【摘要】：隨著國際上越來越多的油田相繼進(jìn)入開發(fā)后期,在油氣開采上面臨著諸多相似的難題。不少油井產(chǎn)量大幅下降,水淹嚴(yán)重、套管損壞、油層構(gòu)造復(fù)雜、井下事故等問題阻礙著人們對油井的正常開采。我國的高含水井、工程報(bào)廢井等“老井”、“死井”的數(shù)量也在逐年增加,這極大的阻礙了我國對石油資源進(jìn)行有效的開采利用,同時增加了油氣的開發(fā)成本。其中許多報(bào)廢井仍然具有很高的開采價(jià)值,如果對其進(jìn)行有效的二次開發(fā)將會在很大程度上緩解我國資源緊張的問題,有利于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前,套管內(nèi)側(cè)鉆開窗技術(shù)很好的解決了各大油田在油井開采的中后期面臨的諸多難題。它不僅可以用在后期修井、完井上,同時使得許多停產(chǎn)的報(bào)廢井可以進(jìn)行再次開發(fā)利用。其中,二十世紀(jì)九十年在國外興起的連續(xù)油管鉆井技術(shù)被廣泛使用于修井、鉆井、完井等方面。連續(xù)油管(Coiled Tubing)為一條等徑、無接頭的長彎曲管。它可以進(jìn)行多次起下作業(yè),同時能夠?qū)谄饎討B(tài)密封作用,而且連續(xù)油管能夠承載很高的壓力,它的滾筒式設(shè)計(jì)可以節(jié)約大量的空間,減小了設(shè)備運(yùn)輸費(fèi)用,使得鉆井變得愈發(fā)高效。連續(xù)油管鉆井技術(shù)相比于傳統(tǒng)的套管內(nèi)開窗技術(shù)更加實(shí)用,它的欠平衡壓力鉆井系統(tǒng)可以減小對油層的破壞,鉆井液的循環(huán)系統(tǒng)可以明顯減少起下鉆次數(shù),一定程度上降低了作業(yè)的危險(xiǎn)性。連續(xù)油管技術(shù)的智能化、自動化發(fā)展,使其更便于控制和數(shù)據(jù)測量,可以完成常規(guī)方法所不能完成的任務(wù)。連續(xù)油管鉆井技術(shù)的這些特性決定了它非常適合于小井眼鉆井和老井開窗作業(yè)。連續(xù)油管開窗側(cè)鉆技術(shù)主要包括水泥塞開窗側(cè)鉆技術(shù)、水泥環(huán)內(nèi)置造斜器開窗側(cè)鉆技術(shù)、造斜器開窗側(cè)鉆技術(shù)和磨蝕流體噴射開窗側(cè)鉆技術(shù),本文將針對起下鉆次數(shù)少,使用率較高的造斜器開窗技術(shù)進(jìn)行研究。側(cè)鉆開窗中,在經(jīng)過鉆頭與巖石和套管的磨削才能形成窗口和新的井眼,這一過程決定了整個開窗的成敗與否,鉆頭在此時會受到造斜器、套管以及巖層等各方面的作用力,因此對鉆具組合的進(jìn)行全面的受力分析尤為重要,本次研究擬選在外徑139.7mm的套管內(nèi)進(jìn)行連續(xù)油管造斜器側(cè)鉆開窗,結(jié)合實(shí)際要求做出以下幾個方面的研究：(1)加深對連續(xù)油管側(cè)鉆開窗技術(shù)工藝的研究。根據(jù)連續(xù)油管的工作特點(diǎn),對連續(xù)油管側(cè)鉆開窗的各項(xiàng)工藝流程進(jìn)行了詳細(xì)的學(xué)習(xí)。對開窗側(cè)鉆過程中的一些技術(shù)難點(diǎn)、細(xì)節(jié)處理和相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析。借鑒國外的先進(jìn)技術(shù),給出適用于連續(xù)油管開窗側(cè)鉆的工藝流程。(2)對連續(xù)油管、套管、造斜器進(jìn)行參數(shù)研究,分析其力學(xué)性能,選取合適的研究對象。重點(diǎn)對不同開窗銑鞋和擴(kuò)眼銑鞋的使用背景、功能、各自的特點(diǎn)以及使用個數(shù)進(jìn)行研究。