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文档简介
煤层气水平井套管扶正器的使用技术一、作用1、保证套管居中度在水平井中,套管如果不能居中,可能导致固井水泥环厚薄不均。扶正器可以使套管在井眼中尽量保持居中位置,保证水泥均匀地分布在套管与井壁之间,提高固井质量,从而有效封隔煤层与其他地层,防止煤层气窜流等问题。2、减少套管磨损在下套管过程中,套管与井壁岩石之间会产生摩擦。扶正器可以减少套管与井壁的直接接触面积,降低套管的磨损程度,延长套管的使用寿命,确保后续煤层气开采过程中套管的完整性。3、降低施工难度有助于套管顺利下入井眼,尤其是在水平段,井眼轨迹复杂,扶正器可以使套管沿着设计的井眼轨迹平稳下入,减少遇阻、遇卡等复杂情况的发生,提高下套管作业的效率。二、类型选择1、弹性扶正器由弹性材料制成,具有一定的弹性变形能力。在通过较小井径的井段时,弹性扶正器可以适当压缩,而在较大井径的井段又能依靠自身弹性恢复原状,从而保持对套管的扶正作用。这种扶正器适用于井径变化不大的井段。2、刚性扶正器一般由金属等刚性材料制成,具有较高的强度和稳定性。它能提供较大的扶正力,适用于对套管居中度要求较高、井眼条件相对稳定的井段。3、滚轮扶正器其特点是在扶正器本体上安装有滚轮。在下套管过程中,滚轮可以在井壁上滚动,既能起到扶正作用,又能进一步减少套管与井壁之间的摩擦力,尤其适用于长水平段或者大位移水平井的下套管作业。三、扶正器安装位置和间距1、位置在水平井的直井段、造斜段和水平段都需要合理安装扶正器。在直井段,通常在套管柱的一定间隔位置安装扶正器,以保证套管垂直下入;造斜段需要根据井眼曲率和造斜角度合理布置扶正器,确保套管能够顺利沿着造斜轨迹下入;水平段则需要更密集地安装扶正器,以保证套管在水平方向上的居中。2、间距间距的确定需要考虑多种因素,如井眼直径、套管尺寸、地层特性等。一般来说,在直井段和造斜段,扶正器的间距可以相对较大,而在水平段,由于对套管居中度要求更高,间距通常较小,一般在1-3根左右,具体数值需要根据实际情况进行计算和优化。四、确定扶正器数量和间距的方法:1、扶正器数量的确定①基于经验公式有多种经验公式可供参考。例如,根据井眼直径与套管直径的差值、井眼曲率等参数来计算大致需要的扶正器数量。一般来说,差值越大、井眼曲率越大,所需扶正器数量越多。②考虑地层特性不稳定地层段,如易坍塌、易缩径的地层,为了确保固井质量和套管的稳定性,应适当增加扶正器的数量。对于煤层等特殊地层,由于其对固井质量要求高,也需要多布置扶正器。③参考井眼轨迹复杂程度在大斜度井、水平井中,井眼轨迹复杂,如造斜段、水平段需要比直井段布置更多的扶正器。特别是在水平段,每根套管可能都需要安装扶正器,以保证套管始终处于居中位置。④依据固井质量要求如果对固井后水泥环的质量要求极高,例如要求形成均匀、连续且厚度符合特定标准的水泥环,那么需要大量布置扶正器来确保套管与井壁之间的间隙均匀,从而为水泥浆的均匀分布创造条件。2、扶正器间距的确定①直井段在直井段,井眼相对规则,扶正器间距可以相对较大。通常情况下,间距可设置在1-3根套管左右。然而,如果直井段较长,为了保证套管的垂直度和稳定性,也可以适当缩小间距。②造斜段造斜段的井眼曲率不断变化,扶正器间距需要根据井眼曲率进行调整。在曲率较小的造斜段,间距可在3-5根套管;而在曲率较大的区域,间距可能需要缩小至1-3根套管,以确保套管能够顺利沿着造斜轨迹下入。③水平段水平段对套管居中度要求最高,间距通常较小。一般来说,间距在1-3根套管左右。对于一些特殊的煤层气水平井,为了达到更好的固井效果,间距甚至可以更小,如每隔1-2根套管就安装一个扶正器。五、使用扶正器可能出现的问题及解决方案(一)可能出现的问题1.
扶正器损坏在运输、存储或安装过程中,扶正器可能会受到外力撞击、挤压等情况,导致其结构变形或损坏,影响其扶正效果。在复杂的井眼环境中,如存在硬地层、岩屑堆积等情况,扶正器在通过这些区域时可能会被刮擦、磨损,甚至出现局部破裂。2.
扶正器脱落如果扶正器的安装质量不过关,例如安装不牢固或者固定装置失效,在套管下入过程中,扶正器可能会从套管上脱落。长时间的井下作业过程中,由于受到温度、压力等因素的影响,固定扶正器的部件可能会出现松动,从而导致扶正器脱落。3.
影响通井作业在进行通井作业时,如果扶正器的外径设计不合理或者安装位置不当,可能会导致通井工具通过困难,增加通井作业的难度和风险。(二)解决方案1.
针对扶正器损坏在扶正器的运输和存储过程中,采用专门的防护包装,避免其受到外力撞击。在施工现场,对扶正器进行定期检查,一旦发现有变形或损坏的扶正器,及时进行更换。对于复杂井眼环境,可以选择强度更高、耐磨性更好的扶正器类型,如采用特殊合金材料制作的扶正器。同时,在施工前对井眼进行充分的预处理,如进行井壁修整、清除岩屑堆积等,以减少对扶正器的损害。2.
针对扶正器脱落提高安装人员的技术水平和责任心,严格按照安装操作规程进行扶正器的安装,确保安装牢固。采用多重固定装置,如增加焊接点、使用高强度螺栓等,提高扶正器与套管连接的可靠性。定期对井下扶正器进行检测,例如利用井下成像技术或者其他检测手段,及时发现存在脱落风险的扶正器,并采取相应的措施进行修复或更换。3.
针对影响通井作业在设计扶正器时,充分考虑通井工具的尺寸,合理设计扶正器的外径,确保通井工具能够顺利通过。在确定扶正器的安装位置时,避开可能对通井作业造成影响的关键部位。如果在通井过程中发现扶正器影响通井作业,可以根据实际情况,对扶正器进行局部调整或者更换尺寸合适的扶正器。综合考虑因素除了井段类型外,还需综合考虑套管尺寸、地层压力、钻井液性能等因素。套管尺寸越大,可能需要更密的扶正器间距来保证居中度;地层压力高的区域,为了防止套管变形和保证固井质量,扶正器间距应适当缩小;钻井液性能较差(如携砂能力不足)时,也需要更密集地布置扶正器,以减少套管与井壁之间的摩擦。综上所述,在煤层气水平井下套管时使用扶正器在技术、经济和施工方面均具有较高的可行性。从技术角度,扶正器的作用原理明确,不同类型的扶正器适用于不同的井段
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