膨胀管套损井补贴技术(2010.06.)

1、膨胀管套损井补贴技术膨胀管套损井补贴技术目录目录 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介 二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术 三、成功案例三、成功案例 四、与威德福膨胀管系统的对比四、与威德福膨胀管系统的对比 膨胀管技术是膨胀管技术是1999年在美国首先年在美国首先发展发展起来的一项新技术，起来的一项新技术， “它将它将是是21世纪石油世纪石油工业发展的核心技术之一工业发展的核心技术之一”。 膨胀管：是一种由特殊材料制成、具膨胀管：是一种由特殊材料制成、具有良好塑性的金属钢管，有良好塑性的金属钢管，下入井内后下入井内后通过通过机械或液压的方法在直径方向膨胀机械或液压的方法在直径方向

2、膨胀1030%左右，左右，以满足不同工艺的要求以满足不同工艺的要求; 同时，在冷同时，在冷做冷作硬化效应下，管材强度和刚性得到做冷作硬化效应下，管材强度和刚性得到提高。提高。 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介1. 1. 膨胀管技术原理膨胀管技术原理(1)(1) 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介1. 1. 膨胀管技术原理膨胀管技术原理(2)(2)可膨胀螺纹高压泥浆下放管柱密封环膨胀管2压力腔膨胀管1套管下封头膨胀锥井眼尺寸：d D( 22x) 式中：D：补贴段套管内径 d：膨胀后膨胀管内径 ：膨胀管壁厚 x：密封环压缩后厚度 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介1. 1. 膨胀管技术原理

3、膨胀管技术原理(3)(3)膨胀管关键技术膨胀管关键技术-管材管材l并非所有管材都适合用作膨胀管l管材的机械性能严重影响胀管压力l工程应用主要追求胀管后的性能指标 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介1. 1. 膨胀管技术原理膨胀管技术原理(4)(4)l锥角影响胀管力的大小l表面经过特殊处理1. 1. 膨胀管技术原理膨胀管技术原理(4)(4)膨胀管关键技术膨胀管关键技术-膨胀锥膨胀锥 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介 压力腔（发射器）的设计必须保证可靠的连接与密封膨胀管关键技术膨胀管关键技术-压力腔压力腔1. 1. 膨胀管技术原理膨胀管技术原理(4)(4) 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简

4、介可膨胀螺纹高压泥浆下放管柱密封环膨胀管2压力腔膨胀管1套管下封头膨胀锥膨胀管关键技术膨胀管关键技术-膨胀螺纹连接技术膨胀螺纹连接技术1. 1. 膨胀管技术原理膨胀管技术原理(4)(4) 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介1. 1. 膨胀管技术原理膨胀管技术原理(4)(4)膨胀管关键技术膨胀管关键技术-密封与悬挂密封与悬挂 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介2.2.膨胀管技术的主要应用膨胀管技术的主要应用(1)(1)裸眼系统裸眼系统作为应急套管及时处理作为应急套管及时处理钻井过程中的复杂井况钻井过程中的复杂井况套管系统套管系统修复损坏的套管，恢修复损坏的套管，恢复正常生产复正常生产尾管悬挂

5、系统尾管悬挂系统替代常规尾管悬挂系统，替代常规尾管悬挂系统，获得更大的通径和悬挂力获得更大的通径和悬挂力 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介2.2.膨胀管技术的主要应用膨胀管技术的主要应用(2)(2)最终目标：最终目标： 以全井同一尺寸套管代替现有的多层套管结构以全井同一尺寸套管代替现有的多层套管结构。 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介3.3.膨胀管技术在国外应用情况膨胀管技术在国外应用情况亿万奇公司亿万奇公司u 19901990年初，年初， Shell Technology VenturesShell Technology Ventures公司开始进行可行性研究公司开始进行可行性研究u

6、 19931993年在挪威的海牙进行了第一次概念性试验年在挪威的海牙进行了第一次概念性试验u 1993-19981993-1998年，开始对该项技术进行深入系统的研究工作，工作重点主年，开始对该项技术进行深入系统的研究工作，工作重点主要集中在管材和连接方式的研究上要集中在管材和连接方式的研究上u 19981998年年1212月月Shell Technology Ventures Shell Technology Ventures 公司和公司和Halliburton Energy Halliburton Energy Services Services 公司合资成立了一家专门致力于可膨胀管技术发

