅ7ＭＢ 251自锁式扩眼器。这种 扩眼器主要由心轴、外滑套(本体)、液缸、弹 性卡簧、压套橡胶密封圈、棘形凸缘体(下端 带喷嘴)、切削刀、本体下部带扶正器块及可 拉钻头母扣组成。 贝克·休斯公司ＴＲＩ.Ｓｔａｔｅ7ＭＢ 251自锁式扩眼器 相对于常规的井下扩眼器所存在的问题来 说,这种扩眼器将ＰＤＣ切削结构接到刀臂上, 取代了较大的牙轮切削结构,同时切削结构不再 被嵌入大的容腔内,增加了工具体的强度和传递 钻压的能力,工具本体质量的增加反过来又有利 于刀臂的固定和支撑。刀臂的促动和打开后的 锁紧由内压力差严格控制。促动器心轴边接到 弹簧系统上,由液压操作,以打开或关闭刀臂,与 其它钻井参数(钻压、扭矩、转数等)无关。 内心轴促动刀臂的部位紧靠切削机构,以帮助 分配管下扩眼过程中产生的侧向载荷。工具装 有喷嘴,将液流引向刀臂,使刀臂直接受到流体 的循环和冷却,清洗岩屑,降低扭矩,并相应增加 机械钻速,延长刀臂的寿命。喷嘴可更换,以便 调节流量、泵压和水马力。 扩眼器工作原理及参数要求 1 工作原理 当钻井液排量达到一定量时(一般11Ｌ/ｓ左右), 在扩眼器组件处产生压降为4ＭＰａ左右,钻井 液就通过心轴靠近液缸的内孔进入液缸,在压降 作用下推动液缸上升,顶到弹性卡簧处带动滑套 上行,其行程为60ｍｍ,此时棘形凸缘体顶开刀 背,并与刀背的凹体部分啮合,使扩刀打开,然后 启动转盘切削井壁。 在切削过程中,刀臂扩张从小到大不断伸展至直径 为250 8ｍｍ开始造台肩座刀工作。在切削刀张开 过程中,扭矩表显示由高到低,最后扭矩表变化平稳 在某一值波动,说明切削刀已完全张开,此时井眼直 径基本为切削刀完全张开直径,均匀送钻,钻压有显 示,说明台肩已造好,继续送钻如果钻压上升,由1ｔ 上升为3ｔ,扭矩也由低变高,则说明切削刀已坐位, 此时可均匀进行扩眼。造台肩坐刀时基本参数为: 钻压0～1ｔ,转速50～60ｒ/ｍｉｎ,排量23Ｌ/ｓ。 反之,若钻压无明显变化,扭矩波动变化大,则说 明切削刀没坐好,须停止送钻,待扭矩变化稳定后再 送钻。若地层易碎或极软,即使造好台肩,在送钻冲 击下,岩石易破碎或易切削,钻压显示也不明显,需 根据实际情况作出判断。在接单根或上提起钻时, 首先停泵停转盘,然后上提钻具,提到井眼直径比已 扩井径小的井段后,暂停一下,再继续缓慢上提,在 小井径段要控制上提速度,预防因切削臂被岩屑卡 住未能完全缩回,在硬提作用下使切削臂反面受到 挤压,导致心轴与切削臂受到损伤。 如果上提过程中摩阻一直比正常起下钻摩阻 大,则说明切削刀未完全缩回,应下放钻具到井 径扩大的井段。小排量开泵(此排量不至于使 切削臂打开),高速转动转盘,靠离心作用甩动刀 臂,恢复伸张自如状态,然后上提。如果仍遇阻 很大,则反复上述动作,直到钻具顺利起出。 2 扩眼钻进参数要求 根据扩眼器的性能参数和该工具的尺寸,同时 根据井深和所用钻具组合的尺寸,用ＰＤＣ或金刚 石扩刀则最佳转速为所扩井段原全面钻进钻头转 速的2/3。另外根据地层岩性和井下具体工况对此 值进行调整。较理想的机械钻速是转盘每100转 送钻0.3ｍ,在硬地层,若扩眼速度过快,岩屑上返困 难,易聚集扩刀处形成重复破碎,损坏切削齿,同时 易使扩刀螺旋进入小井眼,使扩刀不能完全扩张, 在外力作用下易损坏扩眼器的内部件。 在现场施工中,要根据地层岩性,参考同井段全面钻 进钻时,以及结合扩眼扭矩值大小来确定合理的机械 钻速。