水平井和大位移井液压扶正器研制和应用.pdf

第8期 ．11 ． 水平井及大位移井液压扶正器的研制与应用 彭志刚，魏新芳，徐鑫，余金陵，张磊 (胜利石油管理局钻井工艺研究院。山东 东营257017) [摘 要]针对水平井及大位移管柱受重力效应影响，造成套管不居中，封隔器胶筒受力不均，密封性能下降，不能长期有效 分隔水平及大位移井层段，特别是对固井质量不合格的低渗透和页岩油气藏无法进行压裂改造的问题，研制了液压扶正器。 通过地面模拟试验，现场试验及应用，该工具坐封扶正时能确保水平及大位移井管柱处于居中位置，保证了封隔器的密封性 能，在水平井及大位移井中使用液压套管扶正器，可减少套管磨损，使套管居中，有效分隔目的层，提高顶替效率，改善固 井质量。 [关键词]水平井；大位移井；液压扶正器；研制；应用 随着石油钻井技术的发展，水平井和大位移 质量 。为此 。研制开发了水平井及大位移井使用 井 已成为石油勘探 中增储上产的主要研究方 向， 的新型液压式套管扶正器 。 提高水平井和大位移井的完井技术尤为重要。 1套管串力学分析模型的建立 在大斜度井和水平井 中，套管下入的阻力很 基于 以下四个方面的考虑，建立 了套管串力 大，管柱往往需要往下冲才能到达井底。因此 由 学分析模型，如图1所示。 扶正器摩擦井壁引起的较高下入阻力必须考虑。 (1)取整体套管串为研究对象，能够考虑扶 如果斜井段或水平位移很长，那么这种摩擦阻力 正器间套管串的相互作用力和变形 。 就可能成为一个严重间题 ；同时，套管柱 由于下 部重量的影响，套管在井眼中偏心严重。因此， (2)考虑 了套管串 (包括扶正器)与井壁之 选择合适的套管扶正器，必须解决好高复位力和 间的初始间隙和接触摩擦状态，其 中接触状态是 低移动力间的矛盾 。 通过套管串的力平衡 由间隙元模拟得到，而不是 人为给定。 水平井管柱在水平段因受重力效应影 Ⅱ向【， 管柱在径向分力的作用下，引起封隔器胶筒受力 (3)变形前，套管串轴线的空间结构为一条 不均，使封隔器的密封性能下降，导致 目的层段 不同曲率的空间螺旋线，能够更合理地考虑井眼 不能有效分隔，使分段注水、分段压裂、机械找 曲率的影响。 水堵水等工艺管柱不能实现设计 目的。扶正器的 (4)通过调整间隙元刚度能够有效地模拟扶 使用提高了套管在井眼中扶正居中度，不仅解决 正器的线性和非线性刚度。 了上述 问题还有利于提高顶替效率，保证 固井质 量 。水平井液压扶正器即是为此研制的一种水平 井管柱配套工具。 水平井、大位移井对扶正器的技术要求有： (1)较高的复位力和较低 的启动力； (2)较低 的摩擦 因数和较高的耐冲击强度 ； (3)允许套 管柱旋转。常规的弹性扶正器随着水平位移的增 加，扶正效果越来越差，采用特殊的扶正器是非 常必要的。 大位移井集中了水平井、深井的绝大部分技 图1 套管串力学分析模型示意图