7、展与商业化公司合资成立了一家专门致力于可膨胀管技术发展与商业化运作的合资公司运作的合资公司EnventureEnventure Global Technology Global Technology公司（亿万奇公司）公司（亿万奇公司）u 19991999年年3 3月月22-2922-29日日, ,在美国德州的休斯顿进行了模拟井下实验在美国德州的休斯顿进行了模拟井下实验 u 19991999年年1111月在月在ChevronChevron、USAUSA进行了第一次现场应用试验进行了第一次现场应用试验 u 截止至截止至20092009年年1 1月，共在月，共在2323个国家为个国家为200200个

8、用户成功进行了个用户成功进行了10321032次施工次施工作业，胀管总长度达到了作业，胀管总长度达到了282282公里公里 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介3.3.膨胀管技术在国外应用情况膨胀管技术在国外应用情况威德福公司威德福公司u20022002年年3 3月，可膨胀尾管悬挂系统第一次在印度尼西亚月，可膨胀尾管悬挂系统第一次在印度尼西亚使用，使用，20022002年年7 7月，第一次在美国的加利弗尼亚使用并月，第一次在美国的加利弗尼亚使用并获得成功。获得成功。u20042004年年8 8月月MetalSkinMetalSkin套管修补系统在中国塔里木油田套管修补系统在中国塔里木油田DH1

9、-6-7DH1-6-7井首次应用。井首次应用。u截至目前，已先后在多个国家和地区成功使用截至目前，已先后在多个国家和地区成功使用15001500多次。多次。 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介4.4.膨胀管技术国内应用情况膨胀管技术国内应用情况n 20012001年开始进行膨胀管技术的研究年开始进行膨胀管技术的研究n 20032003年实际应用膨胀管进行套管补贴年实际应用膨胀管进行套管补贴n 20052005年实现膨胀管螺纹联接年实现膨胀管螺纹联接n 目前已工业化规模推广套管补贴技术目前已工业化规模推广套管补贴技术400400多口井多口井n 成功实现了长段膨胀管补贴应用成功实现了长段膨胀管补

10、贴应用n 在斜井、高温井上成功应用在斜井、高温井上成功应用n 膨胀管管柱尺寸已系列化膨胀管管柱尺寸已系列化n 现场施工规范化现场施工规范化 一、膨胀管技术简介一、膨胀管技术简介（一）（一）套管损害机理及形式套管损害机理及形式 1 1、套管损害机理套管损害机理 根据国内外油田开发的经验分析可知，引起套管损坏的因素很多，也根据国内外油田开发的经验分析可知，引起套管损坏的因素很多，也很复杂，归纳起来可以大致分为井身、地质、工程技术、腐蚀、永冻层很复杂，归纳起来可以大致分为井身、地质、工程技术、腐蚀、永冻层解冻和再结冻等因素。解冻和再结冻等因素。 对于一个具体的油田或一口井，其中某一类因素很可能是主导

11、因素，对于一个具体的油田或一口井，其中某一类因素很可能是主导因素，其它为次要因素，而更多的是多种因素综合作用的结果。其它为次要因素，而更多的是多种因素综合作用的结果。2 2、套管损害套管损害形式形式 套管损坏基本类型主要有变形、破裂、错断、腐蚀穿孔和密封性损坏套管损坏基本类型主要有变形、破裂、错断、腐蚀穿孔和密封性损坏等。其中变形、错断和腐蚀等是较为常见的损坏形态。等。其中变形、错断和腐蚀等是较为常见的损坏形态。 在实际套损井中大多是以上多种套损类型的综合表现。在实际套损井中大多是以上多种套损类型的综合表现。 二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术 2 2、套管损害形式套管损害形式-

12、套管变形套管变形 套管变形是指套管局部段产生较大的塑性变形但并未断裂的一种损坏形式，套管变形是指套管局部段产生较大的塑性变形但并未断裂的一种损坏形式，主要有椭圆变形、径向凹陷变形、缩径变形和弯曲变形等四种形式。主要有椭圆变形、径向凹陷变形、缩径变形和弯曲变形等四种形式。 椭圆变形：椭圆变形： 往往是由于套管往往是由于套管受不均匀外挤压力受不均匀外挤压力使得局部段套管呈使得局部段套管呈椭圆形状。椭圆形状。凹陷变形：凹陷变形： 主要是受到某一主要是受到某一方向力作用或由于套方向力作用或由于套管本身某局部位置强管本身某局部位置强度不足等因素引起套度不足等因素引起套管局部凹陷。管局部凹陷。缩径变形缩径

