膨胀尾管悬挂器分析

PZXG Y244.5×140-SW膨胀管悬挂器简介1前言在石油钻井中，膨胀管悬挂器作为尾管完井中的一种新工具，具有悬挂力大、密封可靠等优点，可以成功地解决常规悬挂器环空易泄漏、重叠段固井质量差等难题，尤其在水平和大位移钻井中膨胀管悬挂器有着常规尾管悬挂器无法比拟的技术优势，具有广阔的应用前景，为钻井工业带来可观的社会效益和经济效益。

2基本原理PZXG Y244.5×140-SW型膨胀管悬挂器主要由连接机构、悬挂机构、扭矩传递机构、回接机构等部分组成，可在244.5mm套管中悬挂140mm尾管，工具由提升短节、膨胀管、中心管、膨胀锥、盲板等部件组成，膨胀管外部加工有悬挂金属环并安装密封橡胶套。

其中，膨胀管用于连接钻具及尾管并传递扭矩，膨胀锥、膨胀管及中心管等组成悬挂机构用于实现膨胀作业，提升短节用于与上端钻柱组合及下端尾管连接。

结构示意图:见图1。

3工艺原理钻具组合：引鞋+筛管串+套管+膨胀管悬挂器+钻杆（串）。

当膨胀管悬挂器下入到悬挂位置后，开泵憋压，压力上升，膨胀锥上行，使膨胀管膨胀与上层套管内壁紧密贴合。

膨胀完成后，压力掉零，上提钻具，将悬挂器中心管、膨胀锥、盲板一起从井内提出。

4PZXG Y244.5×140-SW主要技术参数表1PZXGY244.5×140-SW主要技术参数5技术特点：5.1环空密封可靠；5.2悬挂后通径大,增大了套管内部的有效流动面积；5.3一趟钻完成打压膨胀、试压、取出盲板施工；5.4施工工艺简单,没有提前坐封等危险,从而可以降低作业风险。

6使用方法6.1入井前的准备对膨胀管悬挂器外观进行检查，确保膨胀管、密封橡胶套及连接螺纹完好。

6.2操作方法6.2.1刮管、通井采用刮铣器对悬挂段上下各10m重复刮管2次并记录钻柱悬重。

6.2.2下完井管柱钻具组合：引鞋+筛管串+套管+膨胀管悬挂器+钻杆（串）。

下放过程中如遇阻可上提、下放、旋转管串，不能循环。

第32卷 第2期2011年3月石油学报A CT A PETROLEI SINICAV o l.32M ar.N o.22011基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA 06A 105)资助。

第一作者:张 煜,男,1959年11月生,1983年7月毕业于江汉石油学院,现为中国石化胜利油田分公司副总经理,教授级高级工程师,主要从事石油工程技术开发及管理工作。

E mail:Zhangyu.s lyt @通讯作者:唐 明,男,1969年12月生,2009年获中国石油大学(华东)机械设计及理论专业博士学位,现为中国石化胜利油田钻井工艺研究院高级工程师,主要从事膨胀管技术和石油完井技术研究工作。

E mail:T ommysd @文章编号:0253 2697(2011)02 0364 05完井修井膨胀悬挂器的研制与应用张 煜 安 克 张延明 唐 明 滕照正(中国石化胜利石油管理局 山东东营 257017)摘要:针对常规尾管悬挂器的不足,开发出膨胀悬挂器技术。

该技术采用了钢管膨胀及高强度橡胶材料作为密封悬挂机构,没有卡瓦机构,集尾管悬挂器及封隔器于一身,解决了尾管头漏失的问题,且内通径远大于尾管内径,相对于常规尾管悬挂器具有诸多的技术优势,是尾管完井技术的最新发展方向。

对膨胀悬挂器的膨胀过程进行了有限元分析,对摩擦系数与膨胀压力的关系进行了研究,得出了膨胀压力与摩擦系数的数学表达式。

橡胶筒所能提供的悬挂力大小是衡量膨胀悬挂器性能的一个重要指标,对膨胀压缩后的密封橡胶筒所能提供的悬挂力进行了力学计算;对膨胀悬挂器的工作原理及技术特点进行了论述,介绍了膨胀悬挂器尾管完井技术、膨胀悬挂器悬挂小套管修井技术和膨胀管外封隔器悬挂小套管修井技术的技术优势。

