2022年膨胀管修井现场配套技术研究与应用

1、膨胀管修井现场配套技术研究与应用前言一、实体可膨胀管应用领域二、膨胀管补贴配套技术研究三、配套技术在公司的应用四、实施效果评价80.2%19.8%总油水井总套损井 胜利油田在四十余年的开发过程中，由于长期的注水开发，使本来就复杂的地质条件变得更加复杂，油水井套管的状况越来越差，套损井也逐年增加。 截止到2005年4月，胜利油田分公司有油水井27375口，其中有套损井5427口（其中油井318口，水井2109口），占总井数的19.8。报废井4838口，其中因套损原因报废的1502口，占31.1；停产井7212口，因套损原因停产井2089口，占29。 68.9%31.1%报废井套损报废29%71%

2、停产井套损停产生产井15325口，其中套损井1836口，占12。 88%12%生产井套损井 如此数量套损井的出现，必然影响到井网的完善和布网的困难，油田不得不投入大量资金打更新井和替补井，也相应地增加了作业工作量，更重要的是影响了油田的开发效果和经济效益。 因此，掌握、应用套管损坏的防治技术对预防和修复套损井、减少套损井、完善注采关系及油田可持续开发具有重要意义。随着新的修复技术不断出现，必将对套损井的治理具有很好的推动作用。 壳牌公司90年代初期首先开始研发膨胀管技术，90年代后期投入现场试验并于2000年进入商业应用。膨胀管技术就是将管柱下入井底，用驱动头以液压力或机械力的方法使管材永久形

3、变，从而达到增大采油管柱或井眼内径的目的。 可膨胀管可膨胀实体管 可膨胀割缝管 可膨胀防砂筛管 前言一、实体可膨胀管应用领域二、膨胀管补贴配套技术研究三、配套技术在公司的应用四、实施效果评价 油水井开窗侧钻技术正成为油田后期稳产增产的一种主要手段之一。对于目前绝大多数的油水井，采用的多为512 套管，因而侧钻井段所采用的多为312 套管，这为油井以后的生产及作业带来了很大的难度，采用膨胀管技术可有效提高套管内径，并能显著提高固井质量。 胜利油田有数百口油气井油层套管由于腐蚀等原因穿孔或泄漏，急需补贴大修。如果能用可膨胀套管补贴油气井套管，那么大量油气井可恢复生产，不需要钻更多的调整井和侧钻井，

4、具有显著技术经济效益。 1、在不增大井眼直径和不减小完井套管直径的条件下可多下2至4层技套，用技套封隔复杂地层以利安全钻井。2、可用较大直径钻头和钻杆，井底水力能量可较大幅度提高，并改善环空净化。3、多层技套的井身结构对我国复杂地质条件的深井具有重大意义。应用膨胀套管封隔复杂地层将会显著提高勘探开发效益。前言一、实体可膨胀管应用领域二、膨胀管补贴配套技术研究三、配套技术在公司的应用四、实施效果评价 1、套管井下机械除垢工艺技术应用 磨鞋钻眼 铣锥扩眼 刮管器刮平清理井壁残垢 通井规通径合格 后续工序顺利进行缺点： 施工工序多而复杂、占井周期长、作业成本高、职工劳动强度大、劳动效率低等现状 套管

5、损坏的类型 1套管破裂：系指套管穿孔，引起套管串漏 2套管错断：系指套管被拦腰折断 34套管腐蚀：指在套管内外壁上形成麻点，严重到一定程度会发生破裂或错断 套管弯曲变形，由于地层应力变化，致使不能形成一个竖直的通道 5套管缩径，套管椭圆变形，使井眼缩小 210钻杆扣 棱状刮削器 棱状钨钢 铣锥 高效磨鞋 水眼 该工具底部为高效磨鞋、水眼，用于施工时的钻孔磨铣、建立液体循环；中部为铣锥，用于施工时的扩眼；上部为铺有钨钢的棱状刮削器，用于将铣锥扩眼后的套管内径刮平；上端部为210钻杆扣1，用于连接钻杆或油管。 多功能铣锥工具连接方式：a）多功能铣锥+套铣管安全接头+钻杆（或油管）b）多功能铣锥+螺

6、杆钻+地下过滤器+油管 施 工 方 式1首先调整好钻井液的性能，使其满足钻进时的性能要求 2下入工具至处理井段上界5m左右，用钻进排量循环洗井一周34边循环边转动并缓慢下放钻具，磨铣时施加钻压1020KN，且磨铣过程中，送钻要均匀 目的：避免了套管开窗的可能性，提高了磨铣效果。 工具工作方式1由高效磨鞋部进行钻孔磨铣，再由铣锥部对磨铣后的套管环空进行扩眼， 2继而由棱状刮削器对扩眼后的套管内壁进行刮平清理 34每钻铣进尺35米上下提放管柱并大排量（30m3/h）洗井一周，将钻磨下来的垢屑带出地面；然后继续磨铣。 若出现严重憋钻，应停止磨铣上提钻具至原处理井段以上，分析原因并采取相应措施后在组织

