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振动固井成果汇报

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振动 成果 汇报
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井下振动固井技术研究与应用2012年 10月江苏石油勘探局钻井处汇报内容一、项目概述二、项目取得的主要成果三、项目技术创新点四、经济效益及应用前景五、存在问题与建议一、项目概述开展《井下振动固井技术研究与应用》(项目编号 要目的是防止复杂地层的气窜和水窜,提高水泥与套管、地层的胶结质量 , 同时也填补了江苏油田固井技术上的一项空白。 该项目对井下振动固井相关技术展开研究,在综合现有振动固井方案的基础上,并结合涡轮工作的基本原理和江苏油田的固井现状,首次提出了一种新型井下涡轮式振动固井方案。设计研制出了新型涡轮式井下振动装置,并求出了该装置在固井时最佳振动频率对应的理论排量为 20l/此来指导现场施工,技术指标达到合同的规定。成果 1 绘制了一套新型涡轮式振动固井装置设计图纸 。新型涡轮式井下 振动固井装置装配图 新型涡轮式井下 振动固井装置部件图二、项目取得的主要成果项目 通过对振动固井装置机械结构设计、振动波在井眼介质中传递规律和振动沿套管传递规律等方面开展深入研究,在振动固井研究方面取得了以下几方面成果:成果 2 依据设计图纸,实验阶段加工 10套振动固井装置。带 6个倾斜孔的承托盘5叶片的不带偏心块的涡轮单元二、项目取得的主要成果成果 3建立了不同条件下套管在井眼中振动分析模型,对套管纵向、横向振动理论进行深入分析,导出了不同频率下振动波沿套管传递(衰减)规律。套管受到横向分布激励力作用时的运动方程 : 4242 , A f x   依据边界条件,可得方程解为: 21 12 21221112, r xy x t l l  套管 力学 模型二、项目取得的主要成果不同激励力大小的振动 结果分析在对应的频率和激励力一定时 4 6 8 10 12 14 16 18套管位置(m)套管横向位移(率1 0 H z , P = 1 8 7 . 7 N 频率1 5 H z , P = 4 2 2 . 3 H z , P = 7 5 0 . 8 N 频率2 5 H z , P = 1 1 7 3 . 1 4 6 8 10 12 14 16 18套管位置(管横向位移(m)频率30=率35=率40=0 → 25加时,套管振动强度逐渐减弱频率 25 → 35加 时,套管振动强度逐渐增加频率 35 → 40,套管振动强度相差不大10目取得的主要成果现场应用分析 —— 以“ 沙 19 为例套管横向振幅(1234567890 500 1000 1500 2000 2500横向振动沿套管传播规律从 1650m~ 800动 衰 减区。套管受拉,振幅小 、 阻尼小,振动较平缓,衰减较慢。从井底~ 1650动骤减区。振动强度最大,受 浮力 和 阻尼力最大,衰减最快。大概在距井口800m)二、 向振动理论分析套管纵向振动 力学 模型 套管纵向振动的微分方程 :222221( , ) ( , ) ( , ), 0 , 0( 1 , ) , ( , ) ( ) , 1 , 2, ,( , 0 ) ( ) , ( , 0 ) / ( )i i i i iu x t u x t u x ta d g x l tt x tu t k c u l t X t i nu x x u x t x                  受激励作用时的纵向振动方程 差分解:     ( , )2 ( , 1 ) 0 . 5 ( , ) ( , 2 )() i i i u k j u k j u k        ( , ) 22 ( , ) 5 ( , 1 ) 4 ( , 2 ) ( , 3 )() i i i i u k j u k j u k j u k 二、项目取得的主要成果套管纵向位移(00 1000 1500 2000 2500套管位置 (m)纵向振动沿套管传播规律从 1250m~600管轴向拉力大,振动能量减弱,在600m 左右的位置振动衰减到零。井底 ~ 2000动强度最大,振动强度衰减最快。从 2000m~ 1250动平缓 区。 拉力较大 ,振幅 减 小 、振动较平缓,振动衰减较慢。现场应用分析“ 沙 19为例二、 振分析在设计振动装置时, 应 避免其振动频率接近套管的固有频率,控制其频率与套管的固有频率有一定的差值 。以“ 沙 19数据 进行分析可得出。频率 转速 排量理论排量应 大致 控制在 20~40 l/ 防止套管发生共振 。可以通过改变振动 装置相关参数,防止共振的产生 。二、项目取得的主要成果成果 4 在江苏油田沙埝、码头庄等区块共试验 10口井,推广使用70口井。二、项目取得的主要成果目前在江苏油田共使用 80井, 66口井为常规定向井,井斜在 15° 33口,井斜在 30° 21口,井斜在 40° 12口; 14口为水平井。 