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1、随钻扩眼与新型套管程序 膨胀套管及其在勘探开发中的作用 套管柱设计与防护 易斜地区防斜打快技术 高地应力区井眼稳定综合技术,胜利油田科技交流提纲,深井、气井套管柱设计与防护,当前,深井、气井套管柱存在的问题: 设计标准偏低:只按API 5C3做单向安全系数设计还不够 对防护问题缺乏标准、技术法规,深井、气井套管柱设计与防护,深井、气井:提高设计标准及综合设计 (1)强度设计: API 5C3 API 5C5,ISO10400: 含接头强度和密封性 考虑复合载荷VME(Von Mises Equivalent)应力设计,套管柱设计与防护,(2)工作环境设计 腐蚀与抗腐蚀设计:内腐蚀、外腐蚀 油管
2、直径产量输气压力匹配 温度、温差载荷与钢材高温强度退化,套管柱设计与防护,(3)套管保护 技术套管作用 套管防磨 环空充填液(Backer Fluids) 井下作业时,油层套管的保护 天然气井试井压差及低周疲劳损坏套管,套管柱设计与防护,长裸眼与油层套管保护问题 减少套管层次和长裸眼的设计值得深思 钻井过程风险大,对不可预见和难于克服的井下复杂问题及损失最终由油公司承担 水泥返高过大,固井质量难保证,套管破坏 长裸眼地层水、硫化氢等腐蚀影响套管寿命,套管柱设计与防护,长裸眼与油层套管问题 非储层腐蚀性流体处理方法 非储层的地层流体性质极难搞清楚或难度太大,测井MDT法 抗腐蚀水泥返高封过预计的
3、腐蚀性流体层 微量硫化氢挤注PH 11-12的烧碱水、硫酸盐和硫酸盐还原菌挤注氨水,套管柱设计与防护,气井套管事故及原因分类 近年来我国气井套管事故时有发生,导致抢险,单井损失大 事故原因分类 (1)试油压差过大,裂缝性储层结构破坏、出砂。封隔器下油管(尾管)被顶出环空高压,蹩裂油套、技套等 (2)套管选材不当,追求高钢级V-150,该钢种抗冲击韧性低和交变载荷的破坏敏感。原则:厚壁,较低钢级 (3)试油时,多次蹩压、放喷交替,造成低周疲劳破坏,套管柱设计与防护,事故原因分类 (4)9 5/8”技套钻进过程磨损,抗内压降低 (5)油管选用不当,造成泄漏、断裂,蹩坏油套、技套 油管直径小,产量过
4、大,高速气流冲蚀,流固耦联振动 冲蚀与磨损,13Cr未考虑多组分诱导腐蚀:CO2+NaCl+H2S (6)环空充填液(Backer Fluids)腐蚀油管、套管,套管柱设计与防护,制定行业标准或设计、操作条例 (1)技术套管设计与防护 (2)油层套管螺纹类型、选用、腐蚀评价程序与钢材选用,降低应力水平设计 (3)油管直径设计及与之相关各层套管设计 最大流量限制 举升井底积液最小流量限制 进输气管网最低井口压力限制 环空充填液设计,套管柱设计与防护,技套防护、防磨与防腐 提高技术套管的作用的认识 (1)过去:封隔复杂地层,为钻井创造条件 (2)现在:除此外,还起以下作用 保护油层套管,实现多层隔
5、离 避免和减小磨损,为安全钻进、井喷控制提供条件 为不回接套管试油,甚至采油创造条件(气井需回接),套管柱设计与防护,9 5/8”套管保护,保护好9 5/8”套管,不下7”回接套管可节省投资。 井口段套管保护 严格三对中(井口、转盘、天车) 用厚型防磨套,即起下钻头时防磨套带出和下入。能通过钻头的防磨套不能有效保护井口段套管。 方钻杆下入保护接头之下可接一保护器,但其外径需特殊定制。 其它段9 5/8”套管保护 钻杆接头焊耐磨带。 所有扶正器扶正棱外缘不能有碳化钨和硬质合金锋利突起,防止起下钻划伤套管。 钻水泥塞时,保护下部9 5/8”套管。,钻柱磨损的危害,辽河陈古1井在2317m(全角变化
6、率5.6/30m)处发生3根127mmG105钻杆摩擦热裂纹。,大港乌深1井有100根127mmG105钻杆降级,其中大部分钻杆接头严重磨损,外径由168.3mm变至151.5mm,,套管柱设计与防护,某深井244.5mm套管磨损形貌 (在井深5223m时,距井口9.5-15m处套管磨损严重,钻杆也有101根磨损报废),套管磨损的危害,套管柱设计与防护,某深井244.5mm SM110TT套管磨损造成 变形破裂(4300-4315m) CAST井周成像仪测量结果:红色和黑色区域表示测量的半径大于正常的内壁半径,黄色区域表示测量的半径接近正常的内壁半径,套管柱设计与防护,套管柱设计与防护,焊接A
7、RNCO200XT后的接头,钨钴系列硬质合金磨损套管最严重。不焊耐磨带的钻杆接头不仅自身被磨损,而且也严重磨损套管,其机理是接触面积增大和钢对钢的磨损系数大,不焊耐磨带的钻杆接头磨损远大于其它几种耐磨带。ARNCO100XT,ARNCO200XT和钨钴硬质合金耐磨带磨损率大致相当。ARNCO200XT与硬质合金磨损率稍大于ARNCO100XT和硬质合金。,深探井超深探井套管磨损严重 表1列出了近年来我国部分重点深探井套管磨损复杂事故情况。 7口井重点深探井出现了7次套管磨损事故 据5口井的井下复杂损失时间统计,平均每口井损失43天,套管柱设计与防护,表1 近年来我国部分重点深探井套管磨损情况,
8、套管柱设计与防护,泥浆出口安放磁铁器收集铁屑 铁屑量及形状分析: 粉状铁屑:研磨损 弱 丝状铁屑:切屑磨损 强 最大可能为接头碳化钨磨耐磨环引起 扁平碎片:刮切磨损 最强,套管柱设计与防护,套管柱设计与防护,腐蚀条件下的套管、油管设计 (1)按NACE标准和试验审查程序选用油套管 (2)严格评价多组分诱导腐蚀:CO2:失重腐蚀H2S:应力龟裂、失重 (3)对确切知道腐蚀组分或低含量腐蚀性组分,按用普通钢,但降低应力水平和选用低钢级、厚壁,套管柱设计与防护,单一组分腐蚀钢种选择 H2S:应力龟裂 优选L80 次选:T95、C100、C110 温度高于800C时,P110 温度高于1100C时,Q
9、125 H2S:失重腐蚀始终存在 CO2:失重,高铬钢系列 油管最大流量限制 依国际公认技术条件,普通低合金钢油管内干气流速:14m/s 相当于3 1/2”油管,壁厚7.34mm,允许日产量为31万m3,套管柱设计与防护,环空充填液 拟订环空充填液标准 任何环空存留钻井重泥浆均有害 油管油套环空: 加重料沉降+油管 铁矿粉或重晶石在油管外壁和套管外壁形成坑点腐蚀 其它泥浆组分腐蚀 最简易可靠办法:充PH11-12淡水配制的烧碱水 套管外环空 加重料沉降:同上地层水流入引起腐蚀 温度高于800C时,P110 温度高于1100C时,Q125,-17.8 37.8 93.3 148.8 温度(0C),-17.8 37.8 93.3 148.8 204.4 温度(0C),谢谢各位专家!,