近年來，國(guó)內(nèi)石油鉆井不斷向廣度深度發(fā)展，鉆井地域遍布海洋、灘海、沙漠、沼澤、高原，深井、超深井逐漸增多，水平井、分枝井、大位移井逐年增加。為適應(yīng)深井、高壓油氣井等復(fù)雜井的特殊需求，2009年以來，工程院先后研制了封隔式、旋轉(zhuǎn)式、防腐型、多功能型等多種具有特殊功能尾管懸掛器，廣泛應(yīng)用于陸上油田、海上油田，取得了良好的應(yīng)用效果。這些特種尾管懸掛器的研制，效地解決了深井、高壓油氣井、大斜度井、小間隙井等復(fù)雜井尾管固井問題，解除了尾管下入過程中的遇阻問題，提高了復(fù)雜井固井質(zhì)量。

　　尾管固井工具推陳出新，引領(lǐng)國(guó)內(nèi)先進(jìn)技術(shù)發(fā)展

　　超高壓封隔式尾管懸掛器的研制旨在解決高壓油氣井尾管重疊段封固質(zhì)量差的固井問題，有效避免油氣水竄現(xiàn)象的發(fā)生。工程院根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)不同區(qū)塊的特點(diǎn)，針對(duì)性地開發(fā)了三種結(jié)構(gòu)形式的封隔式懸掛器，包括三膠筒式、單膠筒式及金屬膨脹式結(jié)構(gòu)，封隔能力均達(dá)到了70MPa，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用600多井次，有效解決了伊朗雅達(dá)區(qū)塊、元壩地區(qū)及中海油各區(qū)塊的尾管重疊段固井質(zhì)量難以保證的難題。在中海油及沙特阿美的推廣應(yīng)用中替代了大部分的國(guó)外產(chǎn)品，在現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜井的應(yīng)用中取得了良好的應(yīng)用效果，有力地證實(shí)了國(guó)內(nèi)產(chǎn)品的技術(shù)實(shí)力，得到了現(xiàn)場(chǎng)用戶的廣為認(rèn)可。特別是去年在元壩地區(qū)元壩27-3H井的應(yīng)用中，克服了膏巖段縮徑、尾管下入難度大、易粘卡、泥漿密度高等多項(xiàng)固井難點(diǎn)，取得了坐掛、坐封、固井等作業(yè)的成功，打破了國(guó)外公司在該地區(qū)的壟斷，節(jié)約了1/2的尾管作業(yè)成本，取得了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。新型封隔式尾管懸掛器于2011年被評(píng)為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)新產(chǎn)品，該項(xiàng)目于2013年獲得中國(guó)石化集團(tuán)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

　　旋轉(zhuǎn)尾管固井技術(shù)是指在尾管入井或固井過程中，使尾管柱旋轉(zhuǎn)，以便保證尾管順利下到井底、水泥漿更充分地頂替鉆井液，達(dá)到提高水泥漿頂替效率和膠結(jié)質(zhì)量的目的。研制的內(nèi)嵌旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器不僅能夠順利地轉(zhuǎn)動(dòng)尾管串，而且負(fù)荷能力和過流面積較常規(guī)懸掛器相比均提高了30%以上。基于上述技術(shù)優(yōu)勢(shì)，旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器在深井、大斜度井、小間隙井等復(fù)雜井況下具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力，在勝利、塔河及中海油潿洲油田得到大量推廣應(yīng)用，其中，在勝利的CB11NC- 1井、星火101井、橋古1-2井等實(shí)現(xiàn)了替漿過程中的全程旋轉(zhuǎn)，固井質(zhì)量均為優(yōu)質(zhì);都護(hù)4井尾管下入阻力大，通井期間多次發(fā)生粘卡和遇阻，使用旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器邊下入邊旋轉(zhuǎn)將尾管順利下到設(shè)計(jì)位置。旋轉(zhuǎn)尾管懸掛器的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中得以彰顯，并得到了客戶的認(rèn)可。其中的重負(fù)荷軸承技術(shù)、液壓丟手技術(shù)及水泥頭旋轉(zhuǎn)技術(shù)均為國(guó)內(nèi)首創(chuàng)，相關(guān)性能指標(biāo)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

