固井工具附件

固井工具附件一、尾管悬挂器尾管固井是一项风险高、技术复杂、施工难度大、质量要求高的特种固井作业。但由于尾管固井能节省大量套管和水泥等材料，多年来这种作业带来了巨大的经济效益，并且有效地改善了钻井条件。尤其在深探井和钻遇复杂地层的井，采用尾管固井已成为一种必备的工艺技术。尾管悬挂器就是将尾管悬挂在上一层套管柱底部并进行注水泥作业的特殊装置。1、尾管悬挂器的分类按类型可分为液压式、机械式和机械-液压双作用式三类。（1）机械式尾管悬挂器工作原理（见图10）1—调节环2—轴承3—弹簧4—反扣螺套5—花键轴6—中心管7—反扣接头8—密封套9—锥套10—卡瓦11—推杆12—卡箍13—滑套14—转环帽15—导向销钉16—转环17—剪销座18—销钉19—空心胶塞图10机械式尾管悬挂器（2）液压式尾管悬挂器工作原理（见图11）1—送入反螺纹接头2—回接筒3—中心管4—密封环5—尾管体头6—卡瓦7—液缸8—空心塞图11液压式悬挂器目前国外生产尾管悬挂器的几个主要厂家是：美国的TIW、贝克公司、哈里伯顿公司、威德福公司等，其生产的尾管悬挂器各具特色和优势。国外尾管悬挂器的尺寸，大到φ508mm×φ406mm，小到φ127mm×φ88.9mm，各种规格十分齐全。国外在发展和提高尾管悬挂器技术的同时，研制和开发了许多与尾管悬挂器相配套的各种附件和工具，如尾管回接工具，专用于封隔损坏套管或部分回接但不返至地面的回接尾管悬挂器，与尾管悬挂器相配套的尾管外封隔器和尾管内（采油用的）封隔器。这些工具、附件的研制和开发成功，为现代固井工作带来了很大的方便。2、国外尾管悬挂器技术进展随着石油工业的发展，钻遇深井和复杂井的机会越来越多，为提高复杂井条件下尾管悬挂器的座挂成功率及提高尾管固井质量，国外在80年代研制和开发出了许多具有特殊功能的各种新型尾管悬挂器，如封隔式尾管悬挂器、旋转尾管悬挂器、内藏卡瓦式双作用尾管悬挂器。（1）封隔式尾管悬挂器为能有效地提高易漏失地层和高压气层中的固井质量，同时阻断悬挂器处上下环空井段的压力传递和阻止环空气窜向上部运移，国外的几个主要厂商都研制和开发了封隔式尾管悬挂器。其最大的特点是在原普通机械式悬挂器的本体与回接筒之间增加一段封隔器短节。当悬挂器下放至座挂位置，先用普通机械方式完成正常的座挂、倒扣和注替水泥工作，然后给送放工具加压，通过送放工具上的座封挡块，将钻柱的重力传递到封隔器顶部，压紧封隔器的封隔单元封住套管环空，使锁紧机构锁死而实现封隔器永久座封，从而阻断隔器处上下压力的传递，阻止环空气窜向上运移，提高固井质量。当尾管需延伸和回接时，在管串中增加一个封隔器，以提高回接套管的固井质量或采用反循环固井。通常应用的封隔器有机械式和液压式两种。封隔器一般放在回接筒上面。（2）旋转尾管悬挂器为改善水泥的顶替效率，提高尾管固井质量，使尾管在注水泥过程中转动，美国Baker-Brown公司、TIW公司公司都分别研制了旋转尾管悬挂器。它们研制的机械式尾管悬挂器和液压式尾管悬挂器都保证在注水泥和泥浆顶替时能以3～10r/min的速度旋转尾管。当注水泥和顶替泥浆时，转动钻柱，通过与该型悬挂器相配套的2RH型送放工具带动尾管转动，从而改善顶替效果和提高固井质量。