7、施工。 经过在梁14、樊41X1、纯83-2、纯71-17等13口套管机械除垢井的试验，取得了理想的效果。 目前最长处理过的套管长度为500m，对油水井套管结垢严重的井，功能效果尤为明显，处理后的套管井段，均能达到设计用通井规顺利通过的目的要求。经过多次的现场应用试验，证明该工具能够大幅度提高工作效率，经济效益显著。 基本原理是利用各种修套、整形工具将套管缩径、变形、破裂或错断等情况下的套管重新进行整形、接合和磨铣扩大通径，使套管的各项性能恢复到满足生产的需求。 2、套损井打通道工艺技术应用 打通道工艺的施工步骤1通过油管或钻杆打铅印落实套变井段和变形程度。 2下加长通井规（2m以上）验证套变

8、井段有无弯曲、变形及上部套管是否完好。 34通过封隔器或测井手段验证套变井段以上套管有无漏失。 选择合适的修套或整形工具逐级进行套管修复，直至套变井段通径达到工艺要求。 5视井内套管修复情况可再选择挤水泥、膨胀管补贴、下衬管等工艺将套管最终修复。 打通道工艺的一般管柱组合（自上而下） 、针对套管轻微缩径变形主要是：钻杆钻铤胀管器（或偏心辊子整形器等），通过墩压下击的方法使之通过缩径位置完成套管修复。 、在套管缩径严重，有破裂、弯曲的情况下主要是：钻杆铣棒铣锥（或磨鞋），通过磨铣扩径的方法使之通过套变位置完成套管修复。 以往采取的下带磨鞋的这种管柱组合，磨鞋在上部铣棒的扶正作用下完全罩住破损套管

9、进行磨铣，磨鞋极易将套变位置的薄弱套管磨穿，将套管皮向内压翻、撕裂，在套管上形成一个窗口，导致管柱进入地层造成施工的失败，下带铣锥的这种管柱组合，在套管弯曲的情况下因为铣锥通体铺有钨钢（见图）在上部铣棒的扶正作用下，尖部极易磨损套管壁将套管开窗，铣锥无法找回原井眼，导致窗口越开越大，管柱进入地层，使施工最后失败。 （3）、打通道工艺技术的改进 我们结合生产经验从工具选择、施工步骤、管柱组合、施工参数4个方面进行了改进，使打通道施工更加安全、高效。 引进和改进了多种类型、不同系列的高效铣鞋、铣棒、铣锥及其它组合工具。1、工具选择方面 原先使用的修套铣锥通体铺设钨钢，铣锥尖部磨损套管比较明显。我们

10、通过将铣锥细长部加长，且不铺设钨钢，但将加长部进行淬火、渗碳来提高其硬度和耐磨性。这样做的目的是将铣锥前面细长部作为“领眼”使用，保证了铣锥始终处于原套管井眼内，不会开窗进入地层。 领眼铣锥可铺钨钢 领眼 在盘2X333井的打通道过程中，该井挤灰后套管在1327.7m处破裂内翻缩径至82mm，且灰面与套破点平齐，在采用了我们改进后的领眼铣锥后，钻塞和扩径工序一步完成，扩径也在“领眼”找回原井眼的情况下一次成功，一改过去先磨铣掉套管皮子的做法，将套破点由内而外进行逐级扩径，最大限度的保护了套管，防止了套管的进一步损坏。 2、施工步骤的改进 我们在处理套变的工艺上增加了试钻和打印两道工序。 在进行

11、第一次磨铣扩径时，先试钻0.20.3m，然后起出钻具，分析钻具磨损情况，再打印验证套管与第一次打印情况进行对比，分析变形套管是否得到扩径。以此来保证施工的安全性，防止第一次磨铣造成套损的进一步损坏，避免了开窗事故的发生。第一次打印 第二次打印 在一些套管弯曲井的施工中因弯曲段较长，虽然普通修套工具可以通过，但是大直径长工具仍然无法通过，满足不了施工工艺的要求。我们改进了管柱的组合为：钻杆钻铤铣棒领眼铣锥，以此来安全、有效的进行套管修复。 在临4511井的套管治理中，该井的漏失、弯曲段需要下11818m的补贴管。在用以往的管柱组合施工完后，下模拟管通井遇阻，我们在改变了管柱组合后重新进行了磨铣扩

