膨胀套管补贴与套管液压整形技术
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石油工程技术 井下作业 套损井修复技术(膨胀管应用)
套损井修复技术 （膨胀管应用）
目
肆叁贰壹
套膨膨膨
录
内胀胀胀
膨管管管
胀技关技
管 补 贴 技
术 系 统
键 技 术
术 原 理
术
一、膨胀管技术原理
膨胀管技术原理
实体膨胀管就是一种由特殊材料制成、 具有良好塑性的金属圆管，下入井内后通 过机械或液压的方法在直径方向膨胀10～ 30%左右，从而使管柱发生永久性胀大， 同时，在冷作硬化效应下，管材强度和刚 性指标得到提高，而塑性指标下降。
Φ112mm-116mm（大通径） 7″套管： Φ139mm-143mm 9-5/8″套管：Φ196mm-202mm
膨胀管补贴后强度：J55-N80钢级 （常规）、P110或更高钢级（特殊）
错断井膨胀管补贴
大段贴堵修复工艺
四、套内膨胀管补贴技术
1、常规膨胀管补贴（免钻底堵）
技术原理：
单根补贴：底堵和膨胀锥连接，补贴后将膨胀
三、膨胀管技术系统
四、套内膨胀管补贴技术
利用膨胀管的膨胀性能在井下对套管 损坏处进行“补贴”和密封，修复损坏 的套管，恢复生产。
适用范围：
错断、变形和腐蚀类套损修复 对已射孔井段的补贴封堵 钻井过程中技术套管磨穿的修复 完井过程中套管脱扣
技术特点：
适用于多种套损类型的修复 修复后可获得较大的通径 悬挂能力强，密封可靠 修复后不影响后续作业
❖ 长短不限：应用广泛 ❖ 可打捞：方便后期处理
◆ 打捞出悬挂器 ◆ 切割打捞一体化打捞出加固管：防腐套管、玻璃钢管 ◆ 磨铣贴堵管：铝合金、玻璃钢管 ❖ 聚合物类堵剂：封堵可靠、密封性好、悬挂承载力大 ❖ 内通径大：易于后期措施实施、利于下大泵 ❖ 生产管柱简化：方便生产管理，提高泵效
目
肆叁贰壹
套膨膨膨
录
内胀胀胀
膨管管管
胀技关技
管 补 贴 技
术 系 统
键 技 术
术 原 理
术
一、膨胀管技术原理
膨胀管技术原理
实体膨胀管就是一种由特殊材料制成、 具有良好塑性的金属圆管，下入井内后通 过机械或液压的方法在直径方向膨胀10～ 30%左右，从而使管柱发生永久性胀大， 同时，在冷作硬化效应下，管材强度和刚 性指标得到提高，而塑性指标下降。
Φ112mm-116mm（大通径） 7″套管： Φ139mm-143mm 9-5/8″套管：Φ196mm-202mm
膨胀管补贴后强度：J55-N80钢级 （常规）、P110或更高钢级（特殊）
错断井膨胀管补贴
大段贴堵修复工艺
四、套内膨胀管补贴技术
1、常规膨胀管补贴（免钻底堵）
技术原理：
单根补贴：底堵和膨胀锥连接，补贴后将膨胀
三、膨胀管技术系统
四、套内膨胀管补贴技术
利用膨胀管的膨胀性能在井下对套管 损坏处进行“补贴”和密封，修复损坏 的套管，恢复生产。
适用范围：
错断、变形和腐蚀类套损修复 对已射孔井段的补贴封堵 钻井过程中技术套管磨穿的修复 完井过程中套管脱扣
技术特点：
适用于多种套损类型的修复 修复后可获得较大的通径 悬挂能力强，密封可靠 修复后不影响后续作业
❖ 长短不限：应用广泛 ❖ 可打捞：方便后期处理
◆ 打捞出悬挂器 ◆ 切割打捞一体化打捞出加固管：防腐套管、玻璃钢管 ◆ 磨铣贴堵管：铝合金、玻璃钢管 ❖ 聚合物类堵剂：封堵可靠、密封性好、悬挂承载力大 ❖ 内通径大：易于后期措施实施、利于下大泵 ❖ 生产管柱简化：方便生产管理，提高泵效
膨胀管补贴技术
密封橡胶 膨胀管膨胀后补贴套管示意图
一、实体膨胀管应用技术
与国外产品比照
悬挂
产品 性 能
装置 工艺
项目 橡胶 抗内压 抗外压 启动压力 耐蚀 壁均匀度 胀头特点
悬挂方式
洗井方式
ZP-05膨胀管
ZP-08膨胀管
国外同类产品
牢固硫化于本体
牢固硫化于本体
易开裂
＞50MPa
＞50MPa
＞30MPa
≥35MPa
使用后改进磨鞋
使用后普通国产磨鞋
二、套磨铣技术
〔二〕磨铣管柱和参数的优选
二、套磨铣技术
• 不同井况条件下的磨铣参数以及管柱组合的 优磨化铣施工管柱和参数优化
•通过选择井况信息〔井深、井斜角、落物的
