亿万奇公司EGT 实体膨胀管技术介绍

膨胀管技术及应用一绪论
二国内外技术的研究与应用
1国外方面
2 国内方面
三文章内容
第一章膨胀管的材料分析
1 高品质膨胀管材料的探索
2 不同材料的膨胀管分析
3 一些高性能钢材膨胀管的分析
4胀筛管的基管材料的分析
第二章膨胀管的设计原理及研究
1膨胀管技术机理和研究
2 膨胀管推力理论方面研究
3 膨胀管弹塑性力学分析研究
4膨胀管力学性能和动力方面研究
第三章膨胀管技术发展和应用
1膨胀管加固技术的发展和应用
2膨胀管在钻井过程中的发展和应用
3膨胀管技术在油田开发方面的应用
4膨胀管技术在大港油田中的应用
第四章膨胀管技术的突破和未来
1中国在膨胀管技术的突破2膨胀管技术在中国的未来
一绪论
在传统的油气井钻井作业中,随着井深的增加,下入井眼中的套管层次也在增加,从而使可利用的井眼直径越来越小。

在深井超深井钻井中, 井眼直径的不断缩小有可能导致无法最终钻达目的层。

而膨胀管技术是专门解决这一问题的，实体膨胀管技术是在钻井工程领域发展起来的一项用于钻进过程中充当临时技术套管作用的一项新技术。

随着油田的开采, 油水井套管损坏日趋严重, 介绍了实体膨胀管技术原理及实体膨胀管技术的最新发展方向, 从油田开发这个角度出发, 介绍了该技术在油田开发过程中进行套管补贴、侧钻井完井等多项领域内进行应用的技术优势, 就胜利石油管理局钻井工艺研究院开发的小尺寸实体膨胀管技术在国内石油开发系统中的应用进行了介绍, 该技术的研制成功,
二国内外膨胀管技术的研究和应用
1国外方面。

可膨胀管技术中国石油集团科学技术研究院机械所二00三年十二月目录一、技术简介和用途(一)裸眼系统(二)套管修复系统(三)锚定悬挂系统二、国外研究、应用情况及发展趋势(一)技术发展简史(二)技术发展趋势三、国内研究、应用情况(一)阶段成果(二)研究方向四、结束语可膨胀管技术一、技术简介和用途所谓可膨胀管，就是用特殊材料制成的金属圆管，它具有较好的可延展性，在外力（机械膨胀力）的作用下，其内径和外径均可得到膨胀，内（外）径膨胀率可达到15～30％。

对可膨胀管实施胀管的工艺过程，改变了可膨胀管的组织结构和机械性能，其强度指标得到提高，而塑性指标下降。

通过选择或调整可膨胀管材料、控制膨胀率等技术手段，可在完成胀管过程后获得满成高压容腔，等）,膨胀；随着胀头的轴向运动，整个可膨胀管柱径向均得到膨胀，当胀头达到膨胀管柱上端并最终与管柱脱离后，胀管过程结束。

目前，国外根据该项技术的用途对其进行了分类，构成了裸眼系统、套管补贴系统及锚定悬挂系统三大技术体系。

(一) 裸眼系统裸眼系统的构成及主要用途如图2所示。

目前，该系统主要用于处理井下复杂情况。

在钻井过程中，钻遇有问题的层段时，常常采用提前下套管的技术措施来解决问题。

其结果是，由于打乱了原钻井设计所规定的套管序列，将引起一系列的连带技术问题，甚至影响到最终目的层的钻达。

采用可膨胀管技术的裸眼系统，可在原常用的套管系列间加入一段（或多段）可膨胀管，其机械性能与套管相当。

利用加入的可膨胀管，相当于在有问题的层段提前下入套管，并实施固井，施工过程完成后，井眼通径仅仅缩小两个可膨胀管壁厚的尺寸，从而既达到了处理井下复杂情况的目的，又可保证后续钻井过程的正常进行。