自锁式扩眼器无钻压的限制,所加钻压要根据 所用扩眼器的尺寸和切削刀的类型来确定,用ＰＤＣ 或金刚石扩刀,则为正常钻进相应齿形钻头的一半或 稍低。在现场施工中,要根据扭矩值大小和地层岩性 情况合理调整。造台肩或接单根下探台肩与小井径 井段用小钻压,一般为0～1ｔ,待正常吃入地层后加正 常钻压,以免破坏台肩或突入小井眼。造台肩时尽量 用小排量,然后慢慢开大排量,般在11～13Ｌ/ｓ较合 适,正常扩眼时,排量可达到同尺寸井眼正常钻进时的 排量,但需根据泵压进行调整,因泵压不易过高。 现场施工 自1997年11月9日至12月3日共花费两 个扩眼器、六套复合刀片,具体情况见表1。 扩眼器每次入井前,必须在井口试操作,目 的是观察在一定排量下扩眼器扩张和收 缩刀臂的自由程度,以及滑套与心轴之间 的密封情况。 将扩眼器接上方钻杆,缓慢下放到导管内的适当位 置,缓慢开泵,排量从小到大,可达11～13Ｌ/ｓ,泵压1 ＭＰａ,注意观察刀臂的伸缩情况及扩眼器的密封 情况,若排量达到一定量时扩刀张开,密封完好,停泵 后扩刀自动收缩,则可接钻具下钻,否则起出检修。 塔参一井扩眼后,起下钻摩阻从扩眼前的20～30ｔ 下降为6～10ｔ,下套管时,摩阻最大为16ｔ,平均为 6～10ｔ,说明扩眼效果良好。 在固井过程中 ,7010ｍ的超深井 ,注水泥压力为 18～22ＭＰａ,比计算压力低,证明扩眼后增加了环 空间隙,降低了环空压耗和地面管汇压力,保证了注 水泥的一次成功。在现场操作中观察到扩眼器存 在的问题有:①扩眼器喷嘴布局不合理,对扩刀的 冷却效果差,不利于扩刀周围岩屑的上返及井眼的 净化。②扩眼器强度不够,难以克服硬地层的挤压 磨损,从两只扩眼器起出情况看,本体、刀片及支撑 筋、扶正器外径均磨小2～3ｍｍ,本体上有明显刻 痕,支撑筋发生轻微挤压变形。③刀片选择不合理。 本井使用大复合切削片,损坏2/3以上,每 个刀片有一个复合片,5个保径齿,三个刀 片共30个复合片,多数为崩落、折断、龟 裂,扩刀张开最大外径缩小10ｍｍ,降低了 扩眼效果。 先进高效的随钻括眼系统 深井扩眼技术 深井扩眼技术 Slide Number 3 Slide Number 4 Slide Number 5 常规扩眼器 Slide Number 7 1、牙轮寿命 Slide Number 9 Slide Number 10 Slide Number 11 Slide Number 12 Slide Number 13 Slide Number 14 Slide Number 15 扩眼器工作原理及参数要求 Slide Number 17 Slide Number 18 Slide Number 19 2 扩眼钻进参数要求 Slide Number 21 现场施工 Slide Number 23 Slide Number 24 Slide Number 25 Slide Number 26 先进高效的随钻括眼系统 Slide Number 28 Slide Number 29 Slide Number 30 Slide Number 31 Slide Number 32 Slide Number 33 Slide Number 34 Slide Number 35 Slide Number 36 Slide Number 37 Slide Number 38 Slide Number 39