膨胀管全井内衬套管技术方案交流(1)

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。

膨胀管技术及在K井的应用1膨胀管技术简介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、可塑性强，可以通过机械或者液压的方法使管体发生永久塑性变形，从而满足钻井施工中的特殊需要。

膨胀管广泛应用于钻井、完井及修井等方面，在钻井方面主要用于弥补井身结构缺陷和封隔缩径、坍塌、井漏或高压层段。

膨胀管技术在处理复杂地层和压力体系方面有独特的优势，并可以增加套管层次，简化井身结构。

可膨胀套管技术，就是通过在井下将钻井管柱径向膨胀，使其内、外径扩大，实现使用同一尺寸的套管代替现行的多层套管，以提高应对多个复杂地层的封隔能力，提高作业成功率，降低钻井成本。

该项技术具有重要的意义：一是可以简便有效地解决复杂井段的井壁稳定问题；二是可以减少上部井眼的尺寸和套管层数，这样可以钻更深的直井和大位移井；三是可以修复老井被损坏的套管；四是可以大大降低钻井和完井成本。

2膨胀管在钻井作业中的应用在钻超深井或在海洋深水区作业以及需要钻穿高压地层、枯竭层或易塌、易漏地层时，在常规作业中往往采取下中间套管进行的方式，以确保施工安全。

但钻井越深，套管层数就越多，这样导致最终井眼减小，在有的情况下，还有可能导致不能按计划到达目的层。

而且，由于要求最初的井眼直径很大，增加了对钻机负荷、钻井设备及钻井液处理能力的要求。

采用膨胀管技术可以简化井身结构，减小套管层次，可避免这种情况的发生。

膨胀管技术可以为钻井过程中出现的复杂问题提供应急方案，尤其适用于钻进高压层、漏失层、泥页岩蠕动层、盐岩蠕动层。

能封隔膨胀性页岩层和漏失层，防止井眼缩径。

此技术还可以应用于多种类型的油井建井，能满足大位移井、侧钻井、水平井、多分支井以及小井眼井对井眼和套管尺寸的要求。

用于老井侧钻时，可降低重钻成本，使套管内径损失最小。

3膨胀管技术原理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种。

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。

膨胀管套管补贴技术l 常规膨胀管补贴技术l 大通径膨胀管补贴技术l 免钻底堵膨胀管补贴技术l 耐高温密封膨胀管补贴技术l 水平井及大斜度井膨胀管补贴技术l 耐高压密封膨胀管补贴技术l 膨胀管长段补贴技术l 出砂井膨胀管补贴技术l 补贴后可速取式膨胀管补贴技术l 气井膨胀管补贴技术膨胀管套管补贴修井技术系列：膨胀管套管补贴技术系列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直径方向膨胀10~30%左右，直接补贴和密封受损套管; 同时，在冷做冷作硬化效应下，管材强度和刚性得到提高，在补贴套管的同时加固受损套管。

应用范围：n广泛用于套管变形、漏失、错断、腐蚀井补贴、薄弱套管加固、封堵射孔层进行堵水或调层n适用于5-1/2”、7”、9-5/8”等API常用套管及非标套管补贴n5-1/2″常用套管补贴后内通径φ105mm-φ108mm；7″常用套管补贴后内径φ136mm-φ143mm；9-5/8″常用套管补贴后内径φ195mm-φ200mmn悬挂力≥450KN，密封压力≥15MPa -25MPa（根据需要，最高可达35MPa）n最高工作温度120℃（对于高温热采井可达350℃以上）常规膨胀管补贴技术与常规膨胀管技术相比，大通径膨胀管技术，由于其胀后通径更大，允许常规注水压裂等措施工具从补贴后的膨胀管内下入，拓宽了膨胀管补贴技术在油水井调层封堵（堵炮眼）、出水层堵水、恢复套损井分层注水工艺等领域的应用。

技术特点：★ 通径大，补贴后套管内径只减少10mm-11mm，一般情况下不影响常规井下工具的使用和增产、增注措施的实施。

★ 工艺简单，一趟管柱就完成整个工艺过程，没有磨底堵工序，作业时间短、效率高。

★ 地面施工压力低，安全可靠。

送入工具总成RIH液压动力系统Hhydraulic system大通径膨胀管Large drift SET大通径膨胀锥Expansion cone锚定系统anchor最新开发成功超薄壁大通径膨胀管：①补贴后套管内径只减少6mm-8mm。

膨胀管技术在钻井过程中的应用研究作者：刘永松来源：《科学与财富》2016年第34期（胜利油田黄河钻井三公司山东东营 257000）摘要：膨胀管技术在石油工程中有着不同的用途。