具体方法是，首先采用双心钻头扩眼，其目的是提供足够的井眼直径，既给可膨胀管预留胀管空间，又保证水泥环有足够的厚度。

而后，下入可膨胀管管柱。

可膨胀管管柱主要由下阀座、可膨胀管、密图2封悬挂橡胶、胀头及下放管柱组成。

实体膨胀管技术在TK4-463CH井的应用【摘要】油田进入开发后期, 低产、停产及报废井越来越多, 如何利用侧钻井技术的节约投资、中靶精度高、剩余油富集规模要求小等优势, 挖掘断块小屋脊、井间滞留区等小规模剩余油富集区, 进一步提高储量动用程度和采收率, 是一项亟待解决的问题。

采用侧钻井膨胀管完井技术有效地扩大了井眼尺寸, 使得常规尺寸井眼中的各种措施易于在侧钻井中实施，为今后在钻井及完井过程中优化井身结构、减少井下复杂情况提供了一个新的解决方案。

而且膨胀套管技术作为一种新兴的技术已经越来越受到石油行业的重视，应用该技术可以改变现有的井身结构，增大完井井径，有利于后续钻井作业及完井作业。

而目前大部分膨胀管作业时应用在修井及套管补贴作业中。

TK6-463CH井为西北油田分公司裸眼井内使用实体膨胀管作业的目前国内使用井深最深，难度最大的一口井，本井的成功再次为西北局一些难以继续开采的老井提供了新的机会。

【关键词】TK6-463CH；膨胀套管；老井开窗1.国内实体膨胀管的现状1.1胜利油田膨胀管井概况套管开窗侧钻技术是在定向井技术基础上发展起来的。

国外侧钻井已从常规侧钻井发展到短半径侧钻水平井和连续油管侧钻井, 并且代表侧钻井新技术的短半径水平井和连续油管侧钻井所占比例在逐年增加。

胜利油田开窗侧钻工作起始于20 世纪80年代中期, 至今已形成了一整套适合胜利油田地质特点的中短半径侧钻水平井及常规侧钻定向井钻采修配套技术, 并且已先后在95/8 in、7 in 和51/ 2 in 套管中成功地完成了610 口各类开窗侧钻井。

另外, 目前胜利油田分公司共有停产停注井共5977 口, 占在用总井数的23. 0% , 其中停产井中套损井大约占49.4% 。

在目前经济技术条件下, 具备修复潜力的油井占停产油井总数的36. 6%。

经过几年的研究开发和引进, 胜利油田套损井治理技术得到了较大的完善和发展, 已经初步形成了套损井修复配套技术。

膨胀管概述及技术研究张继红1ZhangJihong 刘明君2LiuMingjun摘要：膨胀管技术诞生于20世纪80年代，主要用来优化井深结构、预防井壁掉块及坍塌、封堵高压层或低压漏失层、修补井中损坏的套管等。

被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。

本文主要介绍了可膨胀管的分类及优缺点，以及可膨胀管的相关技术研究。

关键词：膨胀管；膨胀椎；套管；膨胀管技术于20世纪80年代晚期诞生于壳牌石油公司[1]，在这之后的一段时间里，发展非常迅速。

90年代末期达到了商业化应用水平，目前在国外有多家石油技术服务公司可以提供膨胀管的技术服务，其中最有名的是壳牌和哈里伯顿合资的Enventure公司[2～3]。

国内多家公司和科研机构也在从事膨胀管技术的研究，但多是理论及实验室的研究。

膨胀管是一种由低碳钢经特殊加工而制成的套管，由于含碳量低，膨胀管比普通套管柔性好，可朔性强。

可膨胀管技术就是将待膨胀的套管下到井内，以机械或液压为动力，通过冷挤扩张的方法，由上到下或由下到上，通过压力或拉力使膨胀工具通过待膨胀的套管内孔，使其内径或外径由于朔性变形膨胀至设计的尺寸，从而完成待定工程目的的一种技术。

膨胀管技术具有以下优点：○1可有效地解决复杂地层的井壁稳定问题；○2减小井眼锥度、增加套管下深，以尽可能大尺寸井眼完井；○3可以减少上部井眼的尺寸和套管层数；○4修复套损井；○5使完井具有更大的灵活性；○6能改善尾管悬挂器的密封效果；○7可大大降低钻井成本；○8可取代砾石充填,降低完井成本。