13、变形: : 在注采压差的长在注采压差的长期作用下造成套管期作用下造成套管某局部处缩径，使某局部处缩径，使套管横截面上呈现套管横截面上呈现内凹椭圆形。内凹椭圆形。弯曲变形：弯曲变形： 套管变形出现轴线套管变形出现轴线偏移，并伴随有椭圆偏移，并伴随有椭圆变形。通常是由于岩变形。通常是由于岩层相对滑移剪切套管，层相对滑移剪切套管，使套管在水平方向上使套管在水平方向上弯曲弯曲 二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术 套管错断是最常见的套管损坏类型，包括非塌陷型和塌陷型两种。套管错断是最常见的套管损坏类型，包括非塌陷型和塌陷型两种。非塌陷型套管错断非塌陷型套管错断: : 是由于泥岩、页岩在注水

14、区域经长期浸泡膨胀而发生岩体滑移，当这种速度是由于泥岩、页岩在注水区域经长期浸泡膨胀而发生岩体滑移，当这种速度超过超过30mm30mm年时，将导致套管剪断，发生横向错位，在套管产生横向错断后，年时，将导致套管剪断，发生横向错位，在套管产生横向错断后，便向上、向下各自方向收缩。便向上、向下各自方向收缩。塌陷型套管错断塌陷型套管错断: : 是由于地层滑移、地壳升降等因素，导致套管错断，地应力使水泥环脱落、是由于地层滑移、地壳升降等因素，导致套管错断，地应力使水泥环脱落、岩壁塌陷，泥、沙和脱落的水泥及岩壁碎屑、小的碎块等在地层压力作用下从岩壁塌陷，泥、沙和脱落的水泥及岩壁碎屑、小的碎块等在地层压力作

15、用下从错断口处涌入井筒内并向上涌积，并最终卡埋井内管柱及工具。错断口处涌入井筒内并向上涌积，并最终卡埋井内管柱及工具。 2 2、套管损害形式套管损害形式-套管错断套管错断二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术 套管腐蚀机理很复杂，常见的有套管腐蚀机理很复杂，常见的有4 4种类型：电化学腐蚀，化学腐蚀、细菌种类型：电化学腐蚀，化学腐蚀、细菌腐蚀和氢脆，而最普遍的就是电化学腐蚀。同时，由于管材本身质量缺陷，腐蚀和氢脆，而最普遍的就是电化学腐蚀。同时，由于管材本身质量缺陷，也会导致管材受到破坏，轻则会出现腐蚀小坑，严重的会出现腐蚀穿孔。也会导致管材受到破坏，轻则会出现腐蚀小坑，严重的会出现

16、腐蚀穿孔。 2 2、套管损害形式套管损害形式-套管腐蚀套管腐蚀二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术 膨胀管修复套损井技术是指利用膨胀管的膨胀性能在井下对套管损坏处进行膨胀管修复套损井技术是指利用膨胀管的膨胀性能在井下对套管损坏处进行“ “补贴补贴” ”和密封，以达到修复损坏套管目的。和密封，以达到修复损坏套管目的。 （二）技术介绍（二）技术介绍适应范围适应范围: : 各类错断、破损、变形和腐蚀类套损修复；各类错断、破损、变形和腐蚀类套损修复； 高温注气井的套损修复；高温注气井的套损修复； 对已射孔井段的补贴封堵；对已射孔井段的补贴封堵； 钻井过程中套管的磨损及磨穿的修复。钻井过程中

17、套管的磨损及磨穿的修复。二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术u常规套损井修复方法：常规套损井修复方法：n波纹管补贴法波纹管补贴法n衬管两端挤胀法衬管两端挤胀法n衬管两端铅封法衬管两端铅封法n爆炸补贴法爆炸补贴法n套损井取换套法套损井取换套法n套损井侧钻修复法套损井侧钻修复法u膨胀管补贴技术特点：膨胀管补贴技术特点：n工艺简单，施工费用低工艺简单，施工费用低n适应于多种套损类型井的修复适应于多种套损类型井的修复n修复后可获得较大的通径修复后可获得较大的通径n悬挂能力强，密封可靠，加固作用明显悬挂能力强，密封可靠，加固作用明显n修复后不影响采油、修井、增产改造等后续作业修复后不影响采油