液压式旋转尾管悬挂器的区别仅是用液压方法使悬挂器座挂，使尾管旋转的结构及原理与机械式相同。最近，TIW公司在非密封轴承基础上，进一步开发出了一种用氟塑料、酰胺纤维树脂等材料组成的多层式的密封型承轴系统。测试表明，其承载能力和寿命都比普通的非密封型滚珠轴承好。（3）内藏卡瓦式双作用尾管悬挂器美国Lindsey公司为防止尾管悬挂器在入井过程中碰坏或碰掉卡瓦，尤其在大斜度井段和水平井段确保卡瓦安全顺利地抵达座挂位置，研究和开发了新的PS型卡瓦内藏式机械液压双作用尾管悬挂器。其最大的特点是卡瓦在座挂前始终藏在体内，入井时不会碰到井壁和上层套管，确保下套管作业的安全。悬挂器到达座挂位置后，可先用液压方式进行座挂，投球憋压；剪断液缸剪钉后，卡瓦从本体内伸出，通过下放钻具实现座挂。如果液压座挂失灵，则可采用机械方式进行座挂。同时兼备液压和机械两种作用的座挂方式，对提高悬挂器的座挂成功率有利。该型悬挂器的另一特点是改善了过水面积。一般悬挂器在本体部分因环空间隙限制，过水面积较小。而该型悬挂器除本体与套管间的环空中有较大的过水面积外，还能在本体内部过水，有利于水泥浆达到紊流顶替，改善顶替效率，提高固井质量。二、分级注水泥技术1、技术概况分级注水泥技术，它是利用一种可以打开并关闭的特殊接箍，在一口井中使注水泥施工分成二级或三级完成，该特殊接箍称为分级箍。采用分级注水泥技术，可以降低环空静液柱压力，减少水泥浆向地层漏失，防止高压油气层环空气窜，还可选择固井水泥和封固层段，从而减少地层污染和节省水泥用量，并降低固井成本。分级注水泥工艺有两种类型：双级注水泥、三级注水泥，目前最常用的是双级注水泥工艺。2、国外分级箍发展情况分级箍是较定型产品，国外生产厂家主要有贝克、道威尔、哈里伯顿公司。分级箍按作用方式分为机械（重力塞）式、液压（压差）式、机械-液压双作用式。国外公司在普通分级箍的基础上，研制出一批新型的分级固井接箍，主要有：（1）机械式封隔器分级箍。它保留了原有分级箍所有的特征和优点，并增加了一个橡胶封隔器来代替常规的一个或多个水泥伞，分级箍和封隔器可以分体安装。它的主要适用于高压气层与漏失层、漏失层以上井段的固井施工。（2）膨胀封隔器分级箍。它是一种组合型多级固井工具，具有分级箍的性能和优点，同时能使封隔器的橡胶件膨胀，用来封隔套管与井眼之间的环形空间；这种封隔器分级箍作为一个整体联接在套管柱上。（3）敞开式分级箍。它不需要钻胶塞和塞座；可以对油井进行任何次数的注水泥，增加了固井的灵活性；分级箍可以重复打开，进行压力试验、挤水泥和对初级固井质量进行测试。（4）三级固井工具。技术套管和生产套管采用三级固井工艺在国外的钻井和完井中已较普遍，这种工艺有利于深井全井段固井以及对相距较远的两个地层进行选择性固井。在三级固井中，使用两个基本分级箍和一套专用的三级固井专用胶塞。3、国内分级固井应用情况我国生产分级箍（双级箍）是从1988年开始的，首先在华北油田生产出φ139.7mm分级箍，目前生产厂家有大庆、辽河、胜利、华北、中石化石油钻井研究所。国内生产的分级箍设计性能都达到了国外先进水平，但井下工作的可靠性有待提高。4、建议(1)在提高国产分级箍可靠性的基础上，积极推广应用国产分级箍进行分级固井。(2)积极引进、研制和应用带有膨胀封隔器的分级箍，提高分级固井的效果。