本文主要阐述膨胀管在钻井生产中的应用，包括优化井深结构、复杂层位封堵、套管补贴、小井眼固井。

关键词：膨胀管；钻井生产；应用引言：膨胀管技术属于将低碳钢透过特殊制作而成的套管，因为具有较低的碳含量，令膨胀管的柔性优于普通套管，具有较强的可塑性。

膨胀管技术是将膨胀管套管下至井中，通过机械或液压的动力，经由冷挤扩张的方式，从上至下或从下至上的透过压力或拉力令膨胀工具透过需膨胀的套管进行掌控，令其内径或外径因为塑性变形膨胀到预定的标准。

一、膨胀管技术的分类对于钻井而言，通过膨胀管技术能够降低套管的层次，令钻井所到达的目的层更加深。

膨胀管技术通过施加于膨胀锥两侧的压差或直接通过机械推力或拉力，令膨胀锥由膨胀管内进入，以此令膨胀管扩张。

压差可以通过两种方式产生，其一，透过对处在膨胀管和膨胀锥先接触的内管泵进液体；其二，将内管进行拉或压，膨胀锥经过膨胀管时，令膨胀管所担负的应力超出界限而进入塑性变形，而且在钢材强度的限制以内。

拓展率最大可为膨胀管内径的30%。

大部分实体可膨胀管的施工需要膨胀管变形量不超出20%[1]。

1、裸眼可膨胀尾管系统裸眼可膨胀尾管系统也被称作OHL系统，在正常运行下，液压驱动膨胀锥朝上转移，右下至上地膨胀尾管。

在膨胀锥位于尾管和上级套管重叠处时，通过膨胀锥膨胀尾管上端具有弹性涂层的悬挂器进行管柱的密封。

2、套管井可膨胀衬管系统此管也被称为CHL系统，是把能够膨胀衬管贴至原本损伤或强度较低的套管柱当中，能够良好地填补或巩固当前套管，除却具有弹性涂层的悬挂器接头分别处在CHL系统的上端及下端外，此系统与OHL系统相似。

CHL系统可以通过以下两种方式进行下入，则为开式和闭式下入套管。

对于开式而言，这一系统在井眼进行定位后，泵送隔离塞，之后进行膨胀。

膨胀管技术在钻井中的应用探讨摘要：在我国目前的石油勘探开发中，随着技术的提升主要朝着深层系以及滩海与海上发展，其中尤以深井施工居多，施工过程中钻井的难度也不断增多。

伴着石油勘探开发的深入，采用可膨胀管技术不仅可以有效解决在钻井过程中的难题，还可以提高工作效率，以下本篇就将探讨膨胀管技术在钻井中的应用。

关键词：膨胀管技术钻井复杂地层钻井工程针对钻遇低压层以及漏失层时，强化套管封固，还可以增加套管的层次，并且将膨胀管技术应用到钻井之中，应用膨胀实体管与可膨胀波纹管，不仅可以简化施工过程中的套管程序，还将会提高施工效率。

以下就针对膨胀管钻井工程中，对于膨胀机理以及施工步骤进行研究，做具体介绍：一、膨胀管技术介绍膨胀管技术发展中，在20世纪90 年代初就可以对各种环境中，实施套管以及裸眼井安装，可以用于处理深井以及在超深井钻井过程中遇到的问题，膨胀管技术中，不仅可以隔离钻井中的风险，还可以在不改变上层套管内径尺寸的情况之下[1]，使用原钻柱组合继续进行钻进施工。

膨胀管技术也就是将膨胀管柱下入到井底之中，然后使用膨胀锥体利用液压的方式使膨胀管材产生永久的变形，从而可以实现增大采油管柱以及实现增大井眼内径的目标。

膨胀管技术在钻井方面，不需要固井施工，利用在顶部的塑性锚定机构以及液压伸缩装置，就可以对下部膨胀管进行膨胀，并且采用膨胀管技术进行钻井，可以在不用锚挂回接的情况下，直接就可以建立临时人工井壁，有效隔离存在问题地层，提高钻井施工的安全性，通过膨胀管技术就可以密封漏失地层，采用膨胀管技术进行矿井施工，可以避免施工地域的限制，在实际应用中取得良好的效果。

二、钻井中应用膨胀管的研究在钻井中应用膨胀管，其膨胀率大约在15%～25%，这些都将要远远大于修井以及完井领域中的膨胀率。

膨胀管力学性能研究发现，管材一定要满足在膨胀过程的应变性能需求，具有良好塑性变形的能力，只有选择适合的膨胀管材料，才可以有效实现对钻井的施工操作。

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。