膨脹套管

1、,膨脹套管技術(shù)及其應(yīng)現(xiàn)狀西南石油學(xué)院,可膨脹套管是用普通API標(biāo)準(zhǔn)序列的套管下入技術(shù)套管內(nèi)，然后用特殊工具和工藝將下入的套管膨脹至與上層技術(shù)套管內(nèi)壁緊貼。在裸眼部分可注水泥，在套管內(nèi)重疊部分具有懸掛和密封元件。 兩層套管之間的內(nèi)徑差僅僅是膨脹后套管的壁厚。 上述技術(shù)將給未來深井及復(fù)雜地質(zhì)條件的鉆井及井身結(jié)構(gòu)帶來“革命性”的影響和給完井、套損修復(fù)帶來重大技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。,,塑性力學(xué)有限元法設(shè)計分析膨脹量及預(yù)測強(qiáng)度,

2、13-3/8“ 套管膨脹過程,1 主要工程價值,（1）多層技套井身結(jié)構(gòu),例如:在9 5/8″與13 3/8″套管間可增加一層常規(guī)11 3/4″技套，在11 3/4″技套內(nèi)下9 5/8″可膨脹套管。將其膨脹至與上層11 3/4″技套內(nèi)徑，膨脹后內(nèi)徑為10.00″?，F(xiàn)行13 3/8″與9 5/8″間無中間套管可加。在常規(guī)9 5/8″和7″套管間可加一層7 5/8″可膨脹套管，膨脹至9 5/8″技套內(nèi)徑，膨脹后原7 5/8″套管內(nèi)徑為

3、7.935″。,在不增大開眼直徑和不減小完井套管直徑的條件下可多下2至4層技套，用技套封隔復(fù)雜地層以利安全鉆井。,,可行的深井膨脹技套及套管層序(椐Shell公司修改),,,提高深井鉆井和完井效益上述多層技套的井身結(jié)構(gòu)對我國復(fù)雜地質(zhì)條件的深井具有重大意義。在不增大井眼尺寸和不降低完井套管尺寸的條件下用套管封隔復(fù)雜地層將會顯著提高勘探開發(fā)效益。在國外優(yōu)先用于海洋鉆井采用可膨脹套管后，可用較大直徑鉆頭和鉆桿，井底水力能量可較大幅度提高

4、，并改善環(huán)空凈化。,,（2）套管補(bǔ)貼大修,我國有數(shù)千口油氣井油層套管由于腐蝕等原因穿孔或泄漏，急需補(bǔ)貼大修?，F(xiàn)行爆燃技術(shù)可靠性、密封性，最大允許通孔直徑和一次可貼補(bǔ)長度等均有缺陷。如果能用可膨脹套管補(bǔ)貼油氣井套管，那么大量油氣井可恢復(fù)生產(chǎn)，不需要鉆更多的調(diào)整井和側(cè)鉆井，具有顯著技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。 射孔段內(nèi)補(bǔ)貼堵水或重新射孔。,Wetherford縱向波紋管膨脹過程,Wetherford縱向波紋管（不擬參考）,,owen膨脹方案,目前

5、只有殼牌公司和哈利伯頓等公司聯(lián)合進(jìn)行的可膨脹套管技術(shù)具有發(fā)展前景。用液壓脹管，可用于3 1/2″連續(xù)油管至13 3/8″套管膨脹。采用API標(biāo)準(zhǔn)套管。據(jù)報導(dǎo)2000年技術(shù)可達(dá)到一次膨脹長2500’至5000’（762m至1524m）。密封壓差（尾管頭部）大于70MPa，抗內(nèi)壓和管體抗拉強(qiáng)度高于API標(biāo)準(zhǔn)。唯一存在和還需繼續(xù)研究的問題是螺紋密封完整性和抗擠強(qiáng)度。由于金屬材料的包興格（Bauschinger）效應(yīng)，抗擠強(qiáng)度會比膨脹前有所

6、降低。這可通過選用具有較高抗擠強(qiáng)度的套管來解決。,2 國外概況,修補(bǔ)套管 Shell-Ha.膨脹方案（擬參考）,,,,,,膨脹尾管套管過程,13-3/8” 膨脹至內(nèi)貼16”套管，接頭脹大照片,3國外技術(shù)狀況 ——商業(yè)應(yīng)用和服務(wù)范圍,膨脹套管技術(shù)已進(jìn)入商業(yè)性服務(wù)階段。其用途或范圍有以下三方面：套損井的套管補(bǔ)貼，一次可補(bǔ)貼數(shù)百米以上。習(xí)慣用英語名：Expandable

7、 Cased Hole Liner。尾管技術(shù)套管，即可膨脹的尾管技術(shù)套管，習(xí)慣用英文名：Expandable Openhole Liner （OHL）膨脹式尾管懸掛器，起普通尾管懸掛器的作用，但沒有卡瓦，沒有管外封隔器。膨脹尾管懸掛器具有大通孔直徑、高密封可靠性。英文名：Expandable Liner Hanger,,（1）謝弗隆公司、墨西哥海灣卡區(qū)第17區(qū)塊類型：可膨脹尾管尺寸：7 5/8”?9 5/8 ” 即7 5/8”套

8、管膨脹到與上層9 5/8”套管內(nèi)壁相貼。長度：300m井深：4002m目的：縮小井眼井徑，同時又獲得較大完井套管直徑，封需較高泥漿密度的高壓層，為膨脹尾管下用低密度泥漿創(chuàng)造條件。在7 5/8”?9 5/8”膨脹尾管下用7 1/2”?8 1/2”（隨鉆擴(kuò)眼7 1/2”擴(kuò)到8 1/2”），以便下7”尾管作油層套管。即在9 5/8”與7”間增加了一層套管。施工時間4.5小時。效果：密封試壓24MPa，抗外擠壓差：15MPa（鉆水泥