尺寸及材质等〕，软件计算选择最优钻压、转
速等参数，推荐最优的磨铣管柱组合〔包括扶
正器和加重钻杆安放位置〕。优化的管柱组合
• 耐内压：≥50MPa
一、实体膨胀管应用技术
明416井膨胀管锚定开窗工具现场试验
地质要求：该井地质要求侧钻换井底，设计侧钻
开窗位置1350m，方位51.8°，水平位移300m。
下膨胀管锚定器：下入深度1350m，陀螺定 向，定向键槽方位51.8°，膨胀定位施工最
施 高打压35MPa，膨胀管定位器座挂成功。 工 简 下导斜开窗一体化工具：导斜器插入膨胀管 况 锚定器，方向键进入定位导向键槽并锁紧，
加深井底：
一、实体膨胀管应用技术
〔三〕膨胀管悬挂器
一、实体膨胀管应用技术
1、悬挂器现状
➢ 常规卡瓦式悬挂器 ➢ 特点：坐封压力低，制造简单。 ➢ 缺乏：① 端口不密封导致水泥返高不到位。 ➢ ② 卡瓦悬挂力小，存在管柱下滑风险。 ➢ ③ 端口内通径小〔86mm〕，作业易碰挂。
中石油膨胀套管补贴新技术
保障生产安全
膨胀套管补贴新技术能够提高井下 套管的安全性能，减少井下事故的 发生，保障石油生产的安全。
对未来技术发展的建议
01
02
03
加强研发力度
鼓励企业和研究机构加强 膨胀套管补贴新技术的研 发力度，不断探索新的材 料、工艺和设备。
推广应用
积极推广膨胀套管补贴新 技术的应用范围，提高其 在石油工业中的普及率。
减少环境污染
膨胀套管补贴技术能够减少油井的泄漏和溢油事故，从而 减少对环境的污染。
该技术能够降低油井的生产成本，从而减少生产过程中的 废弃物排放，进一步减少环境污染。
03
中石油膨胀套管补贴新 技术的实施情况
技术应用范围
适用于各种规格和材 质的油管、套管和钻 杆等管道。
适用于陆地和海洋油 气田的开发。
培养专业人才
加强膨胀套管补贴新技术 领域的人才培养，为技术 的进一步发展提供人才支 持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
首先对受损管道进行清理和预处理，然后将膨胀套管放置在 受损部位，通过加压或加热使膨胀套管扩张，最后对修复部 位进行检测和验收。
技术的发展历程
起源
膨胀套管补贴技术起源于20世纪末， 最初是为了解决石油和天然气管道的 修复问题而研发的。
发展
现状
目前，膨胀套管补贴技术已经在国内 外的管道修复工程中得到了广泛应用， 为各类管道的安全、高效运行提供了 有力保障。
05
中石油膨胀套管补贴新 技术的未来展望
技术发展趋势
高效化
随着技术的不断进步，膨胀套管 补贴新技术将更加高效，能够更 快速、准确地完成套管补贴作业，
提高生产效率。
智能化
未来，膨胀套管补贴新技术将更 加智能化，通过引入人工智能、 机器学习等技术，实现自动化决 策和智能控制，减少人工干预和
膨胀套管补贴新技术能够提高井下 套管的安全性能，减少井下事故的 发生，保障石油生产的安全。
对未来技术发展的建议
01
02
03
加强研发力度
鼓励企业和研究机构加强 膨胀套管补贴新技术的研 发力度，不断探索新的材 料、工艺和设备。
推广应用
积极推广膨胀套管补贴新 技术的应用范围，提高其 在石油工业中的普及率。
减少环境污染
膨胀套管补贴技术能够减少油井的泄漏和溢油事故，从而 减少对环境的污染。
该技术能够降低油井的生产成本，从而减少生产过程中的 废弃物排放，进一步减少环境污染。
03
中石油膨胀套管补贴新 技术的实施情况
技术应用范围
适用于各种规格和材 质的油管、套管和钻 杆等管道。
适用于陆地和海洋油 气田的开发。
培养专业人才
加强膨胀套管补贴新技术 领域的人才培养，为技术 的进一步发展提供人才支 持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
首先对受损管道进行清理和预处理，然后将膨胀套管放置在 受损部位，通过加压或加热使膨胀套管扩张，最后对修复部 位进行检测和验收。
技术的发展历程
起源
膨胀套管补贴技术起源于20世纪末， 最初是为了解决石油和天然气管道的 修复问题而研发的。
发展
现状
