《塔里木油田超深井测试管柱设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塔里木油田超深井测试管柱设计（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、石油工程学会：溧井钻井试油及装备技术研讨会论文选集塔里木油田超深井测试管柱设计刘德海。 康建利 陶世军(塔里木石油勘探开发指挥部 )摘要根据塔里术油田超深井试油作业实践，总结介绍 5种测试管柱的基表结构，结合现场 实例对各类管柱的设计特点和井眼适应性分析，指出正确预测井下压力、温度和产出流体性质，是 搞好测试管柱设计的前提。主题词超深井测试管柱应力分析测试管柱设计应该遵循的基本原则是：保证封 作管柱； 超深井测试完井管柱。隔器能够可靠座封；能够顺利地实现井下开关井；能 够提供有控制的地层产出流体通道。这是保证测试 超深井裸眼测试管柱成功和作业安全的基本条件。因此在设计测试管 基本结构仍然是支撑
2、式：井口控制头 +钻杆 + 柱前必须对井下压力、温度和产出流体性质有一个 MFE 工具十裸眼封隔器 +筛管。 正确的预测。结合井眼条件，优选测试工具类型和 BT封隔器是国内最常用的裸眼封隔器。它在 井口控制装置，设计出合理的测试管柱。 轴向力作用下径向膨胀座封，胶筒膨胀能力有限。塔里木盆地自 1989 年开始进行大规模的油气 当井眼不规则，呈隋圆形，锯齿形，或者井径超过胶 勘探工作，共完钻探井 257口，测试 1512 井次。 筒的有效密封直径时，宜采用靠液力座封的膨胀式80以上的探井试油层深度都超过 4500m ，地层压 封隔器。塔里木油田在井深 4000 6000m 裸眼井 力系数一般为
3、1 10 1 20，异常压力区块高达 i50 内膨胀式作业 30余井次。最大座封深度 5752m( 东 2 0，个别井超过 2 0；地层温度一般为 120 河 12井 )。井下工具是引进的莱茵斯和曼德利两种150 ，个别井超过 150 。井深压力高、温度高是 膨胀式测试器。这两种工具都是靠井口旋转管柱带 测试管柱设计应考虑的基本特点。 动井下膨胀泵使钻井液增压后注入胶筒膨胀座封， 应考虑的另个特点是塔里木探井独特的井身 不需要支撑尾管，可以在任意井段进行分层测试作 结构。一般的中途测试井， 9英寸技术套管下深 业。在深井内反映的主要问题是座封开井时，易发4000m 左右，或者用 8蟛英寸钻头钻
4、至设计井深，或 生封隔器下移而导致测试失败。塔里木江汉测试公者在 9英寸套管内挂 7英寸尾管再用 5英寸或 司根据曼德利工具的性能特点，摸索出了一套操作6英雨钻头完钻；一般的完井测试，大多在 7英寸尾 方法，较好地解决了封隔器承压下移的问题， 1996 管或 5英寸尾管内进行，典型的套管程序为 9英 年共作业 8井次成功率 85 最大座封井深 寸套管内下挂 7英寸尾管，再下挂 5英寸尾管。 5192m 。测试工具类型的选择是测试管柱设计的核心。 目前国内已有膨胀式工具成型产品。但是无论 实践表明，对于一般的超深井国产 MFE工具以其 哪一种膨胀式工具，其结构部比较复杂，施工难度较 操作简单安全
5、可靠，成本较低的特点，在塔里木仍 大，成本也较高。在井眼条件具备时，也可采用常规 然得到了普遍使用。 的 BT封隔器进行跨隔分层测试作业，可以大大降总结 8年来的勘探实践，本文介绍 5种比较媳 低作业成本型的超深井测试管柱的基本结构。这 5种管拄是： 下面介绍一种裸眼支撑式跨隔测试管拄 (其基 超深井裸眼测试管柱； 超深井 5英寸尾管 本结构如图 1所示 )。测试管柱； 高压油气井测试管往； 超深井测射联 1山 1井奥陶系地层裸眼支撑式跨隔测试实例*刘德海，高级工程师，从事试油专业。邮编： 8410(10 地址：新疆库尔勒市 78信箱试油处。电话： (0996)2171520石油工程学会：深并
