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1、30国 外 石 油 机 械第10卷第6期NEO公司的分支井技术与工具李东阳 译邹连阳 校 周永霞 审校(北京石油机械厂)(北京石油勘探开发研究院)摘 要NEO公司的分支井工具能够在2级到5级的分支井解决新井预铣窗口的定向问题,以及大斜度井中完井工具的正确定位问题。此外,在新井和老井中快速可靠地重新进入是系统的关键。该公司的技术与工具基于专利技术,使用一个键来确保分支井工具能在井下以较少的时间定位和定向,并具有很好的可靠性。主题词 分支井 钻井系统 工具概 述近十年来,水平井钻井在油气生产以及相关经济中表现出
2、惊人的发展。最近几年水平钻井的成功导致了多分支井技术的发展,即在一个主套管中设置多个水平或者定向分支井。早期的分支井系统只是在裸眼或者套管中侧钻,分支井没有回挂在主井眼上。这些系统相对便宜,通常不能重新进入,限制了操作者将来的修井、洗井或上增产措施,可能妨碍油井最大限度的开采。对这些井适用的完井方法几乎没有。由于上述原因,目前的趋势是套管悬挂回接分支井(见图1),能够在以后有选择的重新进入这些分支井,从而使操作者增加了完井措施的选择性。此外,分支井的回接安装使油藏工程师能充分利用可得到的扩展的油藏渗流油系。简单地
3、说,任何可以预见的渗流结构都可以进行回接。这使得通过在单井使用大量完井手段,最大限度的开采原油。通过降低油田开发成本,使经营者在短时间内受益,同时通过最大程度的提高采收率,而长期受益。除降低钻井成本外,分支井还有以下许多优点:1.改善产出状况;2.减少地面设施的占地面积;3.提高蒸汽吞吐的效果;4.减轻水和气的锥进;5.减少产出液流到井筒的时间。为了达到上述目的,分支井的完井必须能够保证快速、可靠、经济和可选择的重新进入。2级到5级分支井完井的成本和复杂性必须减少,才能发挥分支井的最大的潜能,而这只能通过使完井装
4、备与钻井装备协调一致来实现。石油工业必须克服钻井装备与完井装备缺乏兼容性这一障碍,才能使分支井在水平井中广泛应用。在过去5年里,在世界范围内数以千计的套管侧钻(通常分类为2级,见图1)得到实施。其中几百口分支井被回接到套管,分类为3级。这些井的大多数其套管侧钻斜度不大于30°,这些分支井没有设计成可重新进入。现有技术能够快速、经济和可靠地完成这样角度的分支井。然而,完井技术并没有像钻井技术那样表现出快速地进步。导致这种不平衡的一个主要原因是只有几家公司能提供用于钻井、完井的配套多分支井设备。此外,这些设备的安装成
5、本使得一1999年12月NEO公司的分支井技术与工具31些低产井很不经济。石油工业面临的挑战是研制低成本钻井、完井、修井系统,使其通过钻分支井来节约成本和获得效益,尤其是角度高达90°的分支井。这些带预铣窗口的新井的多分支井所表现出来的问题包括:1.昂贵的完井成本;2.在井斜较大的情况下,从井口旋转套管很难对正窗口;3.完井工具的安装与定位;4.快速、可靠的可选择重新进入分支井的能力;5.金属切屑堵塞控制键槽。NEO公司在新井的应用TM上研制了称为StarGate的多分支井系统来解决上述新井中的问题。这个系统的目
6、标是将多分支井安装在不需要密封接头的地质中。这个图1 分支井分类系统为了安装完井工具而使每个窗口独立工作,使得定位和固定过程快速、可靠。通过提供与标准组件构成的标准完井设备相适应的设备而使该完井装置成本大大降低。由于不需要旋转整个套管来定位窗口,使得工具能够在井斜较大的井中快速、简单的重新进入。在大角度井中,从经济方面考虑,它对低产井是非常合适的。从1987年以来的十余年来,NEO公司主要从事分支井技术与工具的研制与开发。开始取得裸眼井的专利权是在1988年,用于有套管的老井的工具是在1992年。在最近两年里公司
7、同期开发的3级分支井应用超过50例。通过一些公司的广泛应用,使得它的知名度在世界范围内得到推广。公司持续努力发展其技术,用于6级分支井的技术与工具将于明年中期完成。使用连续油管的工具也将开始研究。TMStarGate多分支井系统TM1.StarGate钻井系统TM用于2级分支井的StarGate钻井系统的组成包括:①双重键窗口(见图2);②可收回造斜器;③送入工具。TM用于3、4级分支井的StarGate钻井工具除上述三项外还包括:32国 外 石 油 机 械第10卷第6期图2 双重键窗口①回接悬挂器;②送入工具;
8、③注水泥工具。可选择的工具包括:TM①窗口移动装置(见图3);②StarTracker重新进入工具(见图4)。图3 窗口移动装置TM2.StarGate完井工具产品TM包括①带键的钻铤;②StarDeflector转向器(见图5)。TM3.StarGate预铣工具在套管接头的预铣窗口两端有二个对置的键槽(见图2),当保持压力完整的时候,每一个窗口有一个复合插入物使水泥活塞