9、塞后泥漿密度降到1.50g/cm3的內(nèi)外壓差）。,3 可膨脹尾管工程應(yīng)用實(shí)例,總體經(jīng)濟(jì)效益： 該井預(yù)計節(jié)省40萬美元，由于新技術(shù)投入，實(shí)際只節(jié)省8.5萬美元，預(yù)計硬件系統(tǒng)改善后節(jié)省29萬美元，施工技術(shù)成熟后將時間節(jié)省算在內(nèi)，預(yù)計可實(shí)現(xiàn)原設(shè)計的節(jié)省40萬美元。間接經(jīng)濟(jì)效益：多層套管封隔復(fù)雜地層，以便安全和有效的對付泥漿密度窗口窄的復(fù)雜問題。開眼直徑小，可用較小直徑防噴器、鉆機(jī)和隔水導(dǎo)管。,,,（2）南得克薩斯深水海洋鉆井，She

10、ll Rail Tijerina1號井水深：2286m類型：可膨脹尾管尺寸：13 3/8”?16”尾套技套長度：180m，深195m至15.2m，封泥線下淺流砂層，淺水層?？偸┕r間48小時。,經(jīng)濟(jì)效益：在上述13 3/8”?16”膨脹技套后，將原隔水導(dǎo)管21”改為16”，由此可將原第五級鉆井船降為第三級鉆井船，僅鉆井船的日租費(fèi)每日節(jié)省15萬美元?？傮w效益：該井在上述13 3/8”?16”之下采用一系列膨脹套管技術(shù)以封隔

11、復(fù)雜地層： 11 3/4”?13 3/8” 9 5/8”?11 3/4” 7 5/8”?9 5/8”,（3）密西西比Canyon區(qū)塊，墨西哥灣，BP/Vaster公司水深：1646m類型：可膨脹尾管尺寸：7 5/8”?9 7/8”目的：封泥漿密度窗口窄地層井深：上層9 7/8”技套 深3657m，7 5/8”?9 7/8”膨脹尾管長639m，下至井深4203m

12、。失敗：由下而上膨脹至3840m，脹管長度363m時，密封失效，泵壓由脹管時26MPa降至7.6MPa，脹管泥漿擠入地層。原因：脹至3540m剛過完接頭時密封失效。后證實(shí)膨脹時套管滑 扣，填井側(cè)鉆。教訓(xùn)：改進(jìn)套管螺紋和脹扣器結(jié)構(gòu)。導(dǎo)至了后來采用7 5/8”XPC扣。,（4）南得克薩斯、墨西哥灣Shell Thomas Rife13井水深：2286m類型：可膨脹尾管尺寸：13 3/8”?16”長度：614m下到泥線下70

13、1m施工時間48小時。目的：多層膨脹套管13 3/8”?16”11 3/4”?13 3/8”9 5/8”常規(guī)套管7 5/8”?9 5/8”7” 平端無接箍套管。,（5）墨西哥灣深水海洋鉆井類型：可膨脹尾管長度：361m，下深3 855m，16”技套管3584m。尺寸：13 3/8”?16”操作：用泥漿泵泵入泥漿脹管和頂驅(qū)上提共同作用脹管。 泵壓12.4MPa。試壓：尾管頭試壓6.9MPa10分種，起鉆時關(guān)防噴器試

14、壓14MPa30分鐘。復(fù)雜：注水泥時下膠塞在大小頭處卡住，并失去密封，用第2膠塞壓下，但在內(nèi)管低端承壓膜壓不破，不能建立循環(huán)，后采用補(bǔ)救措施完成。,,4 射孔段局部封隔奧地利，V25井，7”油層套管，射開了上部水層，其下油層未射用5 1/2” 、20lbs/ft、45ksi屈強(qiáng)套管膨脹封、1993.5—2001.0m膨脹率14.65%、內(nèi)徑5.76”抗擠∶氣體頂出井漿 外擠104bar/90hr內(nèi)壓∶水壓試12hr 77b

15、ar無漏,奧地利，POst1井、7”油套，氣井、水淹封996—1015m水層射孔段，5 1/2” 、膨脹率13%、內(nèi)徑5.66”抗內(nèi)壓258bar、試壓到56bar 12hr不漏掏空試驗(yàn)承受產(chǎn)層外壓35bar 90hr不漏酸化后恢復(fù)生產(chǎn),阿曼QAM4井，7”油套。從氣舉轉(zhuǎn)電潛系開采。封隔產(chǎn)硫化氫射孔段。其它補(bǔ)貼方法內(nèi)徑小，不能下電潛泵。原7”內(nèi)徑6.184” 、5 1/2”賬補(bǔ)后內(nèi)徑5.38” ，僅差0.8”試壓壓差10M

16、Pa。封1160m和1700m兩段下段為ESP冷卻需要每天增產(chǎn)65方，無硫化氫,5 套損井補(bǔ)貼工程應(yīng)用實(shí)例（1）西得克薩斯Permian盆地,該區(qū)有一批套損井，套管內(nèi)外均有腐蝕、穿孔。油層套管直徑5 1/2”。內(nèi)壁被生產(chǎn)流體腐蝕，外壁長期與腐蝕性地層流體接觸。經(jīng)檢查有三段需補(bǔ)貼：底部需補(bǔ)貼，以便座封隔器。中部補(bǔ)貼168m。上部304m管外紅層腐蝕套管外壁和穿孔。底部：1474-1414m，長60m，試壓14MPa座封隔器,