因此，膨胀管技术被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。

1 膨胀管的分类及优缺点1.1 可膨胀管的分类可膨胀管根据其结构的不同，可分为纵向波纹管、实体膨胀管（SET）和割缝膨胀管（EST）三种。

其中，纵向波纹管技术是事先将套管压扁成腰状（如图1a），下入井中后再用专用工具将压扁部位胀开。

割缝膨胀管有一系列串联的,互相交错的轴向割缝,割缝的布置使管柱易于膨胀。

一、膨胀管关键技术
1）管材难题（化学成分、性能、热处理状态和尺寸公差）
膨胀前：
要求材料延伸率高，易于膨胀变形（软）
膨胀后：
机械性能达到或接近API
套管水平（硬）管材胀后非对称受压⏹膨胀前后力学性能⏹材料成分分析⏹膨胀压力≤35MPa ⏹胀后机械性能超过J55钢级
薄壁管材塑性形变
2）高性能膨胀锥
◆膨胀锥结构，外形的数值模拟优化
◆激光熔覆金属陶瓷处理，增强抗疲劳性能
◆表面硬度高，本体柔韧性强，抗挤压、耐高温
◆强度及耐磨性，长距离、间断可重复膨胀安全可靠
膨胀螺纹的有限元分析
厚壁膨胀螺纹薄壁膨胀螺纹
3）膨胀螺纹
膨胀螺纹是膨胀管的核心技术之一，是实现长段套损井修复的关键技术。

技术创新：
◆采用特殊连接螺纹，解决了抗拉强度问题。

◆设计了新型螺纹结构，解决了螺纹塑性变形后的密封问题。

◆研制了全新的密封组件，解决了膨胀过程中的耐高压问题。

◆采用特殊的锁定机构，解决了公螺纹胀后回缩问题。

4）膨胀管关键技术—密封与悬挂
设计、试验与优选膨胀管密封与悬挂机构，满足不同井况膨胀管补贴要求。

5）减磨技术
有效减少摩擦，降低施工压力。

同时控制残余应力，防止回缩。

第36卷第1期2008年1月 石 油 钻 探 技 术PETROL EUM DRILL IN G TECHN IQU ES Vol 136,No 11J an.,2008收稿日期:2006212203;改回日期:2007212203作者简介:吴福源(1975—),男,广西贵港人,1998毕业于西南石油学院石油地质专业,工程师,主要从事修井技术方面的管理工作。

联系电话:(0514)86744043!现场与经验#实体膨胀管补贴修井技术在江苏油田的应用吴福源　魏增红　柳　涛　张建华　赵广堂(江苏石油勘探局井下作业处,江苏金湖　211600)摘　要:江苏油田为解决油水井套管破漏损坏严重的问题,从美国引进了实体膨胀管补贴修复套管工艺技术。

6井次、7个补贴段的现场应用表明,该修井技术具有工艺简单、补贴后井眼内径变化不大、抗压强度高和密封性能好等优点。

介绍了实体膨胀管补贴修井技术的原理、特点及现场应用情况,并进行了经济效益分析。

关键词:膨胀管;套管补贴;修井;江苏油田中图分类号:TE358 文献标识码:B 文章编号:100120890(2008)0120080203 随着勘探开发的深入,江苏油田油水井套管损坏日趋严重[122],主要损坏类型有破漏、变形和错断3种,其中破漏损坏的井数量最多,占套损井总数的4819%。

以往对套管破漏损坏的治理主要采取下封隔器封漏、挤水泥封漏、常规套管补贴、悬挂小套管和开窗侧钻等方法[3],但均存在有效时间短、一次成功率低、施工工艺复杂、成本高、修复后井眼内径变化大等缺点。

为此,江苏油田2006年4月从美国亿万奇全球技术公司引进了实体膨胀管补贴修复套管工艺技术,经过6井次、7个补贴段的现场应用,证明该项技术不仅工艺简单、成本低、占井周期短,而且补贴后井眼内径变化不大、抗压强度高、密封性能好、补贴长度大(达到数百米),因此具有广泛的应用价值和前景。

