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全新降阻技術 管串下入更順暢

全新降阻技術 管串下入更順暢

Rubicon推出的新技術能夠解決作業中的管串下入難題!

編譯 | 驚蟄

大斜度井、水平井、大位移井是當前油氣開采中普遍存在的作業挑戰,在常規(不旋轉、不遇阻)完井管柱的下入作業期間,沿管柱對井眼產生并累積軸向摩擦力。當管柱下入井中時,摩擦力將消耗(部分)井口的有效載荷。同時,管柱的壓縮會導致螺旋彎曲與鎖死,無法進行后續作業,影響整口井的完井作業。

在下入套管與完井管柱之前,鉆井作業若能保持良好的井筒狀況與井眼清潔度,則可考慮多種方法與技術,并將它們結合起來,以降低下入過程中的摩阻。

水力方法主要通過使用泥漿潤滑劑,而機械方法包括:1、降低管柱與井筒接觸點的摩擦系數(減阻扶正器/短節);2、增加懸重(加重鉆桿等);3、降低待下入的完井管柱的重量(漂浮、鋁制鉆桿與套管);4、在管柱中增加擴眼與洗井功能;5、通過旋轉管柱,將一部分摩阻,從純軸向摩阻轉變為周向摩阻。

根據應用范圍與作業者的目的,上述方法中的某些選擇可能并不適用;或由于自身的局限性,無法提供足夠的改善。其中,管柱旋轉將部分摩阻(最終是所有)從軸向轉變為周向,可在減阻、管柱壓縮限制、可用懸重方面,產生最顯著的影響。

純軸向下鉆與靜態旋轉下入管串的摩阻變化情況是不一樣的。在管柱下入期間,管柱與井筒的接觸點會產生側向力,進而造成摩阻。摩擦力的方向與管柱運動方向相反。

在純下鉆模式下,管柱的運動是軸向的。摩擦力的方向也是軸向的,只不過與之相反。因此,摩擦力被視為阻力,導致懸重的降低。在純靜態未接觸井底的旋轉模式下,摩擦力僅在周向上產生,從而會造成沿著管柱累積的摩阻扭矩。在井口可測量出該扭矩。

當同時存在軸向與旋轉運動時,摩擦力將會被分解為周向與軸向兩個分量,分別對應軸向懸重與井口扭矩。這兩種分量的大小由管柱與井眼接觸點的軸向(起下鉆)速度與周向(旋轉)線速度所決定。從軸向減阻的角度來看,轉速越高,起下鉆速度越低,則摩擦力的軸向分量越小,但摩阻扭矩越大。實際上,作業中的限制來源于管柱的抗扭能力(上扣扭矩、頂驅能力),以及一些不允許管柱完全旋轉的敏感設備。

若是能夠選擇性地只旋轉一部分管柱,摩擦阻力這一難題是否能夠得到緩解呢?

若采用此種管柱下入方法,利用SwivelMASTER 技術驅動RotationABILITY,獲得更高的作業效率。該技術可選擇性的旋轉上部管柱,從而阻止下部管柱的旋轉。通過上部管柱的旋轉,可顯著降低摩阻,同時,還能確保井口扭矩低于管柱的扭矩限制。

在過去幾年中,隨著全球大位移井的大量開發,用于鉆桿、單次激發的SwivelMASTER技術已成功應用于完井長管柱的下入,通過旋轉管柱,顯著降低了下鉆摩阻。在下入管柱的底部安裝這種設備,當尾管掛成功坐掛并釋放后,可回收該設備。迄今為止,在全球該技術已應用于約700次的下入作業。

為了進一步降低下鉆摩阻(將旋轉點安裝在更深的管柱位置),目前該公司推出了CasingSWIVEL。它可以作為生產尾管或套管的一個組件,當下入至井底后,該設備可留在井內。在大型海上油田的一口大位移開發井中,成功下入了超過兩萬英尺的6.625寸生產尾管,該技術是實現這項壯舉的“關鍵先生”。

這種長度超過16500英尺的6.625寸預割縫尾管,平穩下入至27839英尺的井深,展現出較低的整體摩擦系數。然后,從這個深度往下,觀察到懸重急劇下降,最終導致完井管柱,包括多個膨脹封隔器卡在了2738英尺處,并沒有下入至井底,影響了該井的完井作業。

將CasingSWIVEL設備安裝于管鞋上方、井深12900英尺處,從而可選擇性的旋轉上部管柱(鉆桿與6.625寸尾管的交接點),使懸重大幅增加(在這種情況下超過100千磅),確保生產管柱能夠順利下入至目標深度。

盡管面臨著不可預測的挑戰,RotationABILITY依然可確保管柱能夠下入至井底。該技術目前已完全集成于井設計階段,以最大限度地擴大油藏鉆遇率,同時降低油井的總建井成本。

建井工程師利用RotationABILITY技術,可最大限度地擴大油藏鉆遇率,同時降低油井的總建井成本。

  1. 提供高質量、光滑、穿過油藏的井眼,同時遵守新規范,可控制水平段/大位移段的作業風險;
  2. 提高下入能力(更長水平段),確保完井管柱順利下入至目標深度;
  3. 改善層位封隔,是提高產量與保證井筒長期完整性的主要驅動力;
  4. 最大限度地提高作業效率,最大限度地降低風險,避免計劃外的作業挑戰,在安全目標范圍內,縮短停工事件與隱藏的非生產時間。

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