下载文档原格式
博士后科研成就博士后姓名：唐明博士后编号：110431博士毕业院校：中国石油大学（华东）所学专业：机械设计及理论博士后在站时间：2011年11月23日-2014年12月4日博士后研究所在工作站：胜利石油管理局项目/课题/专利/成果名称∶完井工具及膨胀管技术研究和产业化推广取得的科研成就：在站期间，主要从事完井工具及膨胀管技术研究和产业化推广工作，通过对膨胀管材、膨胀螺纹、膨胀机构和密封悬挂装置等关键技术研究，开发了膨胀套管、膨胀筛管、膨胀悬挂器和等井径膨胀套管四大类产品，配套形成膨胀管完井修井技术。
2011年～2014年在中石化、中石油、中海油及哈萨克斯坦等地区累计现场应用300多口井，直接销售收入4000多万元，间接经济效益4.1亿元。
申请国家专利23项，其中发明专利13项，国际发明专利1项；授权国家专利13项，其中发明专利3项，实用新型10项。
膨胀套管膨胀筛管膨胀悬挂器1、等井径膨胀套管连接螺纹技术研究取得了突破性进展，所开发的专用螺纹，通过了室内实验验证，能够满足等井径膨胀套管的连接及膨胀技术要求，为等井径膨胀套管技术研究打下了坚实基础。
2、研究形成膨胀套管钻完井技术发明了“一种实体膨胀管堵漏方法”，利用膨胀套管作为技术套管，封堵裸眼复杂井段形成“临时井壁”，解决深井复杂地层钻完井难题；同时提出采用膨胀套管作为完井套管进行侧钻井完井技术，大幅增大完井套管内径，便于后期投产作业。
2012年国际上率先在塔河油田侧钻水平井中首次充当技术套管封堵高压层，完成了常规井身结构无法解决、国外膨胀管公司无法实施的钻井难题，2014年采用膨胀悬挂直连套管封堵复杂层，有效降低钻井成本，获得西北油田分公司的高度赞誉并发来贺电，成果2014年获得中石化集团公司科技进步三等奖。
3、膨胀悬挂器系列产品研制及产业化推广发明的“液压膨胀式旋转尾管悬挂器”，采用高强度橡胶挤压的悬挂密封方式，完成产品系列化，可使尾管重叠段由传统200m降为20m，提供可靠的尾管头密封，解决尾管头漏失难题。
套损井膨胀管膨胀系统设计方案
1、项目背景
《套损井膨胀管膨胀系统设计方案》，系指对油田套损井的膨胀管膨胀系统设计。
目的在于提高井口集管至钻口的压力，提高套损井产量，并确保套损井的安全性。
2、设计思想
膨胀管膨胀系统设计的目标是实现管道和井口系统之间的有效膨胀，使得井口到达钻口的压力提高，降低油层压力，提高套损井产量，确保套损井由于压力变化而产生的安全问题。
膨胀管膨胀系统设计应该考虑的重要因素：
（1）井口集管至钻口的压力变化，膨胀管系统的设计应该考虑其变化量的程度，确保钻口的压力比井口上升；
（2）膨胀管材料的选择，考虑系统的火压温度条件，井口到达钻口时的流量和外部胶质层的配套情况；
（3）膨胀管系统的结构设计，包括连接膨胀管的管件、膨胀管的位置、膨胀管的小节长度等，应该满足井口流量的需求，同时减少压力损失；
（4）地面设备的设计，包括：地面膨胀管系统的位置、锚模板式锚固系统的类型、泵房设备等，以及控制、监测系统。
3、设计细节
（1）根据油田特点和井口到达钻口的压力变化，选择满足要求的膨胀管材料；
（2）膨胀管系统设计应考虑流量变化、位置调整、安全保障等因素；
（3）针对地面设备的设计，应考虑控制系统的配置、膨胀系统的安装、管路布置等。
4、项目价值
设计成功后，可提高套损井产量，提升油田的经济效益；提升服务质量，确保安全稳定。
膨胀套管接头柱面密封结构密封性能分析
殷鹏军;张建兵;刘吉吉;李蕾帆;李金锋
【期刊名称】《石油矿场机械》
【年(卷),期】2024(53)1
【摘要】为了研究影响膨胀套管接头柱面密封结构密封性能的因素,采用有限元显示动力学分析方法,对构建的膨胀套管接头柱面密封结构的膨胀过程进行有限元仿真和分析,得到了无载荷工况、内压和金属密封面初始间隙对套管接头密封性能的影响规律。
结果表明:在无载荷工况下,套管接头膨胀后金属密封面间接触力为零,不具备密封性能;在0~30 MPa范围内,施加的压力越大,膨胀后金属密封面间的接触力越大,密封性能越高;金属密封面初始间隙对套管接头的密封性能影响最大,当金属密封面初始间隙在0.1~0.4 mm范围内减小时,套管膨胀后密封面上的接触力逐渐增大,柱面密封结构的密封性能逐渐提高。