6、钻井试油及装备技术研讨会论文选集(图2) 深度 4400m 。完钻后第三次中途测试，测试井段为4085-4119 23ra，奥陶系白云岩地层。 按照一般考虑，由于测试层距井底较远，应该采用膨胀式跨隔测试工具。鉴于沙漠运输困难，重新5英寸钻杆 4104ll循环接头 410x 411 H 送工具约需 7天，分析奥陶系白云岩井壁稳定性较jk英寸钻铤 410X411 好，井眼比较规则，钻井液防塌防卡性能也较好。于变扣接头 410x 311 03 J记录仪悬挂器 310x 311 152 是，大胆采用了常规裸眼封隔器进行支撑式跨隔测5英寸液压工具 310x 311 175 试，支撑尾管长达 280m。5
7、英寸取样器 310311 130 2山 1井管柱设计特点间隔器 310311 0 305英寸伸缩接头 310311 (1)在下封隔器上方连结盲接头，防止下部地层变扣接头 310X 320 与测试层沟通；200J压力计托筒 32032 L 1 84英寸 TR震击器 32032l 2 36 (2)在下封隔器下方连结筛管和托筒 (内装压力4英寸安全接头 320x 321 0 60 计 )，以监测下封隔器密封效果；变扣接头 320X 311 0 285见英寸膨胀泵 J10x 42l 144 (3)在震击器上方及两个封隔器之间设计一定5英寸吸入滤网 420x 421 l 34 数量的钻铤 (实际用加重钻
8、杆代替 )提供有效座封5兄英寸释放系统 420421】10 力，同时提高震击解卡效果。j封隔器42031l I 72 应用这套管往结构，还成功地在古董 1井奥陶筛管 0 B8 H5“英寸压力计托简 3103ll l，62 系地层完成了裸跟跨隔测试，跨距为 163 1 1m，支撑o问隔筒 3lO3n 尾管长 167 11m 。旁隔管059 H下封隔器 310311】 78 这两口井施工反映出的共同问题，是上提解封舞最祁悬挂器 310311 186 I 负荷较大。分析解封困难的原因。在于下封隔器上盲堵头 310 06l 下方压力不平衡。为此，对管柱进行了改进，在盲接H头下部增加一个新型裸眼旁通阀。
9、即将 MFE 裸眼圉1 裸眼井旋转泵膨胀式跨隔测试管柱图 旁通阀取消付旁通保留主旁通。超深井 5英寸尾管测试管柱油层深度在 5000 6000m 的试油井，井身结构 通常为复合套管，即 9英寸套管内挂 7英寸尾管 再挂 5英寸尾管。 5英寸尾管内测试作业，除个别 井采用油管外，一般仍采用钻杆测试，测试工具仍以 MFE 为主。1管柱基本结构 测试控制头(35 、 70、 105MPa)+5 英寸钴杆 +3 英寸钻杆十 2英寸钻杆 +3坯英寸钻铤 +MFE 十 3 英寸钻铤十卡瓦封隔器 +开槽尾管 (筛管 )+ 压力计 (托筒 )。见图 2。2管柱设计特点 (1)在不同规格的套管内配髓相适应的钻具
10、组成复合钻具组合，尽可能符合等强度和等刚度设计原则在设计不同规恪钻具长度时应注意测试操作圈 2 山 1井裸眼支撑式跨隔测试管柱示意圈 时避免大钻具座在小套管喇叭口上，导致不能座封和开井；山 l井位于塔西南坳陷麦盖提斜坡鸟山构造高 (2) 在 MFE 上方配置适量钻铤提供打开多流 点。 9英寸套管下深 3297n ， 8英寸钻头完钻 测试阀的负荷，防止在深井条件下小钻具 (2妊英寸石油工程学会：漂井钻井试油及装备技术研讨会论文选集钻杆 )产生螺旋弯曲效应而不能提供打开测试阀的 决途径放在改善多流测试器延时性能上，进行了大 有效负荷； 量的分析和室内试验工作。分析试验结果表明，对 (3)在卡瓦封隔