目前，膨胀套管补贴技术已经在国内 外的管道修复工程中得到了广泛应用， 为各类管道的安全、高效运行提供了 有力保障。
05
中石油膨胀套管补贴新 技术的未来展望
技术发展趋势
高效化
随着技术的不断进步，膨胀套管 补贴新技术将更加高效，能够更 快速、准确地完成套管补贴作业，
提高生产效率。
智能化
未来，膨胀套管补贴新技术将更 加智能化，通过引入人工智能、 机器学习等技术，实现自动化决 策和智能控制，减少人工干预和
石油工程技术 井下作业 常规膨胀管补贴
常规膨胀管补贴
1补贴原理
对套损井段进行整形或磨铣处理后，用油管将膨胀管柱下至需要补贴修复的井段。
在地面用高压泵向油管内打压，膨胀管发射腔内压力达到一定数值后，膨胀锥推动膨胀管膨胀并与油管一起上行，当膨胀锥上行距离超过膨胀管柱长度时，油套连通，泵压下降，膨胀管完成膨胀且紧贴基础套管内壁，达到锚定、密封与修复套管的目的。
最后起出油管，钻通或打捞出膨胀管底堵完成套管补贴作业。
2应用范围
套管变形、错断、补贴修复
漏失、腐蚀井补贴加固修复
封堵射孔段，封堵层系
高温热采井套管修复
斜井水平井套管修复
出砂井套管修复
修复套管同时修补水泥环
气井套管修复
常规膨胀管修复套损井施工工艺包括井眼准备、通径、定径刮管、膨胀补贴、钻磨底堵五个步骤。
单井施工时间一般2-3天，实际施工时间有所差异。
3技术优点
施工工艺简单，前期打通道—定径刮削—通井规验证—打压膨胀补贴—钻磨底堵或捞底堵—试压验收，以1000米井深为参照施工期只需2-3天。
修复后内通径大，以5-1/2″套管为例补贴后套管内径可达108mm。
膨胀管材材质可靠，膨胀后管材级别达到或接近套管N80钢级。
悬挂能力强，抗拉力超过60T。
密封可靠，补贴后抗内压≥55MPa，环空密封≥25MPa，可按特殊需求定制，可满足油田日后压裂酸化要求。
井眼准备下膨胀管打压胀管打捞或磨底堵胀管完成
施工完成。
膨胀管补贴修复套管技术在石西油田的应用
修 复 的井 段 引。在 地 面用 高 压 泵 向油 管 内打 压 ，膨 胀 管 发射 腔 内压 力 达 到 一定 数 值 后 ，膨 胀锥 （ 膨 胀 头 ）推 动油 管 与油管 一起 上行 ，膨胀 管发生 塑性 永久变形膨 胀 ，当膨胀锥 上行距离超 过膨 胀管柱 长度 时 ，
［ 收稿曰期］２ ｏ １ ３— ０ ６ —１ ２ ［ 作者简介］杨玉伟 （ １ ９ ８ ２ 一 ） ，男 ， 工程 师 ，现 主 要 从 事 油 气 田 开 发 技 术 管理 方 面的 研 究 工 作 。
，
［ 摘 要 ］ 随着 石 西 油 田 开发 年 限 不 断 延 长 ， 套 管 损 坏 井 不 断 增 多 ， 套 管 损 坏 形 式 也 越 来 越 复 杂 ，套 管 修 复
难度 越 来 越 大 。 阐 述 了膨 胀 管 补 贴 修 复 套 管 技 术 在 石 西 油 田 的 推 广 应 用 。 采 用 低 碳 钢 膨 胀 管 及 作 业 管 柱 下 至 预 定 套 管 破 损 井 段 ， 以机 械 和 液 压 方 法 使 低 碳 钢 膨 胀 管 发 生 永 久 性 塑 性 变 形 的 套 管 补 贴 技 术 ， 有 效
解 决 了 以往 修 井工 程 难 以解 决 的套 管 错 断 、 套 管 腐 蚀 穿 孔 、大 井 段 套 管 修 复 等 问 题 ， 使 老 油 田 套 损 油 、
气 、水 井 恢 复 生产 能力 。
［ 关 键 词 ］ 修 复 套 管 补 贴 膨 胀 管 ；套 管修 复工 艺 ； 石 西 油 田
长 江大学学报 （ 自科版） ２ ０ １ ３ 年１ １ 月号石油中旬刊 第 １ ｏ 卷 第３ ２ 期 Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ Ｓ ｃ ｉ Ｅ ｄ ｉ ｔ ） Ｎｏ ｖ ． ２ ０ １ ３ ，Ｖｏ １ ． １ ０ Ｎｏ ． ３ ２
石油工程技术 膨胀管套管补贴技术
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。
套管补贴
涨后 通径
备注 侧钻尾管膨胀 侧钻尾管膨胀 修套 修套