18、、修井、增产改造等后续作业二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术 膨胀管规格尺寸膨胀管规格尺寸 二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术膨胀后，机械性能达到膨胀后，机械性能达到APIAPI标准标准J55J55或或N80N80套管同等钢级水平套管同等钢级水平膨胀施工压力不高于膨胀施工压力不高于40MPa40MPa修复完成后，补贴段密封压力不低于修复完成后，补贴段密封压力不低于15MPa15MPa，膨胀管抗内压可达，膨胀管抗内压可达45MPa45MPa，抗外压可达抗外压可达25MPa25MPa 膨胀管性能参数膨胀管性能参数 不同密封方式不同密封方式二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀

19、管修复套损井技术主要工具组成主要工具组成 膨胀管管柱主要有膨胀管总成、膨胀锥总成、下底堵总成、连接杆总膨胀管管柱主要有膨胀管总成、膨胀锥总成、下底堵总成、连接杆总成组成。成组成。膨胀锥总成膨胀锥总成下底堵总成下底堵总成膨胀管总成膨胀管总成连接杆总成连接杆总成 施工工具主要有定径刮铣器、磨鞋、打压泵、高压管线等组成施工工具主要有定径刮铣器、磨鞋、打压泵、高压管线等组成定径刮铣器定径刮铣器磨鞋磨鞋打压泵打压泵高压管线高压管线二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术 常规膨胀管技术修复套损井施工工艺包括井眼准备、通径、定径刮管和胀管补常规膨胀管技术修复套损井施工工艺包括井眼准备、通径、定径刮

20、管和胀管补贴四个步骤。单井施工时间一般约为贴四个步骤。单井施工时间一般约为2-32-3天，实际施工时间有所差异。天，实际施工时间有所差异。施工工艺施工工艺二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术施工工艺施工工艺二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术施工工艺施工工艺二、膨胀管修复套损井技术二、膨胀管修复套损井技术 20072007年年1010月月2929日开始补贴施工，期间由于修井队工具不配套和封隔器日开始补贴施工，期间由于修井队工具不配套和封隔器质量等原因，造成工期滞后，于质量等原因，造成工期滞后，于20072007年年1111月月1414日完成施工。试压日完成施工。试压13

21、MPa13MPa，稳压稳压3030分钟压降小于分钟压降小于0.3MPa0.3MPa，补贴成功，该井已正常生产。，补贴成功，该井已正常生产。 案例案例1 1 胜利油田王胜利油田王2424井井采用采用1148膨胀管对套损段进行补贴修复，总膨胀管对套损段进行补贴修复，总长长96m，最大外径，最大外径118.5mm，膨胀后内径，膨胀后内径106mm，补贴位置为补贴位置为1718m1814m 。补贴方案补贴方案 腐蚀泄漏。腐蚀泄漏。 漏失原因漏失原因1761.01762.3m 1800.2m1800.8m 漏失位置漏失位置137.7x7.72mm待补套管规格待补套管规格4906.11m井井 深深 197

22、5.10.21完钻日期完钻日期油油 井井井井 类类 型型 胜利油田王胜利油田王24 井井 名名 称称补贴段上补贴段上点点1718m补贴段下补贴段下点点1814m上漏点上漏点下漏点下漏点三、成功案例三、成功案例案例案例1 1 胜利油田王胜利油田王2424井井三、成功案例三、成功案例 20082008年年7 7月月1616日至日至20082008年年7 7月月1717日施工完毕，试压日施工完毕，试压21MPa21MPa，稳压，稳压3030分钟压力小于分钟压力小于0.3MPa0.3MPa，补贴成功，该井目前状况良好。，补贴成功，该井目前状况良好。 制定对制定对805.6m816.0m套管段补贴方案套

23、管段补贴方案 ，补贴，补贴总长度为总长度为10.4m 。补贴方案补贴方案 射孔段出水严重，无法正常生产。射孔段出水严重，无法正常生产。漏失原因漏失原因807.6m810.6m809.0m814.0m漏失位置漏失位置139.77.72mm待补套管规格待补套管规格1500m井井 深深 2006.10.24完钻日期完钻日期气气 井井 井井 类类 型型吉林油田农吉林油田农5-7 井井 名名 称称补贴段上补贴段上点点805.6m补贴段下补贴段下点点816m上漏点上漏点下漏点下漏点案例案例2 2 吉林油田农吉林油田农5-75-7井井三、成功案例三、成功案例案例案例2 2 吉林油田农吉林油田农5 57 7井