11、上方配置适量钻铤取代液压锁 于井温在 150 左右，井深 6000m 左右的超深井，多 紧接头，既有利防止提松封隔器，又有利于打开多流 流测试器的延时性能仍能满足测试开关井操作的要测试阀。 求。在超深井条件下，测试管柱在自重作用下产生 现场人员注意到了管柱结构对开关井的影响， 螺旋弯曲，与套管壁形成多点接触，接触摩擦力有可 提出合理利用钻铤取代锁紧接头，首先在牙哈 3井 能与轴向力平衡即使继续下放管柱仍然不能打开 修改了管柱的常规设计。至此以后，在超深井 5英 多流测试阀，当使用液压锁紧接头时，锁紧接头所产 寸尾管中极少发生不能正常开井的现象。生的上顶力更增加了开井困难。 高压、高产油气井测试
12、管柱3牙哈 3井 5英寸尾管测试实例 f见图 3)该井 9英寸套管下深 4499 32m， 7英寸套管 对于探井试油首先必须对地层压力、温度及产4349 32 5320 27m ，挂 5英寸尾管 5114 57 出流体有一个大致符合的预测，才能选择合适的井5968 49m。射孔井段 5912 5 5915m 。 下工具和井口装置从而设计出较为科学合理的测 第一次测试作业：管往设计为 5英寸钻杆 +3坯 试管柱。前面所举的两类管柱，井下采用 MFE 系 英寸钻杆 +2 英寸钻杆 +MFE+ 锁紧接头 +3 坯 统，井口用测试控制头，这两类管住在设计上适用于英寸钻铤 +卡瓦封隔器。座封负荷 240
13、kN ，延时等 一般油气井作业。待 60min，不能开井，测试失败。 这里所谈的高压、高产油气井，主要指塔里术油第二次测试作业：修改管 主设计，在 MFE 上方 田近年发现的一批高产凝析气井和个别异常高压 配置 3坯英寸钻铤 142mm ，封隔器上方配置 3英 井。在设计管柱时应特别注意两个方面的问题。 寸钻铤 57m 取代液压锁紧接头。座封负荷 120kN ， 1地层高压对封隔器密封性能的不利影响 延时 1min 顺利开井。 例如东秋 5井，白垩系深度 5100mm 左右，地层压力系数为 1 94，下第三系深度 4700m 左右，地层 压力系数 2 18。属于比较典型的高压低渗透地层。 试油
14、作业时采用清水压井测射联作工艺，井下关井 蹦后，环空静液拄压力不足以平衡地层恢复压力，在 地层压力作用下，封隔器上移密封失效。若采用 MFE 工具，上提管柱进行开井操作时，多流测试器 不能换位而造成开井失败。对一些地层压力高，产 量也很高的油气井，如果采用清水或无固相压井液 作业，也会产生类似的现象。这类井不能用常规卡 瓦封隔器，必须采用具有双向锚定功能的封隔器，如 RTTS 封隔器、 A3封隔器等。2高产凝析气对井口控制的不良影响 凝折气井测试求产一般是气液 (凝折油 )同出，以气为主。因此井口控制既有高压密封的特点 (气 井 )又有防地层出砂刺坏设备的特点 (产液井 )。根 据具体情况分析
15、，可用采油树或耐高压的测试控制 头。井口装采油树井下可用全通径的环空液压控 制的 APR工具；井口装测试控制头，井下则可用图 3牙哈 3井 0127 尾管单封隔器测试管柱示意图 APR 工具或 MFE 工具。根据以上分析可姒归纳两类基本管住结构： 在此之前，超深井 5英寸尾管测试曾多次发生 (1)适用于高压低渗或压力产量不是很高，地层打不开井，长期困拢着现场施工人员。曾一度把解 不易出砂的测试作业：高压测试控制头 +钻杆 +石油工程学会：溧井钻井试油及装备技术研讨会论文选集MFE(或 APR)十双向锚定封隔器。 到高产稳产的目的。 RTTS 封隔器，在塔里木地区的超深井多次成 这口井钻开水平段总共漏失钻井液 20000m3 ，功应用，国内已有成型产品，可推荐使用。 用 p为 1 03 1 089 cm3钻井液钻进，基本上是只 (2)适用于高压、高产井测试管柱：采油树 +油 进不返。气显示活跃，关井套压达 37MPa 开管线管 +APR 工具 +双向锚定封隔器。 放喷，出纯气，点火焰高 20 30m 。一个值得提醒的问题是，对于测试管柱来说，采 根据钻井显示，预测为高产气层，井口压力最高 油树和封隔器都是固定的。由管内压力产生的膨胀 不超过 50MPa 。因此，就测试管