140 140 120 120
1530～1764 104.5 1720～2080 104.5 1210～1320 108 922～932 108
四、套管悬挂加固技术
套管悬挂加固技术是利用套管悬挂装置将小 套管（相对原井套管）下入需加固的井段， 座封丢手后，再挤灰浆封固小套管与原套管 的环空，待灰浆固结后，钻掉多余灰塞，使 套管内重新形成一个坚固的通道。其强度相 当于套管强度。
7.72
9.17
9.19
10.36 ≤20m
套管弯曲、错断、破裂等严重变形 井，打通道后的修复 ≥25 ≥15 ≥300 ≥25 ≥15 ≥300
技术配套工具
开发完善了配套小直径封隔器，满足注 水开采施工要求。
钢体外径： 耐压（Mpa) 耐温（℃）
φ95 φ130 40 120/150
三、实体膨胀管加固技术
¹ ù ² Ì ³ ¤¶ È 5.5 7.2 4.2 5.2 5.2 4.6 4.6 4.7 3.8 5.2 3.8 3.8 4.8 4.0 3.8 4.0 2.6 5.2 4.0
二、金属密封加固技术
双端金属密封加固技术是修复套管变形、错 断井较为有效手段。利用专门的加固工具将 加固衬管两端的密封软金属挤胀变形，紧紧 贴在套管内壁，产生过盈配合达到加固密封 的目的。因为加固后强度高又是全金属密封， 用来封堵深井、热采井的高温高压层、修复 套管错断井显示出特有的优势。
打 压 补 贴 过 程
套管补贴后切面
技 术 指 标
◆ 破损孔洞直径＜75mm ◆裂缝长×宽＜600×12mm ◆补贴长度＜ 20m ◆补贴后的套管承受压力为： 内压＞ 15MPa，外压＞ 9MPa，孔洞越小，承受压 力越高。如25mm1井摄像资料
膨胀管套管补贴技术在文留油田的应用
易松动脱落 ，密封可靠 ，耐 高温 ， 用于套管损坏 的任 意井深 ， 适 适用 套管 损坏的类型广 ，如变形套管整 形后的加固 、破裂套管 的修复 、漏 失井 段的封堵等 ，实体膨胀管套管 与原井 套管形成双 层套 管 ， 提高 了 套管 的强度 ，延长了套管的使 用寿 命 ， 套损井 的修复有较强 的适应 对 性 。现场 试验表明 ：套管补 工艺技 术是一项成本低 、简便适 用的套 占 损井修复 工艺技术 ；对油 田开发进入 中后期 ，增产节资 ，将起到积极 有效 的作 用。膨胀管套管补贴技术在 文留油 田的 成功应用 ，使我们在 套损井修复方面 多了一项新 手段。
２ 膨胀管套管补贴现场应用
压 过程 中压力表读数达 到安全压力４ＭＰ 管柱仍 然没有上行 ，应停泵 ５ 分 析原因并采取相应措施 ，严禁随 意提高施工作业泵压 。③停泵前要 保证彻 底卸压 ，以免带压操作 出现危 险。④在起 出入井管柱时只能上
提 ， 准下放 管柱。 不 （） ３ 后期施 工。①试压 。验证 补贴管密封 情况 。全井 筒试压试 压 １ＭＰ ，稳压 ３ｍｉ，结 论试 畦合格 。起 钻完 。② 钻通下堵 头。下 ５ ａ ０ ｎ ｌＯ ｍ × ．１ 磨鞋 １ ＋ ３ ｍ油管 １６ ， 塞１ ６ ． ｍ，钻通 Ｏｍ ０ ｍ ２ 个 中７ｍ ７根 探 ６９ ４ ７
参 考 文 献 … 采 油技 术 手 册 编 写 组 ． 油 技 术 手 册 ． 京 ： 油 工业 出版 社 ． 采 北 石
１７ ９ ７， ７
进行修整整型 ，去掉原套 管内壁上 的水泥残 渣、毛 刺、死 油和硬蜡等 物 ，同时证 实漏失段 ，提供 准确 的补贴段 。①起 出井下原 生产管 柱 后 ，配合测井公 司找漏 ，十六 臂测井 。② 下 中ｌＯ ｍ 印＋ ｌｍ 铅 油管 ，打 印深度 １４ ． ｍ 出 发现缩 径 为 １８ ｍ。③ 套铣 ：下 １４ｍ × ６３１ 起 ７ ０ｒ ａ １ｎ ￣ ｌｍ ＿ 套铣 筒＋ ３ ｍ油管深 度 １１． ｍ 铣４ ， ６ 中７ｒ ａ ６７６ 套 ８ ｄ时无进 尺 。起 出井 下 管柱 后 ，下 ｌＯ ｍ ｘ ． ｍ套铣 筒＋ Ｏｍ ｏ ８ ５ 油管 ，通过套 变至井 底 。④ 套 管 整形 ：下 ｌ ４ ｍ×９ 套管 整 形器 ＋ ｌｍ ． 嘶 油管 ，由 １３ ． ｍ 形 至 ６７ ５ 整 ８ １３． ｍ ６７ ３ 上提管柱 卡 ，解 卡４Ｔ 功 ，起出井下管柱 及套管整形器 。 ９ ７成