在永3 侧87、义11 47等21口井对膨胀悬挂器技术进行了现场应用。

关键词:膨胀悬挂器;完井工程;修井工程;密封悬挂;橡胶筒中图分类号:T E 82 文献标识码:ATechnology and application of expandable hanger on completion andworkover engineeringZH ANG Yu AN Ke ZH ANG Yanming T ANG M ing T ENG Zhao zheng(S hengli Petr oleum A dministr ation Bur eau,Sinop ec,D ongy ing 257017,China)Abstract :With the development o f the ex pandable casing technique,an expandable hang er deriv ed fr om this technique was dev elo ped to compensate t he disadv antag e of the conventional hang er.T his technique innovat ively used an expandable steel tube and hig h st rength elastomer as sealing and hanging facilit ies w ithout clamps o ver them,it effectiv ely solved the problem of leakag e at the liner head by combining the liner hang er and upper packer to gether.T his technique co ntaining many advantages,such as a much g reater inner diameter than that o f the liner head,represents a new dev elo pment orientat ion in liner co mpletio n eng ineering.T he present pa per ex amined the ex pansio n pro cess of expandable hang ers by finite element analy sis,studied t he relatio nship betw een frict ion co effi cient and ex pandable pr essure and obtained a mathemat ical expressio n for the pressur e and fr ictio n coefficient of ex pansion.T he sus pension for ce pro vided by rubber sleev e w as an import ant indicator o f t he perfor mance of ex pandable liner hang ers,thus the mechani cal for ce provided by the co mpressed sealing rubber sleeve was calculated.T he paper discussed the ex pansion principle and technical features,and described technical advantages of the expandable hanger completion and workover techniques by the suspension of the small casing and ex pandable ex ternal packer.T he expandable liner hanger technique was applied to 21wells,such as Well Yong 3 ce 87and Well Yi 11 47.Key words :ex pandable hang er;completio n eng ineer ing;wo rkov er engineer ing ;sealing and hanging ;r ubber sleev e近十年来随着现代科学技术的发展,石油天然气工业中的钻探开采技术也得到了飞速地发展。

第36卷第5期2008年9月 石 油 钻 探 技 术PETROL EUM　DRILL IN G　TECHN IQU ESVol136,No15Sep.,2008收稿日期:2008201209;改回日期:2008208219作者简介:郭朝辉(1980-),男,2003年毕业于江汉石油学院机械设计制造及自动化专业,助理工程师,主要从事固井工具的研发工作。

联系电话:(0534)2566007!设备与工具#国外可膨胀尾管悬挂器的新进展郭朝辉1　马兰荣1　朱和明1　汪文昌2　彭汉标3(11中国石化石油勘探开发研究院德州石油钻井研究所,山东德州　253034;21中国石油大港油田公司采油与地面工程处,天津大港　300280;31中原石油勘探局塔里木钻井公司,新疆库尔勒　841000)摘　要:近年来,随着实体膨胀管技术的不断发展,国外成功研制了可膨胀尾管悬挂器并逐渐趋于成熟,在很多油气田投入工业性应用,取得了显著的经济效益。

详细介绍了里德公司的H ETS2L H悬挂器、TIW公司的XPA K悬挂器、哈里伯顿公司的VersaFlex悬挂器和威德福公司的EXR悬挂器的基本结构、工作原理及现场应用情况,分析了其优缺点,并在此基础上对国内可膨胀尾管悬挂器的研究与发展提出了建议。

关键词:可膨胀尾管悬挂器;尾管固井;现状;发展趋势中图分类号:TE925+12 文献标识码:B 文章编号:100120890(2008)0520066204可膨胀尾管悬挂器是在膨胀管技术的基础上发展起来的,它通过液压力或机械力将用可膨胀管材制成的悬挂器本体向外胀开,使其与上一级套管形成牢固的锚定连接,从而实现悬挂尾管[124]。

可膨胀尾管悬挂器具有外型尺寸小、入井安全方便、环空过流面积大,且在注水泥过程中能活动套管以提高顶替效率、密封能力好等诸多优于常规悬挂器的特点,而且在现场应用中显现出了巨大的经济效益和技术优势,尤其是与套管钻井技术相结合,可大大降低建井成本。

