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SurgeMaster II多通路轉噴器:妥妥穩住深水“高血壓”

SurgeMaster II多通路轉噴器:妥妥穩住深水“高血壓”

Weatherford推出的SurgeMaster II多通路轉噴器能夠在深水井中發揮出降低激動壓力、防止泥漿漏失等作用,已在墨西哥灣和意大利部分亞德里亞海域實現成功應用。

來自 | Offshore
編譯 | 張毅

威德福開發了一款用途更加靈活的轉噴器,其能夠按需建立循環,且在不需要循環時持續將泥漿從套管及鉆桿導入環空。SurgeMaster II多通路轉噴器能夠在每個管柱運動的同時,打開或關閉足夠次數,不僅能達到降低激動壓力的目的,還能提高套管及尾管下入速度。

與單一動作轉噴器系統不同的是,多通路轉噴器是在關閉位置下入井內的。當鉆桿進入垂直或水平井段時,大孔徑旁通自動打開,將泥漿無阻礙導入環空。當鉆桿停止運動時,通路關閉。

當流體引起的回壓施加到弧形擋板上時,內套筒會向上滑動并壓迫彈簧,進而打開通路,降低激動壓力。擋板上設有一個小開口,可以對管柱進行計量填充,保護鉆桿免于超壓而破裂,同時也規避了過度充填的風險。

由于通路正常位置,或說靜止位置閥位為關閉狀態,所以能夠根據實際需要,在井眼任意位置以任意頻率循環井內管柱,且不需要永久性拆卸工具。此特征的另一優勢是,能夠在不損失轉噴器功能的情況下降低響應時間。

SurgeMaster II無限制的開/關能力提高了井的可靠性。當井控事件發生時,工具會在泵送壓井液的同時立刻關閉。關閉轉噴器旁通通路的同時,可在沒有任何額外剪切壓力的情況下進行井控減災程序;而當已經發生井涌時,如果有剪切壓力,則會促發激動壓力。

SurgeMaster II的循環功能通過將管柱內壓力提高到預設值來實現。這樣一來,不但節省了時間,還免除了人為干預,提高其安全性。假設出于某種原因,轉噴器未能關閉,則可以通過下一根管子來手動關閉閥門。

SurgeMaster II額定溫度為300℉ (149℃),全孔徑工具免除了內徑限流問題,進一步提高了安全性,也降低了作業時間和作業復雜程度。該工具能夠匹配多種激活裝置,如套管固井中用的坐封塞及投球坐封尾管掛用的坐封球,不用考慮通用性便可直接部署,進而降低引發激動壓力的風險,降低井筒破壞的幾率。

應用案例1:多層套管井

在2014年,墨西哥灣的一口深水井部署了SurgeMaster II多通路轉噴器,配合下入4層不同尺寸的套管,并進行套管固井作業。該井所用的套管為緊公差設計,易出現激動壓力和漏失,且井壁不穩定。作業者此次作業的目標,是在下套管、固井和循環時避免漏失。由于孔隙壓力和梯度壓力作業空間小,泥漿密度對維持當量靜態密度(ESD)和循環當量密度(ECD)至關重要。

該項目做了大量的工前計劃,包括使用激動/抽吸壓力預測軟件,以模擬有無穩流工具下的ECD(循環當量密度)。軟件用于提高起下鉆作業分析及設計,特別是針對深水井,能夠模擬復雜井深結構設計、孔隙壓力和梯度壓力作業空間更小工況下的多種管徑規格以及相應環空。該軟件能夠考慮到鉆井設備、流體性質、井筒幾何尺寸以及其他參數,旨在為決策者提供有價值的信息。

根據模擬情況,作業者決定采用轉噴器配合自動灌漿浮箍以及大孔徑地下釋放套管膠塞,下入18in、16in、14in及11in套管管柱到目標深度。此外,團隊在除了18in套管以外的每個套管管柱頂部膠塞上方,都下入了膠塞定位器和定位環。

套管隨坐封管柱下入井內。手動激活浮箍作業會降低泥漿凝膠強度,環空摩阻以及套管下入深度處壓力;而SurgeMaster II多通路轉噴器無需激活自動灌漿浮箍設備,即可建立循環。

泥漿密度及循環當量密度均維持在可接受范圍內,且都低于壓力梯度。泥漿密度從18in套管的10.6lb/gal到11寸套管的14lb/gal;循環當量密度波動未超過0.05~0.10lb/gal。

通過轉噴器與膠塞、膠塞定位浮箍以及經過預先模擬的扶正器協同組合,套管以25~35ft/hour (7.6~10.7m/hour)的平均速度實現了25,000 ft (7,620 m)的下入深度,且未發生泥漿漏失。作業團隊將循環、調整和執行固井作業一次完成,免去了后續的補救作業。

膠塞以及膠塞定位系統在相應套管內達到了預期的效果。隨著頂部膠塞通過膠塞定位浮箍達到相應浮箍位置,水泥在壓力指示確認下完成頂替過程。

應用案例2:下入尾管系統

在意大利部分亞德里亞海域,一口低孔隙壓力、低破裂壓力的枯竭氣井選擇使用SurgeMaster II多通路轉噴器下入兩個尾管系統。作業者的目標是下入11in和9-5/8in尾管至目標深度,并控制在下尾管過程中可能會出現的高激動壓力和循環壓力。另外還要挑戰緊公差段、盡量避免泥漿漏失,同時避免泥漿泄露至鉆臺。

通過激動壓力預測軟件完成水力模擬后,威德福安裝了尾管懸掛器、用于隔離的尾管頂部封隔器、自動灌漿浮鞋以及配合地下釋放(SSR)膠塞和多通路轉噴器的大孔徑自動灌漿浮箍。

第一套尾管系統下至井深10,000 ft (3,048 m)處,第二套尾管系統下至井深11,200 ft (3,414 m)處,兩次速度均在40 ft/min (12 m/min)左右,且未出現泥漿漏失。計算得出速度為2分鐘/立柱。

自動灌漿浮箍被激活后,流量為4bbl/分鐘,觀察壓降為600psi(41.4bar)。 為了下入尾管懸掛器并通過液壓松開下入工具,一名技術服務工程師選用了2-1/8in的銅球,投到機械球座上切斷閥瓣。通過頂驅固井頭釋放SSR膠塞,固井作業完成。當封隔器坐封完成并試壓到1,500 psi (103.4 bar)時,多通路轉噴器內安裝的破裂盤破裂,泥漿經過轉噴器進行反循環。

此方案帶來了巨大好處。相較于傳統作業方法,SurgeMaster II多通路轉噴器協助作業者更快地下入了尾管系統,同時完全避免了泥漿漏失,也節省了鉆機時間。自動灌漿浮箍的低流速轉換有效地免去了投球激活浮箍作業,最大程度降低了井眼內循環壓力,避免了漏失,整個作業過程未發生任何泥漿泄露或可記錄事故。

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