　　在超高壓封隔式懸掛器及旋轉(zhuǎn)懸掛器技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)了集內(nèi)嵌卡瓦坐掛、高壓封隔、旋轉(zhuǎn)、液壓丟手等多種功能于一體的新型尾管懸掛器，實(shí)現(xiàn)了多種新技術(shù)的有效集成，可解決深井超深井、大位移井尾管下入困難的難題，并在固井后有效封隔重疊段。多功能尾管懸掛器在潿洲油田wz6-12-A3S井首次使用便獲得成功。該井在井眼軌跡、尾管段長(zhǎng)度等方面是中海油湛江鉆探的最難的一口井之一，井眼泥漿浸泡時(shí)間長(zhǎng)，井壁隨時(shí)存在坍塌風(fēng)險(xiǎn)，尾管下入難度很大。采用該懸掛器的旋轉(zhuǎn)功能,克服了井眼軌跡復(fù)雜、地層易掉塊坍塌等復(fù)雜井況，經(jīng)4小時(shí)旋轉(zhuǎn)、下壓管串的等操作，最終成功將尾管下到井底，相繼取得了尾管旋轉(zhuǎn)下入、懸掛器坐掛、液壓丟手、固井作業(yè)及坐封封隔器等操作的一次性成功，這是旋轉(zhuǎn)尾管技術(shù)在解決大斜度井、復(fù)雜井眼條件下固井技術(shù)難題方面的突破。之后，多功能尾管懸掛器又分別在該油田的A1井、A4井等井得到成功應(yīng)用，進(jìn)一步驗(yàn)證了該多功能尾管懸掛器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜井況的適應(yīng)性，得到了甲方的充分肯定，是工程院在解決復(fù)雜井尾管固井難題方面取得的巨大進(jìn)步。

　　上鎖緊尾管懸掛器的研制是針對(duì)短尾管坐掛可靠性不高、丟手困難的問題開發(fā)的，它是在懸掛器的下端設(shè)置一套反向鎖緊裝置，阻止懸掛器上行，可避免尾管提出井口的情況的發(fā)生。經(jīng)過十幾次的地面試驗(yàn)，工具的各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到要求。該型上鎖緊內(nèi)嵌尾管懸掛器在中海油的WZ12-1-B3S1、 WZ12-1-B15S1兩井進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并獲得成功，實(shí)現(xiàn)了尾管懸掛器頂部鎖緊功能，有效地解決了小尺寸、輕尾管坐掛、丟手不易判斷的難題，充分驗(yàn)證了新型上鎖緊尾管懸掛器在小尺寸輕尾管作業(yè)中的可行性和可靠性，為解決小尺寸尾管固井難題提供了有力的技術(shù)保障，得到了油田用戶的充分肯定。

　　多級(jí)滑套分段壓裂工具助力非常規(guī)，推動(dòng)滑套工具國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程

　　工程院于2011年開展了水平井多級(jí)滑套分段壓裂工具的科研攻關(guān)研究工作，成功地研制了壓差式滑套、投球式滑套、井下隔離閥、井口投球裝置及裸眼封隔器等壓裂工具，開發(fā)了1/8″級(jí)差滑套壓裂工具，最大壓裂級(jí)數(shù)可達(dá)20級(jí)，與其配套的憋壓球承壓能力均達(dá)到70兆帕，建立了整個(gè)完井管柱的壓力控制參數(shù)。在HH37P51井中首次取得4段分段壓裂的成功應(yīng)用后，對(duì)工具進(jìn)行大量的改進(jìn)完善工作，降低了使用中的安全風(fēng)險(xiǎn)。之后，在中石化華北分公司紅河區(qū)塊的HH37P57、HH36P101、HH36P107等3口井相繼進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，共完成31段壓裂施工作業(yè)，滑套全部順利打開，成功率達(dá)到 100%。分段壓裂工具的成功應(yīng)用，不僅為中石化主力區(qū)塊的非常規(guī)油氣藏的開發(fā)提供有效技術(shù)支撐，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)同類技術(shù)空白，同時(shí)，有力地推進(jìn)了水平井分段滑套壓裂工具的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，產(chǎn)生了顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

　　遇油、遇水自膨脹封隔器分段壓裂作業(yè)中初顯成效

　　經(jīng)過2年多的刻苦攻關(guān)，研制了100多個(gè)吸油及吸水特種橡膠配方，制定了自膨脹封隔器成型工藝，研究了封隔器的性能影響因素，通過上百次的性能試驗(yàn)，成功研制了包括4-1/2"、5"、5-1/2"及7"封隔器在內(nèi)的4種規(guī)格的封隔器產(chǎn)品。橡膠吸油、吸水后的膨脹率達(dá)到了6倍以上，膨脹后的封壓能力達(dá)到了10兆帕/米，性能指標(biāo)達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的自膨脹封隔器技術(shù)。10套自膨脹封隔器產(chǎn)品分別在華北的HH37957井、 HH36P107井及HH74P9井進(jìn)行了入井試驗(yàn)并獲得成功。其中，在HH37957井，封隔器安放于170-175毫米的大井徑、不規(guī)則裸眼段，施工過程中，最大施工壓力達(dá)到64兆帕，沒有發(fā)生竄層，證明封隔器具有良好的密封效果，為非常規(guī)油氣藏的分段壓裂作業(yè)的順利進(jìn)行提供了有力的保證。 HH36P107井多處井眼不規(guī)則，橢圓度大，常規(guī)封隔器難以實(shí)現(xiàn)有效封隔，而自膨脹封隔器自適應(yīng)能力較強(qiáng)，對(duì)于不規(guī)則井眼具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。 HH36P107井壓裂后最高日產(chǎn)量達(dá)到了18.3噸。