膨胀式尾管悬挂器尾管固井胶塞顶替水泥浆膨胀尾管悬挂器坐封后坐封工具丢失钻开浮箍目录1.0 系统介绍 (4)1.1 VersaFlex™尾管悬挂器/封隔器的描述 (4)1.2 VersaFlex™系统一般特性 (4)2.0 技术说明 (7)2.1 尾管悬挂器操作模式 (7)2.2 悬挂可靠性 (7)2.3 坐封 (7)2.4 尾管顶部封隔器 (7)2.5 设计图案 (7)3.0 技术说明书 (8)3.1 7.00” x 9-5/8” VersaFlex™尾管系统 (8)4.0工具清单 (11)4.1 7.00” x 9-5/8” VersaFlex™工具清单…………………………….….…………114.2 服务项目 (12)4.3 落井 / 维修损伤 (13)4.4 现场作业步骤 (13)1.0 系统介绍1.1 VersaFlex TM尾管悬挂器/封隔器的描述该系统由VersaFlex TM膨胀式尾管选挂器和整合的密封件总成组成，上部有可回接的抛光筒，加上坐封工具总成连接，下部变扣接头连接尾管悬挂器和下部尾管，同时配套哈里伯顿独特优质的固井井下附件。

VersaFlex T M尾管悬挂器/封隔器选择有最大膨胀系数好性能的合金材料制造，密封材料选择耐高温和性能好的氟化橡胶Viton。

如果氟化橡胶不能适应井筒条件，也可用其它合适的密封件。

密封件提供密封，也为尾管悬挂器提供悬挂能力。

如果坐封在9-5/8”套管中，单个胶筒能悬挂500,000磅的重量。

坐封在9-5/8”或更大套管里的VersaFlex TM尾管悬挂器，由五个这样的密封胶筒组成。

坐封在7-5/8”或更小套管里的VersaFlexTM尾管悬挂器，由三个这样的密封胶筒组成。

VersaFlexTM尾管悬挂器/封隔器的本体不包含机械坐封机构，或类似于卡瓦，液压缸或活塞等外部组件，液压坐封机构整合在坐封工具总成内，因此减少了悬挂器在生产中的潜在漏失点，使得悬挂器密封更可靠，坐封后坐封工具可回收。

膨胀式尾管悬挂器关键技术研究的开题报告一、题目膨胀式尾管悬挂器关键技术研究二、研究背景尾管是航空发动机的重要组成部分，对发动机的性能、噪声、排放等方面都有着重要的影响。

随着航空工业的不断发展和技术的进步，人们对发动机性能的要求也越来越高，特别是对尾管的排放控制和噪声降低。

因此，如何设计一种更加先进、性能更加优越的尾管悬挂器，成为当前航空工业的研究热点之一。

目前，普遍采用的尾管悬挂器是通过外部机架固定的传统结构，存在结构复杂、重量大、制造难度大等问题。

而膨胀式尾管悬挂器作为一种新型的尾管固定结构，具有结构简单、重量轻、制造难度小等优点，逐渐被各大航空工业公司所关注和应用，如波音、空中客车等公司均已开始在其最新的机型中使用该结构。

因此，研究膨胀式尾管悬挂器关键技术，具有重要的现实意义和科学价值。

三、研究内容（1）膨胀式尾管悬挂器的结构设计根据实际需求，设计一种优化的膨胀式尾管悬挂器结构，并确定其结构参数。

（2）膨胀式尾管悬挂器的材料选择和制造工艺选取适合的材料，并确定合适的加工工艺，使得膨胀式尾管悬挂器能够满足强度、刚度等要求。

（3）膨胀式尾管悬挂器的模拟仿真和试验验证进行有限元分析和仿真实验，验证膨胀式尾管悬挂器的可行性和性能。

同时，进行结构静载试验和耐久性试验，确保其可靠性和持久性。

（4）膨胀式尾管悬挂器的应用研究研究膨胀式尾管悬挂器在实际应用中的可靠性和适用范围，并进行系统优化，以实现更好的性能和效果。

四、研究意义（1）研究膨胀式尾管悬挂器关键技术，有助于提高尾管固定结构的设计水平，使得尾管的性能、噪声、排放等方面得到更好的控制和改善。

（2）膨胀式尾管悬挂器具有结构简单、重量轻、制造难度小等优点，可以替代传统结构，降低航空器的重量和制造成本，提高航空器的经济性和竞争力。

（3）膨胀式尾管悬挂器在国内还处于起步阶段，其相关技术的研究和应用对于推进我国航空工业的发展，具有重要的战略意义。

五、研究方法本研究采用理论分析、数值计算和实验验证相结合的方法，通过对膨胀式尾管悬挂器的结构设计、材料选择和制造工艺、模拟仿真和试验验证等方面进行研究和探索，得出相应的结论和建议。