通過分析開窗銑鞋和擴(kuò)眼銑鞋的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)對其側(cè)鉆時的扭矩、運(yùn)動的導(dǎo)向性、磨削的攻擊性的影響,來對其進(jìn)行參數(shù)選擇和設(shè)計(jì),使鉆具組合在能夠高效率穩(wěn)定的開窗的前提下,保證其耐磨性、抗沖擊性。(3)在給出合理假設(shè)的基礎(chǔ)上,建立局部和整體坐標(biāo)系,用以模擬銑鞋在磨削套管時發(fā)生的轉(zhuǎn)動和平移,計(jì)算剛性模型下開窗銑鞋和擴(kuò)眼銑鞋的運(yùn)動軌跡。建立兩個銑鞋的三維實(shí)體模型,對實(shí)體模型的點(diǎn)分布進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。建立鉆具組合運(yùn)動和受力的物理模型,分析兩者在運(yùn)動過程中與套管和巖石的接觸面以及相應(yīng)的接觸力,對兩個銑鞋的組合進(jìn)行了詳細(xì)的受力分析,計(jì)算出開窗銑鞋和擴(kuò)眼銑鞋在所處運(yùn)動軌跡上每一位置時與套管、巖石以及與造斜器之間的扭矩值曲線。分析扭矩曲線的變化規(guī)律和窗口形狀,改進(jìn)造斜器并計(jì)算扭矩,設(shè)計(jì)出更加合適的開窗方案。研究表明,選擇合適的側(cè)鉆井和開窗位置是連續(xù)油管側(cè)鉆開窗的前提條件,對開窗各項(xiàng)流程中細(xì)節(jié)的把握決定了整個開窗過程的成功與否。對各項(xiàng)開窗工具的結(jié)構(gòu)參數(shù)要進(jìn)行合理的設(shè)計(jì),才能既減小對造斜面的破壞,又具有較好的導(dǎo)向性和穩(wěn)定性。通過對開窗銑鞋和擴(kuò)眼銑鞋進(jìn)行扭矩計(jì)算,發(fā)現(xiàn)鉆具組合在開窗初期的扭矩值較大,且總扭矩隨著開窗銑鞋的前進(jìn)有一個快速減小直到相對平穩(wěn)的過程,中途隨著擴(kuò)眼銑鞋的加入,總扭矩會有一個小幅度的增加。針對其扭矩變化規(guī)律,我們對側(cè)鉆初期造斜面的角度進(jìn)行了合理的調(diào)整。通過計(jì)算發(fā)現(xiàn),這一改進(jìn)可以有效的解決鉆具組合扭矩較大的問題。同時,通過對比調(diào)整前后的窗口大小驗(yàn)證了該方案的可行性,并在磨削最大窗口寬度的造斜面處加入了一段豎直面,擴(kuò)大了有效窗口的長度,有利于后期的鉆井過程。最終獲得一個完整的多折面造斜器的參數(shù)圖,該造斜器在減小初期扭矩、增加有效窗口長度以及減少切削時間等方面起到了一定的作用,對現(xiàn)場施工有很好的參考和指導(dǎo)意義。
【圖文】：

最開始套管開窗中使用的多趟式的單一開窗銳鞋需要經(jīng)過多次起下鉆，使得逡逑開窗過程非常麻煩，，而且會對連續(xù)油管造成較大疲勞損傷。現(xiàn)在，連續(xù)油管造斜逡逑器開窗一般使用多個銳鞋串聯(lián)的鉆具狙合，如下圖３－１所示。選擇}D合式銳鞋，可逡逑Ｗ做到安裝斜向器、開窗、擴(kuò)眼、磨平窗口一次性完成。不僅保護(hù)了連續(xù)油管，逡逑節(jié)約時間，免去了多次起下鉆的麻煩，而且可Ｗ得到高質(zhì)量的窗口。逡逑多個拑鞋的鉆具組合中，底端的銳鞋作用最為關(guān)鍵，不僅要直接在套管上磨逡逑削出窗口，還要在底層中鉆進(jìn)一定距離；西瓜皮銳鞋一般是在底端就鞋開出窗口逡逑之后繼續(xù)磨削，它主要用于加長己開的窗曰大小，尤其是窗口上部；而最上方的逡逑銳鞋作用一般是將窗口磨平，便于裸眼鉆井鉆具組合進(jìn)行下一步打井。材質(zhì)和結(jié)逡逑構(gòu)不同的磨鞋

圖３－２國外一些油田連續(xù)油管開窗使用的金剛石錦鞋逡逑Ｆｉｇ３－２邋Ｓｏｍｅ邋ｍｉｌｌｓ邋ｆｏｒ邋ｃｏｉｌｅｄ邋扣ｂｉｎｇ邋ｗｉｎｄｏｗ邋ｕｓｅｄ邋ａｔ邋ｓｏｍｅ邋ｆｉｌｅｄｓ邋ａｂｒｏａｄ逡逑
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE921.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2563473