膨脹套管

1、,膨脹套管技術(shù)及其應(yīng)現(xiàn)狀西南石油學院,可膨脹套管是用普通API標準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、套損修復帶來重大技術(shù)經(jīng)濟效益。,,塑性力學有限元法設(shè)計分析膨脹量及預(yù)測強度,

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″。現(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，急需補貼大修。現(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長度等均有缺陷。如果能用可膨脹套管補貼油氣井套管，那么大量油氣井可恢復生產(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)濟效益。 射孔段內(nèi)補貼堵水或重新射孔。,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標準套管。據(jù)報導2000年技術(shù)可達到一次膨脹長2500’至5000’（762m至1524m）。密封壓差（尾管頭部）大于70MPa，抗內(nèi)壓和管體抗拉強度高于API標準。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度。由于金屬材料的包興格（Bauschinger）效應(yīng)，抗擠強度會比膨脹前有所

6、降低。這可通過選用具有較高抗擠強度的套管來解決。,2 國外概況,修補套管 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：套損井的套管補貼，一次可補貼數(shù)百米以上。習慣用英語名：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”（隨鉆擴眼7 1/2”擴到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)用實例,總體經(jīng)濟效益： 該井預(yù)計節(jié)省40萬美元，由于新技術(shù)投入，實際只節(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)計可實現(xiàn)原設(shè)計的節(jié)省40萬美元。間接經(jīng)濟效益：多層套管封隔復雜地層，以便安全和有效的對付泥漿密度窗口窄的復雜問題。開眼直徑小，可用較小直徑防噴器、鉆機和隔水導管。,,,（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。總施工時間48小時。,經(jīng)濟效益：在上述13 3/8”?16”膨脹技套后，將原隔水導管21”改為16”，由此可將原第五級鉆井船降為第三級鉆井船，僅鉆井船的日租費每日節(jié)省15萬美元。總體效益：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?。河上露吓蛎浿?840m，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。后證實膨脹時套管滑 扣，填井側(cè)鉆。教訓：改進套管螺紋和脹扣器結(jié)構(gòu)。導至了后來采用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不漏掏空試驗承受產(chǎn)層外壓35bar 90hr不漏酸化后恢復生產(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 套損井補貼工程應(yīng)用實例（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)檢查有三段需補貼：底部需補貼，以便座封隔器。中部補貼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,