整體式半剛性扶正器、整體式彈性扶正器的研制與應(yīng)用

劉豐克

（中國石油川慶鉆探工程有限公司長慶固井公司，陜西西安 710200）

整體式半剛性扶正器、整體式彈性扶正器的研制與應(yīng)用

劉豐克

（中國石油川慶鉆探工程有限公司長慶固井公司，陜西西安 710200）

在油田開發(fā)過程中，應(yīng)用套管扶正器是提高水平井、大斜度井套管居中度的重要技術(shù)措施。針對常用套管扶正器使用過程中存在的問題，急需研制出操作簡單、扶正效果好的整體式半剛性扶正器和整體式彈性扶正器。通過扶正器技術(shù)分析、技術(shù)參數(shù)制定、材料優(yōu)選、加工工藝分析和單件試制、室內(nèi)評價實驗及固井現(xiàn)場實驗的有效開展，使得各項技術(shù)達到相關(guān)標準設(shè)計要求，從而有效解決了相關(guān)技術(shù)難題，具有很好的應(yīng)用前景。

套管扶正器；半剛性；固井

目前在用的螺旋樹脂扶正器、編制扶正器存在一定的使用瓶頸，無法滿足套管在井眼中居中度要求，給后續(xù)完井工藝帶來了一定的影響。因此，急需研制出操作簡單、扶正效果好、應(yīng)用范圍廣的整體式半剛性扶正器和整體式彈性扶正器，有針對性地解決水平井和叢式井套管居中難題，提高環(huán)空泥漿頂替效率，滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的技術(shù)需求。

1 套管扶正器使用現(xiàn)狀及技術(shù)分析

1.1 使用現(xiàn)狀

從目前長慶油田常規(guī)套管扶正器使用情況看，基本上分兩大類：螺旋樹脂扶正器和編制扶正器。

1.2 技術(shù)難題分析通過現(xiàn)場施工調(diào)研，上述在用套管扶正器存在如下問題：

（1）螺旋樹脂扶正器外徑尺寸無彈性收縮，下井阻力大；

（2）編制扶正器在套管下井過程易出現(xiàn)斷銷、脫銷等情況；

為此，新型套管扶正器必須避免以上問題的出現(xiàn)。

2 技術(shù)參數(shù)制定及產(chǎn)品設(shè)計

2.1 技術(shù)參數(shù)制定

通過結(jié)合GB/T19831.1-2005《弓形套管扶正器》標準和甲方工程技術(shù)要求可知，整體式半剛性扶正器應(yīng)用于水平井施工，整體式弓形套管扶正器應(yīng)用于叢式井施工。

應(yīng)用工況為：滿足25～200℃溫度使用，能應(yīng)用于水平井和大斜度井等重點井型，減少焊接工藝，可自動化生產(chǎn)，外徑尺寸具有一定收縮性，一體化結(jié)構(gòu)無薄弱環(huán)節(jié)，安裝使用方便簡單，各個性能參數(shù)達到標準要求。

2.2 產(chǎn)品設(shè)計

通過借鑒國內(nèi)外前沿技術(shù)，新型套管扶正器采用兩部分結(jié)構(gòu)——本體和止動環(huán)：

本體設(shè)計上采用一體化結(jié)構(gòu)，減少連接部分；

止動環(huán)設(shè)計上采用雙層摩擦環(huán)錨定結(jié)構(gòu)，避免使用緊定頂絲，從而減少套管破壞作用。同時增加后端橡膠環(huán)形結(jié)構(gòu)，增加本體扶正效果。根據(jù)應(yīng)用的井型不同分為：

（1）整體式半剛性扶正器，主要應(yīng)用于水平井施工，套管扶正效果好，循環(huán)空間大，可有效提高頂替效率。

（2）整體式彈性扶正器，主要應(yīng)用于叢式井施工，一體化結(jié)構(gòu)可靠性高；遇阻后下壓一定載荷，弓片可收縮，便于套管下入，泥漿循環(huán)空間大。

使用時安裝在對應(yīng)規(guī)格套管表面，止動環(huán)上緊后錨定套管表面起到固定扶正器作用，施工操作簡單。

3 材料選型

結(jié)合上述技術(shù)要求，新型套管扶正器的材料必須滿足熱塑性好、機械強度高、應(yīng)力殘余少、具有一定的彈性、易加工等特點，在滿足使用性能的基礎(chǔ)上，優(yōu)選常用的冷軋鋼板和熱軋鋼板進行性能比，表1。

表1 鋼板性能對比

通過上述性能對比，熱軋鋼板在力學(xué)性能、伸長率等方面與冷軋鋼板相當(dāng)，但加工性能和原材料價格方面明顯優(yōu)于冷軋鋼板，故新型套管扶正器的材料選擇熱軋鋼板。

4 加工工藝制定

通過對設(shè)計圖紙進行工藝分析，加工工藝安排如下：①熱軋鋼板、無縫鋼管裁剪下料；②鋼板切割裁剪（整體式半剛性扶正器無）；③卷圓焊接；④內(nèi)高壓管材成型；⑤止動環(huán)加工；⑥熱處理消除殘余應(yīng)力；⑦打磨噴漆。

5 實驗研究

按照GB/T19831.1-2005《弓形套管扶正器》標準中要求，制作專用工裝，分別對整體式半剛性扶正器和整體式彈性扶正器各兩種規(guī)格分別進行多次起動力、下放力和復(fù)位力實驗。

不斷改良扶正器本體成型工藝和熱處理工藝，逐步提升產(chǎn)品性能，使各項指標均符合相關(guān)要求，并記錄實驗數(shù)據(jù)。

6 現(xiàn)場應(yīng)用

2016年，川慶鉆探長慶固井公司共計應(yīng)用整體式半剛性扶正器實驗12口井，整體式彈性扶正器現(xiàn)場實驗10口井，套管入井順利，固井施工全部正常，套管居中性好，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，滿足施工技術(shù)要求。

7 結(jié)論

1）該新型套管扶正器可有效提高套管居中度，增大循環(huán)過流面積，提高頂替效率。

2）該新型套管扶正器具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、適用性好、便于批量化加工等優(yōu)點，有利于推廣應(yīng)用。

[1] 劉玉江，楊啟貞，宿官禮.整體式強力編制套管扶正器的研制與應(yīng)用[J].石油鉆采工藝，1999，22（2）：54-61.

Development and Application of Integral Semi-Rigid Centralizer and Integral Elastic Centralizer

Liu Feng-ke

In the process of oilfield development，the application of casing stiffener is still an important technical measure to improve the middle of the horizontal well and large gradient well casing.Aiming at the problems in the process of using the conventional casing centralizer，it is urgent to develop a monolithic semi-rigid centralizer and a monolithic elastic centralizer with simple operation and good righting effect.Through the technical analysis of the centralizer，the technical parameters，the optimization of the materials，the analysis of the processing technology and the single-piece trial，the indoor evaluation test and the effective development of the cementing field test，so that the technology meets the relevant standard design requirements，so as to effectively solve the relevant technical problems，Has a good application prospects.

casing centralizer；semi-rigid；cementing

TE92

A

1003-6490（2017）01-0029-02