分析水平井及大位移井液压扶正器的研制与应用

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1、学兔兔www.xuetutu.com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

2、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。(

3、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，其中接触状态是通过套管串的力平衡由间隙元模拟得到，而不是低移动力间的矛盾。人为给定。水平井管柱在水平段因受重力效应影Ⅱ向【，(3)变形前，套管串轴线的空间结构为一条管柱在径向分力的作用下，引起封隔器胶筒受力不同曲率的空间螺旋线

4、，能够更合理地考虑井眼不均，使封隔器的密封性能下降，导致目的层段不能有效分隔，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

5、加，扶正效果越来越差，采用特殊的扶正器是非常必要的。图1套管串力学分析模型示意图大位移井集中了水平井、深井的绝大部分技术难点，能否安全顺利地下入套管是固井的重要●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●●_●●●●●●●●●●●⋯⋯‘●●●●●-●●●●●●-●●-●●●●●●●⋯●●●●●●●●●●●●●●●●⋯⋯●●●●●●●●-●●●●●●作者简介：彭志刚(1976一)，男，江苏泰州人，2004年毕前提条件。选用合适的套管扶正器(以下简称扶业于西南石油大学油气井工程专业，博士，高级工程师·现任胜利油

6、田钻井工艺研究院副总师，所长。主要从事油气田化学正器)不仅能使套管顺利下入，而且能提高固井处理剂的研究工作。学兔兔www.xuetutu.com12一■论文广场石油和化工设备．2012年第15卷基于以下四个方面的因素确定应变与刚度的弹簧和扶正套等组成。锁紧机构由中心管、锁关系：簧和锥体活塞等组成。释放机构由上接头、中心管、释放销钉、释放卡簧、释放剪钉、剪钉环以(1)根据套管串结构、测斜数据、井径和工艺参数，经力学分析可给出任意井深处套管与井及挡环等组成。壁的接触摩擦状态、轴向力、弯曲应力、内外压将水平井液压扶正器连接在封隔器上

7、端或力、居中度等结果。下端，下入水平井内设计位置。通过油管施加液(2)根据整体管串柱力学分析求得的广义内压，水平井液压扶正器的液压机构启动，当压力力和接触摩擦状态，可以求得管串柱的摩阻力、达到设定值时，释放推动块挤压扶正片，在推动块和扶正片顶帽的作用下，扶正片膨胀变形，达累计摩阻力和轴向力分布状态，完成管串柱摩阻到扶正套管的目的。扶正水平井管柱。当油管内力分析与评价，并进一步计算管串柱本体应力，从而完成井下管串柱本体的强度评价。压力大于8MPa时，启动剪钉被剪断，锥体活塞在液压力作用下下移，推动锁簧下行，将扶正块推(3)根据求

8、得的套管居中度和测得的胶接指出扶正在套管之上。推动块上带有止退结构，防数，可以建立不同油田套管串居中度与胶接指数止推动块回退，保证扶正片的膨胀效果。关系数据库。利用套管居中度与胶接指数关系数据库，根据求得的套管串居中度，可以模拟预测同时扶正块与扶正套之间的压簧被压缩而储存能量