套管补贴和取换技术
套管补贴和取换技术一、套管补贴技术油水井外漏破损包括腐蚀孔洞、破裂、螺纹失效等形式，不但影响正常生产，还严重污染环境。
破损漏失部位往往在无水泥封固的空井段，套管受地表水、电化学等因素作用而腐蚀破损。
一般在50～500 m 较常见，有些井在井口附近或距井口10～20m 处也常发生破损外漏。
（一）补贴工艺原理套管补贴，就是利用特制钢管，对破漏部位的套管进行贴补，采用机械力使特制钢管紧紧补贴在套管内壁上，封堵漏点。
目前补贴修复（堵漏）常用特制波纹管，利用专用补贴工具进行补贴施工，其工艺原理是：用油管柱将补贴波纹管和补贴工具送至套管破损部位，然后管柱内憋压，在液压作用下，补贴工具中液缸及活塞拉杆将液压力转变成机械动力，使拉杆急速回缩上行，带动胀头胀开波纹管。
（二）补贴修复运用范围补贴法修复工艺技术，适应井况范围较广泛，从补贴工艺发展应用的情况来看，目前可以推广应用以下几方面。
（1）修复补贴修复补贴适用的井况包括套管腐蚀孔洞、穿孔、破裂裂纹、破裂裂缝、螺纹失效、误射孔补救等。
这种井况下的补贴修复，修复效果明显，成功率高，修复后井的利用率高。
（2）调整补贴对于多油层系统开发的油井，共同注水的注水井，在开发到一定程度后，同井不同层系不同油层将会出现层间矛盾、层内矛盾、平面矛盾等注水开发三大矛盾。
为消除解决这三大矛盾，特别是层间矛盾往往需调整开发层系，使某一层系，某一层段封闭放弃开发，为此需对关闭放弃的层段射孔孔眼进行补贴封闭，这种补贴法称为调整补贴。
因补贴而封闭的油层需重新动用时重新补射孔即可。
利用波纹管补贴封堵射孔孔眼与化学堵剂封堵关闭的油层配套进行，可使调整开发层系取得更理想的施工效果。
（3）封堵高含水层段油井含水高，这种高含水将随油田注水开发时间的增长而增高，而处理高含水井况，往往用机械卡堵即双封隔器卡堵高含水层段，其结果是高含水部位被卡堵，而低含水部位的油也同时被卡堵产不出来。
另一方面双封隔器堵水因其工具及配套配产（水）器所限，一般一次工艺管柱只能卡堵5～7 层，而又受工具寿命所限，往往需起下管柱更换堵水工具，所以费时费力，成本较高，而效果也并不理想。
修井工程-套管损坏的修复
（一）、套管整形技术
整形方法分：机械整形和爆炸整形
1.机械整形
机械整形：利用钻具传递动力，使整形工具产 生诸如旋转、下击、震击、碾压等动作，对套 管变形或错断部位做功。使其恢复或接近原套 管内的套管修复技术。
1.机械式整形
1）冲击胀管整形工具：梨形胀管器
工作原理：上提钻具一定高度， 然后快速下放，利用钻具本身 的重量或下击器施加的冲击力 迫使工具的锥形头部楔入变形 或错断套管部位进行挤胀，以 恢复其内通径要求尺寸的目的。 管柱结构自下而上为： 梨形胀管器+配重钻铤+钻杆
波纹管补贴工具—水力锚
③水力锚
结构主要由锚体、锚爪和弹簧片组成，
③水力锚
工作原理是从管柱内打入高压液体。 作用在水力锚上，迫使锚爪扩张 伸出锚体，紧紧咬在套管内壁上， 为整个补贴工具和补贴波纹管定 位，保证套管补贴部位的准确。 与此同时，补贴工具在工作时产 生一部分作用力，也通过水力锚 分散到套管上。工作结束时，由 于管柱内不再打入高压液体，没 有压力作用，则锚爪自行收回。
一、套管损坏的判断及验证方法
当发现上述某些现象后，说明套管可能已经损坏， 必须进一步证实套管损坏的具体位臵、损坏程度及类 型，方法如下： 1、通井确定套管变形、错断的深度； 2、打铅印确定套管变形深度与套管变形程度、套管 错断深度及错断位移的大小； 3、井径测井测出变形程度及变形井段长度； 4、井下电视测井观看套管破裂形状、大小、深度； 5、封隔器找漏确定套管破裂的大概井段。
1)冲击胀管整形
注意事项： ⑴使用胀管器时，应选用不同尺寸逐级加大外径，但不 可加大过多。每次胀管器通过后， 下一次工具外径加 大1～3mm。 ⑵有些胀管器带有螺纹槽，在上提下放的活动中螺纹很 容易被卸开，因此工具下井时一定要切实上紧。 ⑶使用梨形胀管器对套管整形时，要根据套管变形情况， 慢加压，轻顿，通过多次顿击通过变形位臵。多次胀不 开时，切忌高速下放冲胀，加压猛顿，强行通过。由于