12、径，随后成功的实现了套管补贴，也一举解决了长井段套管弯曲无法修复的难题。3、 管柱组合的改进 依据井况的不同选择合适的修井液和修井参数，以此来提高施工的时效性。如将清水循环磨铣，钻压1020KN，转速40r/min的施工参数调整为泥浆循环磨铣，钻压520KN，转速20r/min60r/min的施工参数。4、 施工参数的改进 通过以上几方面的改进，打通道工艺技术的安全性、可靠性、成功率都有了很大的提高。通过在施工现场的应用，取得了良好的效果。同时打通道工艺无论从工具的性能要求，施工的安全性、成功率，还是技术上都得到了相当的完善。2006年公司施工的12口套损治理井，打通道工艺成功率达到了100。

13、 （1）工具配套 公司与油田开发管理部联合研制了专用下膨胀管工具研制。上扣用大钳研制、下井工具结构设计，使下管过程中膨胀管四周受力，中心居中。研制了膨胀管提升工具，提升头可确保可以承受整个膨胀管柱的重量，对扣使用无牙痕绳钳，膨胀管连接时不会使本体有细小裂痕。 3、膨胀管现场配套技术 序号名称规格单位数量序号名称规格单位数量1个12523/8微牙痕吊卡套12/母（NC）/平公个12641/4微牙痕安全卡瓦套13/公（NC）/加大母个12741/5微牙痕开式吊卡(提升41/4膨胀管)套14/加大公由壬公个128特制无牙痕液压膨胀套管钳套15/公油管平公个12941/4膨胀套管无牙痕卡瓦套16三通由

14、壬个130无线电双向通讯(配耳机)套107专用提升短节个131特制NC26102mm斜面锻铣刀（钻41/4膨胀管的套管鞋） 个18平公个132特制NC2698mm西瓜磨铣刀钻头（钻41/4膨胀管的套管鞋） 个19丝堵个13312型改进型专用动力钳台110/丝堵个134专用大三通个211井口平台个135专用231X3油管平公个212高压弯头个136专用提升短接个213专用吊带吊钩（套）套137专用高压弯头个114专用直角高弯脖（套）套138接安全阀用小三通个215减镇器（专用）个139专用弯脖个116卡瓦座个140和尚头个517特制膨胀套管用螺旋扶正器个1412油壬头X3油管公扣个118特制膨胀

15、套管用西瓜磨铣器个1422公扣X3油管平母个219特制膨胀套管套管刮泥器个143丝堵个120特制高压1502由壬套144油壬圈个221特制膨胀套管用20米高压软管（70MPa）带1502由壬头条1452油管公扣X3油管母个12223/8NC26钻杆通径头个1462油管公扣X2油管母个12323/8G105NC26钻杆短节3米根5合计732423/8G105NC26钻杆短节4米根5膨胀管配套专用工具 （2）作业工艺配套 根据膨胀管补贴技术的技术现状，对现有700型泵车进行了技术改造，使其能够稳定输出工作压力55MPa，排量0.08m3/min。3、膨胀管现场配套技术 形成补贴技术以及相关安全管理

16、规范。完善相关的技术配套及现场施工方案。对现场危险源进行了辨识和提出了安全控制措施。 序号工作内容潜在危险安全防护措施1装卸膨胀管及配套工具管材、工具吊卸、搬运过程，挤到人手或滚到人员的脚上。清除现场非必要人员，正确穿戴防护用品，现场设置隔离带，远离吊起的重物，相互配合分工明确。2清洁管丝扣钢丝刷毛刺伤手，化学品使用，环境保护。使用手套和护目镜，避免化学品溅到身上，妥善处理残留液。3提升补贴管组合，连接立柱并排立钻杆管材沉重且大，工具笨重且短小，潜在的掉落伤人。正确使用起升装置，注意动绳和缆绳，在移动、提升或放置时保持联络畅通，保持逃生通道畅通。4下套管装置就位，连接变换接头工具笨重，链条、缆

17、绳使用，潜在的掉落危险，工具掉落伤人。正确使用起升装置，注意动绳和缆绳，在移动、提升或放置时保持联络畅通，保持逃生通道畅通。5连接悬挂器组合到膨胀管上，安装底座管材笨重且巨大，缆绳拉紧。清除现场非必要人员，正确使用起升装置，注意动绳和缆绳，在移动、提升或放置时保持联络畅通，小心脱手。 6下放膨胀管柱组合提升管材时伤人。正确使用起升装置，注意动绳和缆绳，在移动、提升或放置时保持联络畅通。7膨胀管上扣绳钳、链钳使用，打滑伤人。清理井口附近物件，正确使用绳钳、链钳，相互配合，小心脱手。8拆卸坐卡瓦的圈口、底座工具沉重，搬抬时挤手、砸脚，掉落危险。正确使用起升装置，注意动绳和缆绳，正确操作，相互配合。

