产品详情
多级涡轮脉冲振动固井装置
分享到:
多级涡轮脉冲振动固井装置
产品详情

多级涡轮脉冲振动固井装置

1.简介

在地下钻井后,孔径大于套管直径,在套管外形成环空区域,在套管外环空指定范围内,注以水泥或用其它材料充填的过程叫固井。具体为通过套管将水泥浆注入井底,进入套管与井壁之间的环空内,直至达到设计高度。固井的目的是将套管和井壁的环形空间封固起来,以封隔油气水层,使套管成为油气通向井中的通道。固井过程中需要在套管柱的最下方安装涡轮式固井振动器,对水泥浆进行振动,以保证水泥自身密实且填实井壁上的凹陷处。

2.作用

振动固井技术可提高顶替效率,消除水泥石中的气泡、形成完好的水泥环,缩短候凝时间,防止固井后候凝“失重”时油、气、水窜,有利于提高两个界面的胶结强度,是提高固井质量行之有效的方法之一。涡轮式固井振动器具有结构简单、工作可靠的特点,在不同的固井注替排量下,具有振动频率可调节。从江苏油田现场试验应用表明,采用涡轮式固井振动器注水泥固井技术能够有效提高固井质量,为油气井有效开发提供了重要保障。

1)振动对水泥浆固化强度的影响

给水泥浆浆体中建立振动场,无论振动场强弱都能使水泥浆的固化强度提高,这与建筑行业中普遍使用振动设备加工混凝土预制件的原理相同。因为,振动能排除固井水泥浆中的气泡,使水泥浆得到充分水化,而且密度均匀,有利于在油水井套管环空中形成坚硬而完整的水泥环。前苏联乌发石油研究院科技人员通过室内试验.证实了这样一种结论,即对水泥浆建立振动场,不论振动场强或弱,均可提高水泥石的强度。当作用在水泥浆上的振动频率为15Hz~175Hz,水泥石的强度能提高18%~20%。

2)振动降低钻井液粘度提高固井顶替效率

在广谱低频振动作用下,钻井液的切力降低20 %以上,利于提高顶替效率。试验表明,在频率为15~45Hz的振动场中,钻井液的粘度将下降20~30%,有利于清除套管外壁的钻井液膜和井壁的滤饼。在此振动频率范围内,只需5~15s就可以完全清除岩石试样表面的滤饼。

3)振动增加界面的胶结强度   

振动固井可以使胶结面的钻井液残留减少、顶替效率提高,密封承压能力大为提高,总体上界面胶结质量得到显著提高。美国科学家Coke做了两组试验,把水泥浆放入不同尺寸的同心管之间,一组振动一组不振动,待水泥浆固化后,分别在二组试验装置的上部用水加压。在未振动的一组中,当压力加至2.07MPa时,水泥与管子的胶结面开始渗漏。在振动的一组中,当压力加至16.5MPa时,胶结面才产生渗漏,说明振动确实增加了界面的胶结强度。

4)振动改变界面的胶结环境

振动固井可以改变水泥浆的顶替流态,其周向流速给井壁增加周向剪切驱动力,易于携带近井壁的泥浆和冲刷井壁上的泥饼,特别在不规则井径处以及对因套管偏心造成的窄边的泥浆顶替,效果将会更加明显;结合轴向流的轴向驱替,形成周向流携带与冲刷和轴向流的轴向驱替联动作用,可大幅提高顶替效率。因其增加了主流对井壁的接触面积,有利于在较低流速下有效清除钻屑和泥浆。

5)下套管时如遇砂卡,可接泵循环,振动可解卡。

3.工作原理

涡轮式固井振动器安放在套管柱最底部即引鞋的上方浮箍的下方,在注水泥前循环钻井液,流体通过承托盘斜孔,作用于心轴上的叶栅,使叶片带着偏心转子旋转,将产生作用在套管柱上的周期性载荷,套管柱在这个周期性载荷(激励)作用下,产生振动,振动波从井底向上传递,进而在整个环形空间形成振动波场,在振动波的作用下,套管柱和钻井液产生振动,振动波冲刷套管柱和井壁上的泥饼、改善钻井液的流变性能,使钻井液易于流动,从而提高顶替效率,利于水泥环与套管柱和井壁胶结,为提高固井胶结质量奠定基础。

image004.gif

4基本参数

139.7mm涡轮式固井振动器的各项特性基本参数如下表所示:

项   目

特性参数

参考值

外形尺寸

最大外径(mm)

139.7

长度(m)

0.7~1.0

工作参数

工作排量(L/s)

30

工作压力(MPa)

0.2~0.5

性能指标

频率(Hz)

10~45

振动范围(m)

0~2000

工作时间(h)

7~10

95mm、89mm侧钻井固井振动器的各项特性基本参数如下表所示:

项   目

特性参数

参考值

外形尺寸

最大外径(mm)

95(89)

长度(m)

0.7~1.0

工作参数

工作排量(L/s)

6~8

工作压力(MPa)

0.2~0.5

性能指标

频率(Hz)

10~45

振动范围(m)

0~2000

工作时间(h)

7~10

177.8mm、168mm涡轮式固井振动器的各项特性基本参数如下表所示:

项   目

特性参数

参考值

外形尺寸

最大外径(mm)

177.8(168)

长度(m)

1.3

工作参数

工作排量(L/s)

30

工作压力(MPa)

0.2~0.5

性能指标

频率(Hz)

10~45

振动范围(m)

0~2000

工作时间(h)

7~10

5内部结构

image006.jpg

2.涡轮叶片 4.承托盘 4a.承托盘上的固定槽 4b.倾斜孔5.偏心

6总装结构

image009.gif

7规格型号

规格

型号

适用井深

联接形式

177.8

GJZDQ6-7

2000m以上

7LGSC

168

GJZDQ6-65/8

2000m以上

65/8BTC

139.7

GJZDQ6-51/2

2000m以上

51/2LGSC

139.7

GJZDQ4-51/2

2000m以下

51/2LGSC

φ95

GJZDQ6-φ95

2000m以上

31/2UPTBG

φ95

GJZDQ4-φ95

2000m以下

31/2UPTBG

Φ89

GJZDQ6-31/2

2000m以上

31/2TBG

Φ89

GJZDQ4-31/2

2000m以下

31/2TBG

注:规格是套管直径;型号中的6、4是涡轮的级数;139.7、177.8是套管直径;95、89是小套管直径;联接形式是扣型。

8.操作方法:

1.使用前检查连接丝扣有无损坏,包装或护丝是否完好,确保振动器内无杂物落入。

2.涡轮式固井振动器必须安放在套管柱中浮箍的下部。

3.确保钻井液中无长纤维状物体,严防水、浆、灰有编制袋或者草等长纤维状物体入内。

4.下井前在地面先试验,确保转子旋转正常。(实验时手摸套管振感明显)。

5.在与套管连接时。杜绝用套管钳打在振动器本体位置,必须是打在接箍处,负责将导致振动器的损坏和失效。


铠圣石油机械

联系QQ:664796323
手机号码:13909877093
联系邮箱:664796323@qq.com