[发明专利]斜井固井过程中套管屈曲评价方法

说明书

本发明涉及一种斜井固井过程中套管屈曲评价方法，包括以下步骤：通过倾斜控制单元控制井壁模拟单元处于倾斜状态，以模拟斜井；控制水泥浆控制阀开启以控制水泥浆储集装置内的水泥浆流入空腔；检测空心套管的垂向拉力、扭矩和位移，并记录环空压力传感器检测的压力值；根据环空压力传感器检测的压力值以及空心套管的垂向拉力、扭矩和位移对空心套管进行屈曲评价，通过分析空心套管的应力变化过程，从而实现对空心套管屈曲的监测与评价，不仅实现容易，操作方便，而且可行性好，能够简便、快速、定量地评价斜井固井过程中水泥浆浮力对空心套管应力变化的影响，达到套管屈曲评价的目的。

技术领域

本发明涉及钻井过程技术领域，尤其涉及一种斜井固井过程中套管屈曲评价方法。

背景技术

固井是钻井工程中的后期流程，目的是在套管外壁和井眼之间形成水泥环，为后期油井开发提供基础。在固井过程中，需要向空心套管内注入前置液、水泥浆、后置液等，使水泥浆等液体从套管底部返出，最终充入环空。但是，在水泥浆注入过程中，套管内部液柱高度在逐渐减小，而环空中的液柱高度在不断上升，由于套管内外液面差产生的浮力会对套管产生影响。在未安装套管扶正器或者套管扶正器安装不当时，浮力对套管产生的屈曲会导致套管发生位移，降低固井质量。特别是在斜井或水平井中，浮力对套管产生的影响较直井而言更大。

目前，浮力对套管作用的影响在现场通常采用经验公式进行计算，但是由于实际井场中套管应力复杂，井路径千姿百态，单一变量对套管的影响效果并不明确，因此无法对浮力对套管产生的影响进行有效评价。

发明内容

为了至少从一定程度上解决现有技术的上述问题，本发明提供一种斜井固井过程中套管屈曲评价方法，通过模拟斜井固井过程中浮力对空心套管的作用，从而实现对空心套管屈曲的评价，实现容易，操作简便，可行性好。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

本发明实施例提供的一种斜井固井过程中套管屈曲评价方法，通过套管屈曲评价系统进行套管屈曲评价，其中，所述套管屈曲评价系统包括斜井模拟装置、空心套管、套管固定装置、套管鞋、水泥浆储集装置、井底套筒和环空压力传感器，所述斜井模拟装置包括井壁模拟单元和倾斜控制单元，所述井壁模拟单元限定出空腔以模拟井壁，所述倾斜控制单元用于控制所述井壁模拟单元处于倾斜状态，所述空心套管伸入所述空腔内，所述套管固定装置位于所述井壁模拟单元的上方，用于固定所述空心套管的顶部，所述套管鞋设置在所述空腔的底部，且与所述空心套管的底部相连接，以密封所述空心套管，所述水泥浆储集装置位于所述井壁模拟单元的上方，所述水泥浆储集装置上设有水泥浆控制阀，所述水泥浆控制阀用于控制所述水泥浆储集装置内的水泥浆流入所述空腔，所述井底套筒位于所述井壁模拟单元的下方，且与所述井壁模拟单元相连接，所述环空压力传感器设置在所述井底套筒内，且所述环空压力传感器的上部与所述井壁底面相接触，所述环空压力传感器的下部与所述井底套筒的底部相接触，所述方法包括以下步骤：通过所述倾斜控制单元控制所述井壁模拟单元处于倾斜状态，以模拟斜井；控制所述水泥浆控制阀开启以控制所述水泥浆储集装置内的水泥浆流入所述空腔；检测所述空心套管的垂向拉力、扭矩和位移，并记录所述环空压力传感器检测的压力值；根据所述环空压力传感器检测的压力值以及所述空心套管的垂向拉力、扭矩和位移对所述空心套管进行屈曲评价。

本发明实施例提出的斜井固井过程中套管屈曲评价方法，通过井壁模拟单元限定出空腔以模拟井壁，并通过倾斜控制单元控制井壁模拟单元处于倾斜状态，实现斜井模拟，以及通过控制水泥浆控制阀开启以控制水泥浆流入空腔，这样空腔内的空心套管出现内外液柱高度差，使得空心套管处处受到浮力作用影响，并且通过检测空心套管的垂向拉力、扭矩和位移、以及记录环空压力传感器检测的压力值分析空心套管的应力变化过程，从而实现对空心套管屈曲的监测与评价，不仅实现容易，操作方便，而且可行性好，能够简便、快速、定量地评价斜井固井过程中水泥浆浮力对空心套管应力变化的影响，达到套管屈曲评价的目的。