1　实体膨胀管补贴修井技术111　技术原理[4]实体膨胀管补贴修井技术是指将特制实体膨胀管下到目的井段后,在井下通过冷挤扩张的方法使实体膨胀管胀大到要求尺寸并紧贴在损坏的套管内壁上,两层套管之间无缝隙,从而达到修补损坏套管的目的[527]。

编辑本段膨胀管具体分类膨胀管套管补贴产品用途：用于套损井修补，封堵炮眼、水层、长井段的修复，长井段加固及错段井修复。

产品特点：胀后悬挂力>60+,耐内压>60Mpa、外压>25Mpa；膨胀锥智能摇摆，防障卡；发射基耐压能力高于60Mpa.膨胀管补贴膨胀管悬挂器产品简介：用膨胀管柱制作尾管悬挂器，能保证尾管和上层套管封。

产品用途：用于裸眼井只能怪侧钻井、加深井、钻井等各类完井的尾管悬挂。

产品特点：施工简单，采用液推上拉结合方式，上端顶管位置可根据膨胀管位置调整并压紧，操作灵活便捷。

悬挂牢固，悬挂力>60+,寿命长。

膨胀悬挂器膨胀防砂筛管产品简介：膨胀防砂管由多层组成，缝隙大小可依据地层沙粒情况设计。

产品用途：用于水平井、采油防砂。

产品特点：可防0.07mm以上砂粒，割缝管可膨胀20%，内通径大产品规格：用于5 1/2 "、7"套管的防砂或作为采油、采气层尾管膨胀防砂管分支井用膨胀连接器产品介绍：膨胀管地面预制成分支连接器，下井后定向分叉形成，为分支井必备工具之一。

产品用途：用于分支井、侧钻井等分支井的连接及悬挂。

产品特点：结构基本达到6S型，有足够的机械支撑力，密封性强，悬挂承载力>30+，支管抗内压>25Mpa产品结构：由两根膨胀管经过多次变形后热轧组焊而成，分支角度3°或3.5°。

上部连接通过膨胀与主套管悬挂，下部分支分别膨胀后，悬挂分支套管。

下井后，在液压与钻压作用下趋步自然分叉张开。

预制S型胀后分支管预制花瓣型膨胀支撑管产品介绍：膨胀管缝管下井后，膨胀支撑撑开，形成网状结构，配合纤维钻井液，稳定井眼，确保钻进顺利进行。

适用范围：适用易塌井段（如流砂层、盐岩层、石膏层）的支撑加固。

膨胀后膨胀支撑网膨胀前割缝管编辑本段膨胀管技术应用前景膨胀管技术是一项富有生命力的新兴技术, 涉及该技术的研究内容较多, 是一项系统工程,该技术在中原油田、吐哈油田、新疆油田、辽河油田、大港油田、长庆油田、江汉油田、冀东油田、胜利油田等三百多口井中应用极广，效果良好，解决了油田生产长期待以解决的问题，未来，膨胀管技术将在具体工程实施过程中越来越广泛的被应用。