分析结果可为膨胀套管接头密封性能优化设计提供参考。
【总页数】9页(P50-58)
【作者】殷鹏军;张建兵;刘吉吉;李蕾帆;李金锋
【作者单位】西安石油大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TE931.2
【相关文献】
1.特殊螺纹套管接头柱面/球面密封结构有限元分析
2.特殊螺纹接头双主密封结构密封性能分析
3.套管接头台阶密封面的密封性能模拟试验
4.API圆螺纹套管接头螺纹脂密封性能分析
5.铝合金直连型套管接头密封性能分析
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
膨胀管技术研究及在油田的应用王燕新;刘兴国;周启成【摘要】膨胀管是一项用于钻井、完井和修井作业过程中的新技术,它能有效解决井眼变径和套管损坏等作业难题,又可以为作业节约大量成本,被认为是二十一世纪钻井和采油行业的核心技术之一.本文主要从膨胀管在国内外发展状况、不同类型膨胀管工作原理及其优缺点和在油田的应用情况进行了介绍,为以后该技术的应用推广提供了理论依据.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2013(000)024【总页数】2页(P112-113)【关键词】膨胀管;钻完井;套管层次;套损修复【作者】王燕新;刘兴国;周启成【作者单位】塔里木石油勘探开发指挥部第四勘探公司,新疆库尔勒841000;长江大学石油工程学院,湖北武汉430100;长江大学石油工程学院,湖北武汉430100;长江大学石油工程学院,湖北武汉430100【正文语种】中文【中图分类】TE256从能源发展角度来看,石油依然处在世界能源发展的前沿位置,石油钻探和开发也正朝着深地层、浅海以及深海领域发展,这也逐渐加大了石油钻井的难度.在钻井过程中,钻遇深井、超深井、高温高压井以及漏失严重和枯竭储层时,以前的钻井技术都是采用直径大小不同的钻头钻进,然后下入不同大小直径的套管进行固井以达到封固不同储层.利用这种固井完井方式,井深越深,套管层数越多,井眼直径要求就越大;相反,如果直径大小一定,钻成的井眼直径就会很小,在未钻至目的层时就已无法将钻头下至井底;或者即使已经钻至目的层,井眼直径太小,根本无法满足后期采油、增产以及套管损坏后修复作业的要求.石油技术人员一直在寻找一种更好的解决方法,以达到既安全又快速高效钻至目的层,最理想的方法就是用同直径钻头钻井,然后用同直径套管固井和完井,膨胀管技术的问世就可以很好的满足这种要求.二十世纪八十年代,壳牌公司的石油工程研发人员就开始研究膨胀管技术,并在一九九九年十一月使该项技术进行了首次成功的油田现场应用.从那以后,膨胀套管无论在技术方面还是经济效益方面都获得了很大地成功.膨胀管技术的概念在2000年引入国内,但直到2001年才引起国内钻井行业的足够重视.我国对膨胀管的研究,主要从套管损坏修复工作着手,以套管补贴为研究对象.而对于膨胀管管材选取的研究,大多都采用了以下两条基本技术路线:一种是在国内所生产管材中进行优选,然后再不断加快自我研发进程;另一种是与一些单位进行合作,研究并开发出专用的膨胀管管材,从而满足膨胀管技术发展的要求.经过这几年不懈的努力,膨胀管技术在国内钻井、完井及修井等作业中也得到了一定程度的应用.1 膨胀管分类膨胀管是一种由低碳钢经特殊加工而制成的套管,根据它本体结构不同可以分为实体膨胀管和割缝膨胀管两种.实体膨胀管可通过机械方式或液压方式使膨胀锥通过膨胀管柱,从而令管柱发生永久性胀大,膨胀率可达10%~30%;割缝膨胀管只能通过机械方式胀管,但割缝膨胀管的膨胀率要比实体膨胀管大很多,最大可达60%.2 工艺原理膨胀管胀管的过程改变了膨胀管的组织结构和机械性能,使它的强度指标得到提高,而塑性指标下降.通过选择或调整膨胀管管材、控制膨胀率等技术手段,在完成胀管过程后可以获得满意的机械性能指标,从而满足石油钻井和采油的使用要求.实体膨胀管胀管工作过程.将膨胀管管柱下入井下预定位置后,从芯轴内注入高压胀管液(清水或泥浆),在胀头下端与下堵头间形成高压容腔,当高压容腔内的压力达到一定值时,就会驱动膨胀锥与下堵头间产生轴向反向相对运动,如果下堵头以及可膨胀管柱运动受到制约(例如下堵头碰到井底等),则膨胀锥将沿轴线向上运动.