18、9安装高压管线管材沉重，潜在的掉落危险；使用大锤，伤到手或脚。正确使用起升装置，注意动绳和缆绳，在移动、提升或放置时保持联络畅通。正确使用大锤，远离身体，确保大锤工作状态良好。10按照正常膨胀程序开始膨胀过程油管、管线承压，刺漏风险。按正确的膨胀程序操作，使用通话机保持联络，无关人员远离钻台和管线，注意观察不超过设定的最高压力。11膨胀悬挂器并释放膨胀压力油管、管线承压，当膨胀锥通过悬挂器的橡胶段时，存在潜在的跳动。确保膨胀结束后天车大绳保持良好状态，确保天车没有大绳跳槽。12连接磨铣组合，起出并安放磨铣工具管材沉重且大，工具笨重且短小，潜在的掉落伤人。正确使用起升装置，注意动绳和缆绳，在移动

19、、提升或放置时保持联络畅通。前言一、实体可膨胀管应用领域二、膨胀管补贴配套技术研究三、配套技术在公司的应用四、实施效果评价丝堵膨胀锥钻杆短接对扣接头打捞杯23/8”钻杆变接头3”油管膨胀管柱组合图密封圈密封圈漏失段油层人工井底 公司于今年与美国亿万奇公司和油田钻井院合作进行51/2套管内补贴工艺，该工艺可适用于套管内较长井段的漏失补贴，补贴效果好，强度高，使用时间长等优点，是优越于其它补贴工艺的技术施工。 工作原理为:通过地面泵车打压2030MPa，液体经过3油管内腔流经23/8钻杆内腔，在经过膨胀锥中心孔进入由膨胀锥和丝堵密封的空间，憋起压力，从而推动膨胀锥上行，（地面反映为指重表负荷下降，

20、此时应上提至原悬重,当管柱上移23米后，边打压边上提管柱比原悬重约高6080KN）从而达到补贴的目的。 经现场施工录取泵压为：起始压力为2528KPa，当上提负荷比原负荷高出6080KN时，膨胀泵压为1820MPa,膨胀时管柱上行速度约为5米/分钟）膨胀管在膨胀前其最大外径为118mm，内径为96mm,膨胀完成后，膨胀管密封圈位置与原井套管产生过盈配合，密封圈以外的膨胀管与原井套管存有34mm的间隙。膨胀结束后其内径为104mm.当膨胀最后，膨胀锥离开膨胀管时，在地面可以看到管柱震动 。膨胀过程结束后，上提管柱2030米后，关井按设计要求进行全井套管试压。合格后起出井内管柱。下直径为100mm

21、的平底磨鞋，加压1020KN磨去膨胀管底部的合金丝堵（约24小时）。磨完成后起钻则完成整套补贴工艺，达到封堵漏失井段的效果。 我公司2006年5月14日至6月9日在滨4-20X12井进行实体膨胀管补贴作业，封堵射孔井段1480.1-1525.9m，补贴井段1473.0-1530.0m，段长57m，补贴后套管试压15MPa，压力不降合格。 12345施工过程：1、打通道处理井筒2、校准深度，下入膨胀管，准备施工3、从中心管打压驱动扩张锥4、修井机提升中心管驱动扩张锥5、膨胀管完成扩张6、钻塞完成施工6 我公司2006年6月27日在滨4-2-41井进行实体膨胀管补贴作业，该井的基本情况为： 完井日

22、期1970-7-22 油层套管外径139.7 mm人工井底 1617.98 m完钻井深1650 m壁厚7.72 mm水泥返高1190 m固井质量合格 联入 3.25 m下深1638.18 m最大井斜及深度0.5 1275 m 油补距2.55 m造斜点：m其它数据：滨4-2-41井 超声波流量计找漏成果图 滨4-2-41井 18臂井径测井成果图 地质要求为找漏确定漏点后进行膨胀管补贴，我们根据超声波流量找漏和18臂测井结果，加之封割器验漏确定漏失点为1501-1546m，段长45m。补贴后套管试压15MPa，压力不降合格。 序号施工井号施工日期套破段补贴井段补贴后试压情况1滨4-20X125.14-6.91480.1-1525.9m1473.0-1530.0m套管试压15MPa，压力不降合格2滨4-2-416.16-6.301511.5-1540m1501-1546m套管试压15MPa，压力不降合格3梁38-17.20-7.30240-250m190-280m套管试压12MPa，压力不降合