使用实体膨胀管降低非生产时间自实体膨胀管在石油工业界投入商业性应用以来已有4年的历史。

迄今为止，Enventure全球技术公司已使用实体膨胀管完成了250口井。

由于全球的石油工业在继续向深水进军，以及钻井成本上升，迫使油公司尽可能为快速和有效地钻深井而做各种努力。

对所有的作业者来说，减少和限制钻进曲线中的钻井船占用时间是一种明显的挑战。

1．钻进曲线钻进曲线已问世多年。

当油井处于支出授权阶段时，钻进曲线处于理想状态，曲线出现陡峰，而这一切必须是发生在安装钻机、安装防喷器、下套管和固井等钻井过程中。

在实际钻井过程中，多数钻井曲线是不理想的。

当钻井曲线变得平直时，支出授权与钻井成本也出现较大的差异，是由漏失、卡钻或影响钻井的其他问题所造成的。

很自然，人们将努力解决这些问题。

几家油公司已把膨胀管作为解决这一问题的方法。

2．膨胀管技术实体膨胀管的基本原理是在井下通过冷加工将石油管材扩到所需要的尺寸。

利用坐放装置将膨胀管下入井内。

膨胀管是按一定尺寸制造API L-80石油管材，制造时有很多规范，以保证管材具有精确的壁厚和材料特性。

在膨胀管上端的外面涂有弹性密封材料，在扩管时，弹性密封材料受到挤压与搭接部位形成密封。

实体膨胀管的主要优点使作业者能以较大井眼到达设计深度，而使用常规套管是做不到的。

在井眼逐级变细的常规套管井眼中，作业者要频繁地更换井底钻具组合和钻柱，以适应逐渐变小的井眼。

而使用膨胀管可以把改换钻柱的次数控制到最低程度，因而能以较大的井眼尺寸钻入更深的地层。

3．决策程序流程图采用决策分析原理和统计方法解决问题已有多年的历史。

在石油工业界，多数重要决策都采用决策分析原理，在采用这种方法时，有多种选择可供考虑，而且每一种选择都可能产生不同的结果。

当使用决策分析法时，为了保证正确地鉴别问题要十分谨慎，不能过分强调工程评价的重要性。

传统的决策分析是使用货币单位（通常为美元）作为衡量值的。

而Enventure全球技术公司使用了耗费时间（日）作为衡量决策价值的标准。

膨胀管技术简介作者：徐宜山来源：《科学与财富》2010年第06期[摘要] 介绍了膨胀管的用途、机理及实体膨胀管和膨胀割缝管的作业过程及技术关键,简述了膨胀管技术在国际、国内的应用情况,指出膨胀管技术是近年发展起来的用于解决复杂地层顺利作业的有效新技术,应加强技术研究。

[关键词] 膨胀管割缝管防砂管应用在石油天然气勘探开发中,钻井工程是直接了解地下地质情况、发现和高效开发油气田最有效的手段,同时也是一项高投入、高风险的地下隐蔽工程。

钻井工程作为石油天然气勘探开发的主要手段和关键环节,具有技术密集、高投资和高风险的特点。

钻井的投资占整个石油勘探开发投资的50%以上,是影响油气勘探开发整体效益的关键因素。

目前,中国年钻井已超过3万口,年钻井进尺达4900多万米,规模已跃居世界第二位,成为世界石油钻井大国。

钻井技术的优劣和水平直接影响油气勘探开发效益。

在常规钻井中是将固定尺寸的套管下入井中,从井口到目的层的尺寸是逐渐缩小的。

工程结果有可能因为套管(井眼)尺寸而限制某一深度的井下作业,甚至不能达到目的层。

膨胀管技术是近年发展起来的一项实用钻井新技术,是一种由特殊材料制成的金属钢管,具有良好的塑性,在井下可通过机械或液压的方法使可膨胀套管在直径方向上膨胀10~30%左右,同时提高自身刚性。

分为实体膨胀管(SET)、膨胀割缝管(EST)和膨胀防砂管(ESS)3大类,主要用于油井修复、完井和建新井。

膨胀管技术的应用可以从根本上解决多个复杂地层与有限套管程序的矛盾,使得同一尺寸套管代替原来的多层套管成为可能。

实现一种小尺寸套管钻到底的目标,使复杂的深井能较顺利的钻到目的层,最大限度降低钻井工作量,也从根本上解决了大尺寸井眼钻速慢的问题,预计可以使钻井成本下降30～50%。

该技术是我国深海钻井和勘探开发西部及东部深部油气藏急需的关键技术。

1.实体膨胀管(SET)在通常钻井作业中,当遇到异常高、低压层或易塌、易漏失等复杂地层时,往往采取下中间套管进行封隔的方式,以确保施工安全。

实体膨胀管技术在TK6-463CH井的应用季建华【摘要】膨胀管技术是20世纪90年代出现的新型技术,主要用来优化深井井身结构、处理井壁掉块及坍塌、封堵漏失层、修补损坏的套管.介绍了塔河油田TK6-463CH井应用实体膨胀管固井的施工工工艺及效果,在该井采用139.7 mm实体膨胀管,有效地封隔了石炭系不稳定泥岩地层,取得了较好的老井改造效果.【期刊名称】《石油地质与工程》【年(卷),期】2013(027)006【总页数】3页(P122-123,126)【关键词】塔河油田;膨胀管;固井;侧钻水平井;泥岩【作者】季建华【作者单位】中国石化西北油田分公司工程技术研究院,新疆乌鲁木齐830011【正文语种】中文【中图分类】TE256.11 膨胀管技术简介膨胀管技术主要包括膨胀管的生产制造、膨胀尾管悬挂器系统、胀管工具、现场施工工艺等［1］。