膨胀尾管悬空固井技术与应用1. 引言1.1 背景介绍传统的固井技术中存在着固井质量难以保证、固井成本高昂、井眼损坏等问题，而膨胀尾管悬空固井技术可以有效克服这些问题，提高固井质量，降低固井成本，减少井眼损伤，因此备受油气公司和服务公司的青睐。

随着我国油气行业的快速发展和对非常规油气资源的重点开发，膨胀尾管悬空固井技术正逐渐成为一个热门话题。

本文将深入探讨膨胀尾管悬空固井技术的原理、应用案例、优势、挑战以及未来发展趋势，旨在为油气行业的技术人员提供参考和借鉴，推动我国油气井固井技术的创新和发展。

1.2 研究意义膨胀尾管悬空固井技术是当前油气勘探开发领域的研究热点之一，具有重要的实用价值和广阔的应用前景。

在石油工程领域，膨胀尾管悬空固井技术的研究意义主要体现在以下几个方面：膨胀尾管悬空固井技术可以提高油井的完井质量和生产效率。

通过采用膨胀尾管悬空固井技术，可以有效地控制井底裂缝的发生，避免地层溢流、水气杂层等问题，提高井筒的完整性和封固效果，从而提高油井的生产效率和长期稳定性。

膨胀尾管悬空固井技术可以减少固井作业成本，并降低油田开发的投资风险。

相比传统的完井技术，膨胀尾管悬空固井技术可以减少固井材料的使用量，降低固井作业的人力物力成本，并且能够缩短固井施工周期，提高固井作业效率。

膨胀尾管悬空固井技术的研究还可以促进油井勘探开发技术的创新与进步。

通过不断改进膨胀尾管悬空固井技术，可以探索出更加高效、节能、环保的固井工艺，为我国油气资源的开发利用提供更为可靠的技术支撑。

研究膨胀尾管悬空固井技术的意义在于推动油气勘探开发技术的发展，实现更为可持续的能源发展路径。

2. 正文2.1 膨胀尾管悬空固井技术原理膨胀尾管悬空固井技术是一种利用膨胀尾管在井筒内形成封闭和支撑的方法，以实现悬空固井的技术。

其原理主要包括以下几个步骤：1. 尾管下沉阶段: 将膨胀尾管通过井口下沉到设计位置，在这个过程中需要控制下沉速度和方向，同时确保尾管的稳定性。

膨胀尾管悬空固井技术与应用膨胀尾管悬空固井技术是一种新型的油田固井技术，是目前国内外广泛关注和研究的课题之一。

该技术通过膨胀尾管的作用，实现了尾管的悬空固井，填补了国内外此方面应用技术空白，在提高油气开采效率和安全性方面发挥了巨大作用。

以下将就膨胀尾管悬空固井技术的原理、特点以及应用进行详细介绍。

一、膨胀尾管悬空固井技术原理膨胀尾管悬空固井技术是利用膨胀尾管的自身性能，在管柱下部设置扩张器，当尾管到达预定位置时，扩张器被膨胀形成内径小于井筒的节流环，使得水泥浆得以置入，并在节流环与井筒之间形成一定的密闭空间，从而实现了尾管的悬空固井。

该技术的核心在于膨胀尾管的扩张器及其设计和制作工艺，其中包括扩张器和尾管的结合形式、膨胀力的控制及它的参数等。

要实现膨胀尾管悬空固井，需要保证膨胀尾管的扩张部位不仅能够满足膨胀的需要，还需要具备足够的机械强度和密封性。

1. 适应性强：膨胀尾管悬空固井技术可以适应各种井筒斜度和复杂地层条件，可以解决常规尾管悬空固井技术无法解决的问题。

2. 安全可靠：通过膨胀尾管的技术手段，可以实现尾管的悬空固井，大大提高了井下作业的安全性和可靠性。

3. 节省成本：相比传统的尾管悬空固井技术，膨胀尾管悬空固井技术可以显著降低固井作业的成本，提高固井效率。

4. 提高采油效率：膨胀尾管悬空固井技术可以使油气开采更加高效，增加了井底产能和提高了油气采收率。

5. 对油田环境影响小：膨胀尾管悬空固井技术采用了新型的环保材料，并且操作简便，对油田环境的影响较小。

1. 普遍适用于各类油气井的固井作业，尤其是对于水平井和多级油气藏的固井作业具有重要意义。

2. 可以广泛应用于非常规油气藏的开发，如致密油、页岩气等。

3. 对于高难度井筒的固井作业，如高温、高压、高硫等井筒，膨胀尾管悬空固井技术也可以发挥其独特的优势。