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二是磨铣整形法, 即用磨鞋将变形凸出的 部位磨掉, 再灌入水泥浆封固。
一、套管补贴加固技术概述
2. 传统（早期）的变形套管修复方法
（2）机械胀管修复法和磨铣整形法缺点 主要是: 常用的整形器或磨鞋结构复杂,
成本昂贵, 有些甚至只能从国外进口。安装
各种整形器或磨鞋的地面装臵不统一, 并且 十分笨重, 安装、拆卸都不方便, 大大增加 了具体施工的难度。 两种方法的工艺过程均比较长, 工作量大,
通过较小的井眼, 到达补贴位臵(见图1), 再将波纹管 的波纹胀开, 胀开后的补贴管外径大致等于需要修补
套管的内径, 这时波纹管恢复成圆钢管, 紧紧地内衬
在套管壁上，与套管形成一体。
一、套管补贴加固技术概述
图1������
波纹管下井工具
波纹管加工示意图
一、套管补贴加固技术概述
3.膨胀管补贴工艺的发展
二、水力式机械胀贴波纹管补贴工艺
1．胀贴波纹管组成
水力式机械胀贴波纹管配套工具由滑阀、震击器、 水力锚、双液缸总成、连杆、安全接头、钢性胀头、 弹性胀头等部件组
1-上接头；2- 滑阀；3- 震击器；4- 洗管保护器；5-水力锚； 6-双液缸总成；7-波纹管止动器；8- 加长杆；9-光杆联接器 10-波纹管；11-安全接头；12-刚性胀头；13-弹性胀头；14死堵。
正常生产。目前应用的取换套工艺、
挤封串工艺还不能满足油水井套管 大修理工艺的要求。目前普遍采用 世界上较先进的“水力式机械胀贴 波纹管补贴工艺”及补贴工具。
二、水力式机械胀贴波纹管补贴工艺
水力锚 滑 阀 上 活 塞 卸流槽 震击器 液 缸 下 活 塞 补贴管
膨胀头
连 杆
水力锚
图1 水力机械胀贴波纹管工具结构
一、套管补贴加固技术概述
4. 实体膨胀 管膨胀工艺
下膨胀管柱 并通过液压 使井内膨胀 管完成膨胀。 膨胀管补贴
工艺过程如
图3所示。
图3 膨胀管补贴工艺过程
二、水力式机械胀贴波纹管补贴工艺
随着油田开发时间的延长，油水 井套管会出现不同程度的损坏，如 腐蚀穿孔、丝扣渗漏、作业机械损 伤等，从而造成一部分油水井不能
一、套管补贴加固技术概述
4. 实体膨胀管膨胀工艺
膨胀管补贴过程是：将膨胀管管柱的下
端和由膨胀锥组成的启动腔组装一起,由钻 杆连接下到设计深度,通过钻杆向膨胀启动
腔施加液压,当压力经由钻杆施加到启动腔
底部系统后,在达到一定压力值的条件下, 膨胀锥启动。随着膨胀锥的向上移动,实现 膨胀管的膨胀补贴。由于膨胀锥连接在钻 杆上,机械拉力可以帮助产生所需的膨胀力, 降低总的膨胀压力。
图2������
膨胀管下井工具
一、套管补贴加固技术概述
4. 实体膨胀管膨胀工艺
实体膨胀管结构简单,采用冷拉工艺,使膨胀管在
井下达到所要求的尺寸。 膨胀原理是:膨胀锥和连接膨胀锥的中心管组成膨 胀机构,膨胀机构通过机械作用使膨胀管产生永久变 形。液压直接作用在膨胀机构上,或是拉力(推力)通 过工作管柱作用到膨胀机构,推动膨胀机构在膨胀管 内移动,使得膨胀管金属变形到塑性区域。
随着补贴管性能、材料和膨胀技术的发展, 由原来的 波纹管补贴发展到现在的膨胀管补贴。
一、套管补贴加固技术概述
3.膨胀管补贴工艺的发展
（1）波纹管补贴技术原理
20世纪90年代广泛使用。 补贴管选用高塑性的钢材, 为使补贴管易于下入井 内, 将波纹管沿纵向做一定数量的褶子(补贴管有了棱
角, 波纹管因此而得名) , 缩小了补贴管直径, 可以
为套损源。
一、套管补贴加固技术概述
3. 以往（中期）的几种套管补贴工艺
（2） 燃爆加固
燃爆焊接加固是靠火药燃烧产生的高能高压气
体直接作用于加固管, 使加固管整体的直径扩大, 紧贴于套管内壁, 对套管损坏部位起到加固和密
封作用。
该工艺的缺点是加固管内径不规则, 工艺复杂, 涉及安全因素多。 用爆炸法修复变形石油套管, 关键是要建立爆 炸过程中套管变形的计算模型。
一、套管补贴加固技术概述