膨胀管是一种由低碳钢经特殊加工而制成的套管，根据其本体结构的不同，可分为实体膨胀管和割缝膨胀管［2］。

实体膨胀管可通过机械或液压方式使膨胀锥从膨胀管管柱中穿过，从而使管柱发生永久性胀大，膨胀率可达10%～30%。

割缝膨胀管只能用机械方式胀管，但割缝膨胀管的膨胀率远比实体膨胀管大。

在钻井工程方面，实体膨胀管可以优化井身结构，封隔缩径、坍塌、井漏或高压层；对于套管由于各种原因未能下到设计位置，遗留下钻井隐患或难题，可以采用膨胀管进行补救。

在套管修补作业方面，实体膨胀管可以修补磨损的技术套管［3］，修补老井生产套管及封隔射孔层段。

2 TK6－463CH实体膨胀管固井技术2.1 TK6－463CH井概况TK6－463CH井是塔河油田首次在超深井、大斜度井段应用φ139.7 mm实体膨胀管工艺的侧钻水平井。

该井是位于阿克库勒凸起轴部的一口侧钻开发井，完钻目的层位奥陶系。

其井身结构如表1所示。

TK6－463CH井设计井深5728.76 m（垂深5550 m），本开次造斜点自老井TK6－463井5133 m处开窗侧钻，采用φ149.2 mm钻头钻至井深5510 m（垂深5478.17 m）中完，然后对井段5120～5510 m进行扩孔，要求扩孔后的井径不小于165mm（图1）。

膨胀管技术一纸阐一、膨胀管原理膨胀管是一种由特殊材料制成具有良好塑性的金属钢管，下入井内通过机械或液压的方法，使其在径向膨胀10-30%，以满足套管补贴、裸眼井段的封隔等不同工艺要求，膨胀后屈服强度和抗拉强度得到提高，达到或接近N80套管水平。

二、膨胀管技术膨胀管技术主要分三类：套管井膨胀管技术，裸眼井膨胀管技术，膨胀式尾管悬挂器技术。

（一）套管井膨胀管技术1、常规膨胀管补贴主要应用在套管变形、漏失、错段、薄弱套管加固以及封堵射孔层。

目前在国内每年规模施工150-200段，适用于API139.7mm、177.8mm、244.5mm套管及其他非标套管补贴。

139.7mm套管补贴后通径104mm-108mm；177.8mm套管补贴后通径139mm-143mm；244.5mm套管补贴后通径195mm-200mm。

常规井膨胀管补贴悬挂力≥40吨，密封压力≥15MPa，工作温度120℃（可订制更高级别膨胀管）。

2、耐高温膨胀管补贴金属+耐高温弹性体组合密封悬挂，使膨胀管的材料组合耐高温密封和悬挂功能各自独立又相互补充，实现超高温密封悬挂双保险。

膨胀管金属密封耐高温热采井最大工作温度达350℃以上，可承受多轮次注蒸汽吞吐对膨胀管密封性的要求。

3、耐高压膨胀管补贴满足高压注水井补贴密封需求：高压注水油田对膨胀管补贴后的密封压力要求高，需达到35MPa-45MPa，满足高压注水密封要求。

满足压裂井补贴密封需求：很多油田要求膨胀管补贴后的密封压力达到70MPa（超高压），对新钻井套管漏失、老井封层实施膨胀管补贴，满足后续压裂对套管密封性要求。

4、水平井膨胀管补贴修井、井筒再造重复压裂最新开发的耐高压膨胀管+可溶或可磨铣膨胀（跨接）管组合补贴技术，满足国内油田各类水平井修井补贴、井筒再造膨胀管封层重复压裂需求。

膨胀管补贴后压裂抗内压可达70-90MPa。

根据需要可订制可溶或可磨铣(暂堵)用膨胀管，补贴压裂后可全面恢复水平井原有套管通径。