膨胀管技术

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。

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。

各种膨胀管的工作原理
膨胀管是一种常用的机械元件，可以通过温度变化来实现形变，广泛应用于机械、电子、化工等领域。

膨胀管的工作原理主要涉及热膨胀和冷缩的原理。

1. 金属膨胀管
金属膨胀管是通过金属材料的热膨胀和冷缩来实现形变的。

当温度升高时，金属材料会发生热膨胀，导致管道内压力升高，使膨胀管发生形变。

当温度下降时，金属材料会发生冷缩，导致管道内压力降低，使膨胀管恢复原状。

2. 液体膨胀管
液体膨胀管是通过液体的热膨胀和冷缩来实现形变的。

当温度升高时，液体膨胀，使膨胀管内压力升高，使膨胀管发生形变。

当温度下降时，液体收缩，使膨胀管内压力降低，使膨胀管恢复原状。

3. 气体膨胀管
气体膨胀管是通过气体的热膨胀和冷缩来实现形变的。

当温度升高时，气体膨胀，使膨胀管内压力升高，使膨胀管发生形变。

当温度下降时，气体收缩，使膨胀管内压力降低，使膨胀管恢复原状。

综上所述，膨胀管的工作原理主要包括金属、液体和气体的热膨胀和冷缩原理。

不同类型的膨胀管适用于不同的工作环境和温度范围，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的膨胀管。

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膨胀管堵漏技术
膨胀管堵漏水平接头是一种常见的管道连接方式，但由于各种原因，如腐蚀、磨损、老化等，可能导致水平接头出现泄漏现象。

此时，膨胀管堵漏是一种有效的解决方案。

下面介绍一下膨胀管堵漏的技术。

膨胀管堵漏一般分为两步：第一步是封堵泄漏处，第二步是重新安装膨胀管。

第一步：封堵泄漏处
1. 准备工具和材料：膨胀管、密封胶、扳手、螺丝刀、钳子等。

2. 关闭水源并排放管道内压力。

3. 拆卸水平接头，清理泄漏处周围的污垢和杂物。

4. 用螺丝刀或钳子将泄漏处周围的螺纹拧松，取出原有的膨胀管。

5. 将新的膨胀管套在泄漏处，并用螺丝刀将螺丝拧紧，确保膨胀管与泄漏处紧密贴合。

6. 用密封胶涂抹在膨胀管与泄漏处以及周围的螺纹上，并用扳手将螺丝拧紧。

7. 等待密封胶干燥后，重新安装水平接头。

第二步：重新安装膨胀管
1.将新的膨胀管用螺丝刀拧紧，并确保膨胀管与接头之间的螺纹紧密配合。

2．将水平接头插入膨胀管中并拧紧螺丝，确保水平接头与膨胀管之间的密封。

3．检查水平接头是否漏水，如有漏水现象，应重复第一步的操作，直到泄漏问题得到解决。

总之膨胀管堵漏需要先拆卸泄漏处的水平接头，清洗泄漏处并取出原有的膨胀管用新的膨胀管替换，并用密封胶涂抹在螺纹上，最后再重新安装水平接头等。

需要注意的是，膨胀管的尺寸和规格需要与水平接头相匹配，以确保安装后的密封效果。

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。

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。