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井筒碎屑无处不在?斯伦贝谢SOLIDrill系统一扫而光

井筒碎屑无处不在?斯伦贝谢SOLIDrill系统一扫而光

碎屑在井口聚集会严重影响钻井和生产进度,导致作业成本大幅上升,严重了甚至会造成井控事故。为此,斯伦贝谢研发出了SOLIDrill系统,该系统独特的设计可以阻止碎屑在井口聚集,避免井控问题的发生。

来自 | Cameron
编译 | 于晓林

清除井眼碎屑是油气行业一直以来的目标,碎屑不仅会造成生产和HSE风险,还会导致作业成本上升,因而在油气行业目前的形势下,清除堆积或堵塞在井口的碎屑越来越受到重视。碎屑会严重影响钻井作业进度、延误生产,大幅增加作业成本。

钻井经理们一直在竭力保持井口清洁,并寻找可以阻止钻井液和金属屑/水泥塞等碎屑残留在井口的方法。尾管悬挂器下入的同时,碎屑开始沉积,问题就出现了。当水泥通过立管返回时,碎屑或碎片沉积在井口及其下入台肩上。此外,碎屑还有可能刮伤经过的弹性体密封元件,导致井控出现问题。密封装置、抗磨衬套和防喷器测试仪都会受到碎屑影响。

定期清除井内碎屑是十分必要的,但有时为了加快钻井进度并不能定期清理。碎屑循环到地面的过程中,从套管内部移动到井口,井径增大,碎屑返速减小,碎屑就在井口沉积下来,这是井口碎屑沉积的主要原因之一。

风险与成本同步上升

无论是在陆地还是海上钻复杂结构井,井口系统的安装过程及其作业性能都会受到钻井液或其它碎屑残留物的影响,严重了甚至需要进行修井作业。事实上,根据运营商的反馈,井内碎屑引发的安装问题时有发生,这会导致非生产时间(NPT)增加,成本急剧上升。对于那些新作业人员作业或使用新钻机的新井来说,NPT成本可能会增加一倍。

例如,钻井操作人员接到呼叫,得知采油树不能完全下入到油管悬挂器/紧凑外壳上。测量过后,作业团队确定油管悬挂器已经锁定在壳体上但有一定的倾斜。之后48小时内,对连接器进行改进、重安装和测试。虽然运营商对油服公司的快速响应及有利支持赞誉有加,但初次安装失败还是花费了运营商两天的时间。如果不是密封组件顶部的碎屑作怪,上述情况完全可以避免。

碎屑,对不准问题的元凶

套管悬挂器没有准确下入会导致井口安装故障,进而导致密封装置失效或密封装置泄漏。悬挂器不居中,井筒装卸台上碎屑沉积引发的着陆不稳都有可能导致密封装置和油管悬挂器泄漏。对于小斜度井眼来说,悬挂器对准和居中出现问题,风险更大。

虽然为了降低安装、修井和生产风险,油田上也使用清洗工具来清除碎屑,但往往要耗费大量的时间和成本。现场有这些工具的清单,但并不能保证这些工具能够随用随到。使用油管悬挂器外偏置锁环后,碎屑就会常年在环后积聚和固化。

碎屑中微碎屑,重中之重

观察岩屑影响与装置无法对准之间的关系,如果油井的每个套管段需要1小时清除岩屑并将井口冲洗干净,需要30分钟在井口上将井口对准,那么10口井就要花费25小时来避免悬挂器安装问题的出现。考虑到很可能其中一口井并没有安装好,那么再增加5小时的作业时间,NPT增至30小时,这样每口井的费用就会高达625,000美元(下图)。

井筒碎屑无处不在?斯伦贝谢SOLIDrill系统一扫而光

井筒碎屑无处不在?斯伦贝谢SOLIDrill系统一扫而光

新型井口,减少故障

新型井口设计适用于来自一个系统的各种井身结构,可以保证悬挂器准确下入,并能显著降低碎屑在井口聚集的风险,进而最大限度地减少停机时间。而且采用这种设计后,不再需要冲洗工具。

Cameron的SOLIDrill模块化紧凑型井口系统能够较好地容忍碎屑和对不准情况的出现,该系统并不是将油管悬挂器安装在套管悬挂器密封装置的顶部,而是安装在其专用的下入台肩上。该系统的肩部有一定的角度,能够阻止碎屑聚集;系统中也没有可能积聚污物或金属碎片的平肩或平凹槽的存在。因此,下放密封装置和油管悬挂器前无需清除岩屑、冲洗井口。井口也采用了类似的倾斜凹槽和下入台肩设计,这样碎屑就无法在井口聚集。

新的井口系统可以简化工作。该井口系统使用外偏置锁环,因此,环后几乎没有空间可以堆积、固化碎屑。一旦释放上紧弹簧,锁环向内收缩,在其特有护颈(下图)的作用下,将来的修井作业会很容易。

井筒碎屑无处不在?斯伦贝谢SOLIDrill系统一扫而光

井口配有自对准悬挂器、位置指示器,且具有易居中的特点,因而井口安装更加方便可靠。套管悬挂器有一个可选式临时锁定机构,该机构能够帮助固井作业顺利进行。该系统中还有一个锁环可以避免固井期间悬挂器发生移动。

多功能设计,延长运行时间,降低成本

SOLIDrill系统增加了作业人员精确下入套管和油管悬挂器的可能性,并能够防止碎屑进入井口。悬挂器和密封装置的肩部都有一定的角度,可以阻止污物、金属屑和水泥塞等碎屑的沉积。这有助于减少钻井和生产过程中的停机时间。该系统的设计标准、灵活,能够减少筹备时间和库存成本,在陆地或海上油田均可使用。

极端工作条件下,提高安全性和效率

SOLIDrill系统适用于严苛的工作条件,工作压力可达10,000psi(68.9MPa)。通过减少BOP连接、井口穿越装置(无止动螺钉)以及过BOP或BOP分流器作业的数量,SOLIDrill系统可有效减少钻时。

创新设计,防止悬挂器倾斜

SOLIDrill系统增加了井口套筒(将套管固定在指定位置)的数量,因而减轻了施加压力时的楔入问题,进而降低了悬挂器倾斜的可能性。并且由于井口安装在其专用下入台肩上,因此不用从上部的穿越装置观察其是否安装好。

操作灵活

SOLIDrill系统功能多样,因而限制了昂贵定制设备的使用。它可以以最少的工具适应不同井身结构和各种完井结构(包括具有ESP电缆穿越器的单层和双层完井)。油管悬挂器和下入工具总成可以离线组装和测试,能够在不中断连接的情况下安装和测试所有控制管线,从而节省钻时。

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白矾
石油圈认证作者
毕业于中国石油大学(华东),油气井工程硕士,长期聚焦国内外石油行业前沿技术装备信息,具有数十万字技术文献翻译经验。