在膨胀锥向上运动过程中,锥面将对可膨胀管内径以及外径进行膨胀;随着膨胀锥的轴向运动,整个膨胀管柱径向都会得到膨胀,膨胀锥到达膨胀管柱上端,最终与管柱脱离,胀管过程结束.它的胀管过程分为"从下到上"或"从上到下"两种方式(如下图)."从上到下"过程首先要完成膨胀管的坐挂,然后膨胀锥与膨胀管脱离连接,然后下放胀管.Weatherford公司为此开发了旋转膨胀技术,在膨胀锥本体上有3个可旋转膨胀头,膨胀锥与膨胀管的相对滚动使它们之间的摩擦力更小."从下到上"是膨胀锥位于膨胀管底部,通过中心管注入钻井液或清水憋压形成压差,推动膨胀锥上行,同时上提钻具.Envenfure公司采用的就是此种方式.膨胀管膨胀工艺过程3 优缺点在钻井中,采用膨胀管技术可以减少套管层次,使钻井能过到达更深的目的层.在修井中,膨胀管能够满足长井段的补贴要求,连接更简便,并且在膨胀后丝扣的密封性能依然良好.老井原有套管与膨胀管之间不需要填充其它介质,而是利用金属对金属的膨胀密封,接触面配合良好,因此两层套管之间无缝隙.膨胀补贴套管,能够对漏失部位进行有效封堵,同时加固了老井原有套管,提高了套管的抗外挤强度.膨胀管串两端的密封橡胶件具有耐压、耐高温、耐腐蚀的特性,可保证很长的有效期.3.1 割缝膨胀管3.1.1 优点割缝管膨胀性好,膨胀后直径是原直径的几倍;所需要的驱动力较小,施工操作较容易;对管材的要求比较低,可以使用常规的套管管材,因此成本也比较低;主要应用于水平井完井所用的割缝筛管,还可以用作防砂筛管.3.1.2 缺点只可以用作技术套管,不能作为油层生产套管;使用割缝膨胀管时,固井方法只能采用平衡塞法,而不能采用顶替注水泥;割缝管强度较低、抗内压能力较差,主要通过水泥环的强度支撑井壁.因此,为满足水泥环的厚度和强度,必须对井筒进行扩眼;同时对水泥要求也较高,一般采用纤维水泥.3.2 实体膨胀管3.2.1 优点实体管强度高,抗压、抗拉能力强,并且在膨胀前后强度变化不大;可以用作油层生产套管;固井过程中可以采用顶替法注水泥.3.2.2 缺点实体管的膨胀性较差,膨胀率仅有百分之二十五,并且膨胀过程中所需要的膨胀力接近割缝管的三十倍,实体管对管材的要求较高,所需成本也较高.4 应用范围目前膨胀管的应用领域主要有以下几个方面:优化井身结构,减少套管层次,减小井眼直径,节约钻井成本.应用于深井和超深井钻井时,可以减小井眼锥度,井身结构设计路径更多,因此可以钻达更深的储层.封隔复杂地层.当钻井过程中遇到突发情况(井塌、缩径、井漏或高压油气层)无法继续钻进时,可以采用膨胀管封堵复杂地层,同时还不影响井径尺寸,为下一步继续钻进创造条件.当设计套管因为某些原因无法下到预定位置时,可以通过采用膨胀管技术进行补救,用膨胀管封隔未能封堵的地层.进行套管损坏修补作业.①修补磨损的固井技术套管.深井钻井作业中,长时间钻进容易磨坏技术套管,采用内衬式膨胀管可增强套管承压能力.②修补老井完井生产套管.对于已经被腐蚀破损的生产套管,可通过内衬补贴或采用膨胀管回接的方法,恢复老井生产.③封隔不同射孔层层段.5 结论近几年,膨胀管在国内的到了快速发展,在胜利油田、塔里木油田等地区得到了一定范围的应用,对解决复杂地层钻进及老井套损修复作业提供了技术支持.但国内对该技术的研究仍然与国外水平有一定差距,无论是在管材选择及工艺优化方面,都还需要不断提高改进.本文对膨胀管技术进行了详细介绍,希望对膨胀管技术的发展及以后油田的普及应用提供理论借鉴.[参考文献][1] 李作会.膨胀管关键技术研究及首次应用[J].石油钻采工艺,2004,26(3):17~19.[2] 张建兵,施太和,练章华.钻井实体膨胀管技术[J].石油机械,2003,31(增刊):128~131.[3] 陈超.实体膨胀管固井技术在TK1051井的应用[J].西部探矿工程,2012,2:95~97.[4] 张东海.膨胀管技术的现状及未来[J].特种油气藏,2007,1:3~6.[5] 马海涛,林觉振,王海涛,宋胜利,刘鲲.应用于套管补贴的膨胀管技术[J].石油钻采工艺.2005,27(1):70~71.。