2. 以往（中期）的几种套管补贴工艺 （3）两端密封加固
这种工艺方法是靠加固管两端的锥体挤胀软金
属锚, 密封套管损坏部位。 缺点是软金属锚与套管接触的环形面积小, 锚
定性能和密封性能不可靠, 且加固管与原套管之
间仍存在环空, 强度低。
一、套管补贴加固技术概述
3.膨胀管补贴工艺的发展
(2)膨胀管的基本原理
21世纪开发研究及应用。 利用具有高塑性的补贴管, 下到需要补贴的井段后, 通过液压等外力作用使补贴管膨胀, 紧贴在套管上, 并和原套管密封,实现套损部位的修复（图2）。 膨胀管补贴工艺发展迅速, 一次补贴长度逐步增加, 工艺成本低, 操作相对简单, 现场应用效果良好。
一、套管补贴加固技术概述
操作人员不容易掌握。
一、套管补贴加固技术概述
3. 以往（中期）的几种套管补贴工艺
油水井大修技术中, 对错断口磨铣打开通道后经 常采用“加固技术”进行修复, 加固工艺主要有丢 手加固、燃爆焊接加固、密封加固三种。
(1)
丢手加固
丢手加固是靠加固管一端的卡瓦将加固管悬吊在
套管损坏部位。
该工艺的缺点是不能将套管损坏部位密封起来, 加固管内通径小。注入水仍将会从加固处漏失,成
膨胀套管补贴与 套管液压整形技术
中国石油大学（华东）机电工程学院
高学仕
（教授）
2011.8
一、套管补贴加固技术概述
1.套管加固的目的
套管变形或破裂、错断后, 内通径减小, 各种工
艺措施无法实施, 甚至导致油水井停产或报废。因
此应采取一定的技术措施整形扩径, 并根据井况进 行密封加固套管。
套管加固的目的在于:
二、水力式机械胀贴波纹管补贴工艺
2．胀贴波纹管工作原理
补贴工具组装好后下入井内，核准波纹管深度，使
其到达需补贴的位臵，通过地面泵泵入液体加压传递
到液缸处，推动活塞上行并带动连杆拉钢性胀头上行 迫使胀头进入波纹管内扩胀波纹管，使波纹管补贴在
一是防止套损井段通径继续减小; 二是保持套管井眼有一基本通道; 三是密封加固能防止套损井段进水成为成片套损 源。
一、套管补贴加固技术概述
2. 传统（早期）的变形套管修复方法 （1）传统的变形套管修复方法有2 种:
一是机械胀管修复法, 即用整形器施加机
械力对套管壁进行挤压, 扩张变形部位的内
径以达到修复的目的;
一、套管补贴加固技术概述
2. 传统（早期）的变形套管修复方法
（2）机械胀管修复法和磨铣整形法缺点 主要是: 常用的整形器或磨鞋结构复杂,
成本昂贵, 有些甚至只能从国外进口。安装
各种整形器或磨鞋的地面装臵不统一, 并且 十分笨重, 安装、拆卸都不方便, 大大增加 了具体施工的难度。 两种方法的工艺过程均比较长, 工作量大,
通过较小的井眼, 到达补贴位臵(见图1), 再将波纹管 的波纹胀开, 胀开后的补贴管外径大致等于需要修补
套管的内径, 这时波纹管恢复成圆钢管, 紧紧地内衬
在套管壁上，与套管形成一体。
一、套管补贴加固技术概述
图1������
波纹管下井工具
波纹管加工示意图
一、套管补贴加固技术概述
3.膨胀管补贴工艺的发展
二、水力式机械胀贴波纹管补贴工艺
1．胀贴波纹管组成
水力式机械胀贴波纹管配套工具由滑阀、震击器、 水力锚、双液缸总成、连杆、安全接头、钢性胀头、 弹性胀头等部件组
1-上接头；2- 滑阀；3- 震击器；4- 洗管保护器；5-水力锚； 6-双液缸总成；7-波纹管止动器；8- 加长杆；9-光杆联接器 10-波纹管；11-安全接头；12-刚性胀头；13-弹性胀头；14死堵。
正常生产。目前应用的取换套工艺、
挤封串工艺还不能满足油水井套管 大修理工艺的要求。目前普遍采用 世界上较先进的“水力式机械胀贴 波纹管补贴工艺”及补贴工具。
二、水力式机械胀贴波纹管补贴工艺
水力锚 滑 阀 上 活 塞 卸流槽 震击器 液 缸 下 活 塞 补贴管
膨胀头
连 杆
水力锚
图1 水力机械胀贴波纹管工具结构
一、套管补贴加固技术概述
4. 实体膨胀 管膨胀工艺
下膨胀管柱 并通过液压 使井内膨胀 管完成膨胀。 膨胀管补贴
工艺过程如
图3所示。
图3 膨胀管补贴工艺过程
二、水力式机械胀贴波纹管补贴工艺