24、井三、成功案例三、成功案例 20092009年年1 1月月2424日日1212点开始施工，点开始施工，20092009年年1 1月月2525日凌晨补贴成功，目日凌晨补贴成功，目前该井已正常生产，日产油前该井已正常生产，日产油254254吨，日产气吨，日产气60006000方。方。针对井况，确定补贴段在针对井况，确定补贴段在13901427m之间，总长之间，总长度为度为37m 。补贴方案补贴方案井深井深1408m处技术套管由于钻具起下磨损伤害而出处技术套管由于钻具起下磨损伤害而出现现2m磨穿段，且在磨穿段上下约磨穿段，且在磨穿段上下约15m段有一道纵段有一道纵向凹槽向凹槽漏失原因漏失原因1393

25、m1423m 漏失位置漏失位置244.511.05mm待补套管规格待补套管规格4906.11m 井井 深深 2009.1完钻日期完钻日期油油 井井 井井 类类 型型华北油田宁古华北油田宁古8x 井井 井井 名名 称称补贴段上补贴段上点点1390m补贴段下补贴段下点点1427m漏失段漏失段案例案例3 3 华北油田宁古华北油田宁古8x8x井井 三、成功案例三、成功案例案例案例3 3 华北油田宁古华北油田宁古8x8x井井 三、成功案例三、成功案例三、成功案例三、成功案例大庆大庆X6-1-127X6-1-127井井 20032003年年1111月月0808日作业，采用日作业，采用114114 8 8膨

26、胀管，补贴段膨胀管，补贴段741741749m749m大庆大庆X4-1-330 X4-1-330 井井 20032003年年1111月月1414日作业，采用日作业，采用114114 8 8膨胀管，补贴段膨胀管，补贴段964964972m972m大庆大庆X6-11-629X6-11-629井井 20062006年年7 7月月1212日作业，采用日作业，采用114114 8 8膨胀管，补贴段膨胀管，补贴段798798819m819m华北采油四厂京华北采油四厂京708708井井 20052005年年1212月月1010日作业，采用日作业，采用114114 8 8膨胀管，补贴段膨胀管，补贴段1542.

27、6m1542.6m 1560m1560m，首次使用了膨胀螺纹密封连接技术，首次使用了膨胀螺纹密封连接技术华北采油五厂泽华北采油五厂泽10-23X10-23X井井 20062006年年1 1月月1212日作业，采用日作业，采用114114 7 7膨胀管，补贴段膨胀管，补贴段803m803m808m808m华北采油一厂雁华北采油一厂雁50-550-5井井 20062006年年4 4月月1616日作业，采用日作业，采用114114 7 7膨胀管，补贴段膨胀管，补贴段134513451358.5m1358.5m华北采油四厂泉华北采油四厂泉51511717井井 20062006年年1111月月1 1日作

28、业，采用日作业，采用114114 8 8膨胀管，补贴段膨胀管，补贴段200920092021m2021m下列为部分施工井情况（大庆油田与华北油田）下列为部分施工井情况（大庆油田与华北油田）辽河油田海辽河油田海19-2219-22井井 20062006年年7 7月月2020日作业，采用日作业，采用146146 8 8膨胀管，补贴段膨胀管，补贴段1653.2m1653.2m1643.6m1643.6m与与 1622.81622.81615.4m1615.4m辽河曙光采油厂曙辽河曙光采油厂曙2-3-142-3-14井井 20062006年年1111月月2121日作业，采用日作业，采用114114 8

29、 8膨胀管，补贴段膨胀管，补贴段207207215m215m辽河冷东采油厂冷辽河冷东采油厂冷43-50-55643-50-556井（热采井）井（热采井） 20082008年年4 4月月2222日作业，采用日作业，采用146146 8mm8mm膨胀管，套损位置为膨胀管，套损位置为636.19m636.19m处，补处，补 贴位置贴位置631.90631.90640.30m640.30m辽河冷东采油厂冷辽河冷东采油厂冷43-40-55043-40-550井（热采井）井（热采井） 20082008年年5 5月月9 9日作业，采用日作业，采用146146 8mm8mm膨胀管，套损位置为膨胀管，套损位置为1323.92m1323.92m 1332.5m,1332.5m,补贴位置补贴位置132113211335m1335m 下列为部分施工井情况（辽河油田）下列为部分施工井情况（辽河油田）三、成功案例三、成功案例吉林油田红吉林油田红757516169 9井井 20062006年年8 8月月2121日作业，采用日作业，采用114114 8 8膨胀管，补贴段膨胀管，补贴段138413841372m1372m（连接脱（连接脱 扣套管）扣套管） 吉林油田农吉林油田