简析膨胀管和套管钻井等新技术在钻井中的应用发布时间：2022-05-31T01:36:52.089Z 来源：《新型城镇化》2022年11期作者：赵鲁鲁[导读] 同时建议我国应加快新兴钻井技术的研究和研制开发具有自主知识产权的钻井新工具，以缩小与国外先进钻井技术的差距，推动我国石油勘探开发的快速发展?中石化胜利石油工程公司黄河钻井总公司山东省东营市 257000摘要：随着国内石油天然气勘探开发向更深层位、边缘区带转移，施工难度逐步加大,对工程技术提出了更高需求?为满足勘探开发的要求，提高钻井工程效率?降低钻井成本，达到提高勘探开发整体效益的目的，国内外新兴起来了套管钻井?实体膨胀管技术?同时建议我国应加快新兴钻井技术的研究和研制开发具有自主知识产权的钻井新工具，以缩小与国外先进钻井技术的差距，推动我国石油勘探开发的快速发展?关键词：膨胀管;套管;钻井1 膨胀管和套管钻井等新技术概念1.1膨胀管技术概念膨胀管技术主要是采用一种具有良好塑性的金属套管,在液力或者机械驱动下在井下发生径向胀大,来解决石油勘探开发过程中的复杂地层封隔?尾管完井窗口密封?套损井补贴修复等工程技术难题?目前国内外均成立了专业研究机构与技术开发推广公司,形成了尾管悬挂封隔器?套管补贴修复?可膨胀衬管重复压裂?裸眼补贴等钻完井技术和金属管外封隔器等系列技术?其中膨胀式尾管悬挂器?裸眼补贴技术和套管补贴修复技术在国内已经开始大规模推广应用。
1.2套管钻井技术概念套管钻井是指在钻进过程中,用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压,向井下传递机械能量和水力能量来实现钻头旋转与钻进?井下钻具组合接在套管柱下面边钻进边下套管,完钻后起到钻柱作用的套管留在井内起完井作用?与常规钻杆钻井技术相比,套管钻井具有钻进时间缩短?井下故障降低?井控状况改善等优势,可保持起下钻时泥浆的连续循环,改善水力参数,改善环空上返速度和清洗井筒状况等?套管钻井技术的实施还存在一些困难,在套管钻井过程中,套管在交变载荷条件下,套管柱同时受到轴向荷载及旋转带来的扭矩荷载的作用,其受力状况与套管柱在非旋转情况下的受力状况有较大的差异,如何确保套管的抗扭?密封和连接性能是套管钻井在钻具强度设计过程中急需解决的问题?2 套管钻井技术2.1套管钻具组合在套管钻井技术的发展中,常用的方法是用套管代替钻杆,套管作为水动力和机械能传递的通道?研发一种回收式钢丝绳井下钻具组合,其与套管柱下端通过钻进锁紧装置连接。
“膨胀管修套工具”获得国家发明专利“膨胀管修套工具”获得国家发明专利2016-12-09 09:46:12 来源：中国保护知识产权网内容摘要为了修复油田井下套管，胜利油田石油工程技术研究院完井中心科研人员发明了膨胀管修套技术。
让人惊喜的是，其研究成果“膨胀管修套工具”获得了国家发明专利。
“膨胀管修套工具”应用前景很大，能有效解决眼下油田普遍存在的套管破漏问题。
发明专利可以为企业实现更多的经济价值，它既可用作“盾”来保护自己的技术和产品，也可用作“矛”来打击对手的侵权行为。
近日，由胜利油田石油工程技术研究院完井中心科研人员申请的“膨胀管修套工具”获得了国家知识产权局发明专利授权。
这个发明有效解决了目前油田普遍存在的套管破漏问题，具有很大的应用前景。
据了解，油田的油井或水井经过长期生产，因腐蚀会出现套管穿孔，或者因地下井筒周围应力的变化、井壁坍塌等原因，会出现套管破裂、断裂等问题，尤其到开发后期，此类井日益增多。
为了修复井下套管，科研人员发明了膨胀管修套技术，就是把小直径的套管通过井筒送到套损位置，然后使小直径的套管膨胀使其固定在井下套损处，达到修复破损套管的目的。
与现有技术相比，该发明的独特创新就是，在结构上它采用了在胀头上方建立一个低气压密封腔的方式来减小胀头的上压力，从而达到在胀头下方液压力不变的条件下，提高胀头膨胀力的目的。
同时，因为密封环密封了胀头上方的密封腔，可避免井下异物进入而干扰胀头工作的情形，从而避免了膨胀力增加或胀头遇卡的风险。
该膨胀管修套工具克服了同类工具工作压力过高等问题，可有效解决目前油田普遍存在的套管破漏问题，应用前景广阔。
（如需转载，请注明来源自科技世界网）。