随着油田开发时间的延长，油水 井套管会出现不同程度的损坏，如 腐蚀穿孔、丝扣渗漏、作业机械损 伤等，从而造成一部分油水井不能
一、套管补贴加固技术概述
4. 实体膨胀管膨胀工艺
膨胀管补贴过程是：将膨胀管管柱的下
端和由膨胀锥组成的启动腔组装一起,由钻 杆连接下到设计深度,通过钻杆向膨胀启动
腔施加液压,当压力经由钻杆施加到启动腔
底部系统后,在达到一定压力值的条件下, 膨胀锥启动。随着膨胀锥的向上移动,实现 膨胀管的膨胀补贴。由于膨胀锥连接在钻 杆上,机械拉力可以帮助产生所需的膨胀力, 降低总的膨胀压力。
图2������
膨胀管下井工具
一、套管补贴加固技术概述
4. 实体膨胀管膨胀工艺
实体膨胀管结构简单,采用冷拉工艺,使膨胀管在
井下达到所要求的尺寸。 膨胀原理是:膨胀锥和连接膨胀锥的中心管组成膨 胀机构,膨胀机构通过机械作用使膨胀管产生永久变 形。液压直接作用在膨胀机构上,或是拉力(推力)通 过工作管柱作用到膨胀机构,推动膨胀机构在膨胀管 内移动,使得膨胀管金属变形到塑性区域。
随着补贴管性能、材料和膨胀技术的发展, 由原来的 波纹管补贴发展到现在的膨胀管补贴。
一、套管补贴加固技术概述
3.膨胀管补贴工艺的发展
（1）波纹管补贴技术原理
20世纪90年代广泛使用。 补贴管选用高塑性的钢材, 为使补贴管易于下入井 内, 将波纹管沿纵向做一定数量的褶子(补贴管有了棱
角, 波纹管因此而得名) , 缩小了补贴管直径, 可以
为套损源。
一、套管补贴加固技术概述
3. 以往（中期）的几种套管补贴工艺
（2） 燃爆加固
燃爆焊接加固是靠火药燃烧产生的高能高压气
体直接作用于加固管, 使加固管整体的直径扩大, 紧贴于套管内壁, 对套管损坏部位起到加固和密
封作用。
该工艺的缺点是加固管内径不规则, 工艺复杂, 涉及安全因素多。 用爆炸法修复变形石油套管, 关键是要建立爆 炸过程中套管变形的计算模型。
一、套管补贴加固技术概述
2. 以往（中期）的几种套管补贴工艺 （3）两端密封加固
这种工艺方法是靠加固管两端的锥体挤胀软金
属锚, 密封套管损坏部位。 缺点是软金属锚与套管接触的环形面积小, 锚
定性能和密封性能不可靠, 且加固管与原套管之
间仍存在环空, 强度低。
一、套管补贴加固技术概述
3.膨胀管补贴工艺的发展
(2)膨胀管的基本原理
21世纪开发研究及应用。 利用具有高塑性的补贴管, 下到需要补贴的井段后, 通过液压等外力作用使补贴管膨胀, 紧贴在套管上, 并和原套管密封,实现套损部位的修复（图2）。 膨胀管补贴工艺发展迅速, 一次补贴长度逐步增加, 工艺成本低, 操作相对简单, 现场应用效果良好。
一、套管补贴加固技术概述
操作人员不容易掌握。
一、套管补贴加固技术概述
3. 以往（中期）的几种套管补贴工艺
油水井大修技术中, 对错断口磨铣打开通道后经 常采用“加固技术”进行修复, 加固工艺主要有丢 手加固、燃爆焊接加固、密封加固三种。
(1)
丢手加固
丢手加固是靠加固管一端的卡瓦将加固管悬吊在
套管损坏部位。
该工艺的缺点是不能将套管损坏部位密封起来, 加固管内通径小。注入水仍将会从加固处漏失,成
膨胀套管补贴与 套管液压整形技术
中国石油大学（华东）机电工程学院
高学仕
（教授）
2011.8
一、套管补贴加固技术概述
1.套管加固的目的
套管变形或破裂、错断后, 内通径减小, 各种工
艺措施无法实施, 甚至导致油水井停产或报废。因
此应采取一定的技术措施整形扩径, 并根据井况进 行密封加固套管。
套管加固的目的在于:
二、水力式机械胀贴波纹管补贴工艺
2．胀贴波纹管工作原理
补贴工具组装好后下入井内，核准波纹管深度，使
其到达需补贴的位臵，通过地面泵泵入液体加压传递
到液缸处，推动活塞上行并带动连杆拉钢性胀头上行 迫使胀头进入波纹管内扩胀波纹管，使波纹管补贴在
一是防止套损井段通径继续减小; 二是保持套管井眼有一基本通道; 三是密封加固能防止套损井段进水成为成片套损 源。
一、套管补贴加固技术概述
2. 传统（早期）的变形套管修复方法 （1）传统的变形套管修复方法有2 种:
一是机械胀管修复法, 即用整形器施加机
械力对套管壁进行挤压, 扩张变形部位的内
径以达到修复的目的;