水泥浆配方为江南 降滤失剂 +分散剂 + 适量消泡剂。 80口井的现场应用情况见下表:井 型 井斜 ° 井数(口) 固井质量常规定向井15° 33优30° 2140° 12水平井 14 优表 2用新型涡轮式井下振动固井统计表 振动固井装置80 目取得的主要成果成果 5固井施工采用新型涡轮式振动固井装置后,从固井质量看,声幅值均小于5%,第二界面胶结质量好于常规固井,固井质量为优。在水平井中应用更为明显,封固段声幅平均值在 4%以下,变密度测井曲线看,第二界面胶结质量好于常规固井。声幅测井曲线声幅平均值在 8%- 10%声幅测井曲线声幅平均值在 5%以下沙 19- 71井固井质量部分解释成果图沙 19- 68井固井质量部分解释成果图沙 19 19 两口井的固井质量解释成果图 看,同一区块,同一井段 ( 1790幅测井看,应用新型涡轮式井下振动固井装置技术固井质量明显好于常规固井二、项目取得的主要成果变密度测井变密度测井庄 13- 12井固井质量部分解释成果图庄 13- 16井固井质量部分解释成果图庄 13 13两口井的固井质量解释成果图 看,同一区块,同一井段 ( 2200密度测井看,应用新型涡轮式井下振动固井装置技术,第二界面胶结质量好于常规固井 。二、项目取得的主要成果变密度测井声幅测井曲线声幅平均值在 5%- 8%变密度测井声幅测井曲线声幅平均值在 5%以下陈 2平 3、 陈 2平 2井是江苏油田 陈堡 区块 陈 2断块的 两口水平井,从 两口井的固井质量解释成果图看,同一区块,同一井段( 2220幅测井曲线,变密度测井看,应用新型涡轮式井下振动固井装置技术,固井质量明显好于常规固井 。陈 2平 3井固井质量部分解释成果图陈 2平 2井固井质量部分解释成果图二、项目取得的主要成果韦 5平 3井固井质量部分解释成果图周 43平 4井固井质量部分解释成果图变密度测井声幅测井曲线声幅平均值在 8%密度测井声幅测井曲线声幅平均值在 5%以下韦 5平 3、 周 43平4井是 两口水平井, 从 两口井的声幅测井曲线,变密度测井看,应用新型涡轮式井下振动固井装置技术,固井质量明显好于常规固井 。二、项目取得的主要成果二、项目取得的主要成果永 80%以上%以下永 永 38永联会战”区块的两口井。从声幅测井曲线,变密度测井 , 同一井段( 3290用新型涡轮式井下振动固井装置技术,固井质量明显好于常规固井 。二、项目取得的主要成果联 8下联 联 38永联会战”区块的两口井。从声幅测井曲线,变密度测井看,同一井段( 3385用新型涡轮式井下振动固井装置技术,固井质量明显好于常规固井 。创新点1 2三、项目技术创新点12 形成了现场使用技术要求。结合涡轮工作的基本原理,提出了一种新型井下涡轮式振动固井装置方案。结合涡轮工作的基本原理,提出了一种新型井下涡轮式振动固井装置方案。1井下水力脉冲振动装置机械转子式水力翻板式吸球式自激式优点• 井下振动固井具有洗井、替浆过程中降低钻井液切力、强化紊流替浆效果,有利于水泥浆向窄边和“糖葫芦”井眼内渗入等优点,适用于各种注水泥工艺,不需要增加地面工具与设备。缺点• 目前井下振动装置存在频率可控性差、压力波动幅度小、可能出现注浆通道堵塞而导致装置失效等可靠性问题。对安全性要求极高的注水泥作业,现有装置的经济性、可靠性或脉冲振动特性控制等方面还不适用或存在不足。新型涡轮式井下振动固井装置是利用比较成熟的涡轮设计原理,进行简化和改进,在不同的固井注替排量下,具有不同振动频率。在满足其工作性能的前提下,保证装置结构的可靠和简单,避免在遇到大颗粒杂质卡转时,出现流道堵塞、憋泵等井下事故。偏心块涡轮式叶片承托盘倾斜孔承托盘上的固定槽偏心块三、项目技术创新点新型涡轮式振动固井装置已获得中石化专利。新型涡轮式振动装置由两类基本单元构成:( 1) 单作用振动单元 : 承托环与单作用转子组成。等同于涡轮定子,不安装偏心块,主要是用来产生扭转力矩。( 2)双作用振动单元 : 承托环与双作用转子组成。该等同于涡轮定子,安装偏心块,主要是用来产生扭转力矩、并同时提供产生套管振动的载荷(激励)。两类振动单元通过转子心轴公、母接头连接(传递扭矩,不传递轴向载荷)三、项目技术创新点形成了现场使用技术要求。2三、项目技术创新点四、 经济效益及应用前景通过该项目实施,取得较好的经济效益及社会效益。提高二界面封固质量后,延长了油井产油时间。新型涡轮式振动装置适应于大位移井、水平井、定向井和直井,从 装置 的可靠性,成本 (每套约 8000元) 投入出发,其应用前景十分广泛。根据现场应用情况说明,新型涡轮式振动装置固井中采用后,对提高固井质量效果明显 ,将对江苏油田以后的精细开发、分层开采,实现精细化开发管理具有重要的现实意义和重大的经济效益。604020801000二界面固井优质率100%固井二界面封固质量四、 经济效益及应用前景五、存在问题与建议新型涡轮式振动装置是在固井作业过程中实施的振动,为实现对候凝过程中的水泥浆实施脉冲振动 ,应进一步研制开发井口脉冲振动固井装置。汇报结束谢 谢!更多模板下载及 com
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