记忆合金套补技术推广

记忆合金套补技术推广第1页，共21页，2023年，2月20日，星期四

油水井套管因腐蚀穿孔、螺纹失效、破裂等造成套漏，直接影响正常生产。对于这种套漏井，往往采取机械式堵漏（封隔器卡堵）、水泥浆及添加剂等化学剂堵漏。由于这些堵漏措施施工成功率低、投入成本高，且需反复施工堵漏，因此，国内多个单位相继开展了套管补贴工艺技术的研究与推广应用。一、目的意义第2页，共21页，2023年，2月20日，星期四

目前，国内外一般采用金属－树脂波纹复合管补井，利用锥状压头挤压复合管，扩张封堵漏失处，但压头撤离后由于复合管发生回弹，在外压作用下发生渗漏，从而使补贴失败，降低了套管补贴的成功率。第3页，共21页，2023年，2月20日，星期四

形状记忆合金在一定条件下变形，被加热至一定温度后，其形状可自动恢复到变形前的原始形状。

我们利用记忆合金的这种特性增加补贴管密封部位的密封性。从而提高套管补贴的成功率。因此，开展该项研究具有重要意义。第4页，共21页，2023年，2月20日，星期四

早在六十至七十年代，玉门等油田就进行过套管补贴技术的研究和试验，采用的是水力胶筒式挤胀工具，耐压较小、补贴长度较短，且成功率低。国外50年代开始研究应用套管补贴技术，初期也是采用胶筒进行粘贴，后来发展了水力机械式胀贴工具，提高了补贴成功率，增大了补贴长度。

二、国内外现状第5页，共21页，2023年，2月20日，星期四

1990年中原油田从美国HOMCO公司引进了全套51/2″套管的水力机械胀贴波纹管补贴工具，1991年-1994年间进行了十几井次的试验，部分井获得成功，初期效果较好，但有效期短，分析原因波纹管强度太低，井底压力迫使波纹管收缩，从而使井筒漏失。从1995年以来，该工艺整套装置基本闲置。第6页，共21页，2023年，2月20日，星期四近年来，华北油田等完善了水力机械膨胀补贴技术，补贴管两端采用可膨胀金属，中间采用小套管。该工艺在华北、大港进行了一些试验，工艺基本合理，用在低压油井效果较好，但对注水井仍然存在膨胀力不够，密封失效等缺点，大面积推广需进一步完善。第7页，共21页，2023年，2月20日，星期四研究内容新型套管补贴工具记忆合金补贴管柱的研制特制密封环与密封材料的研制双向液压楔入膨胀工具的研制井下加热装置与工艺技术无氧燃烧加热装置的研制加热工艺技术的研究第8页，共21页，2023年，2月20日，星期四51/2"套管41/2"套管上膨胀头形状记忆合金可膨胀金属橡胶密封环下膨胀头记忆合金补贴管柱示意图第9页，共21页，2023年，2月20日，星期四记忆合金膨胀环的研制形状记忆合金及分类

形状记忆合金的特性及应用

记忆合金产生记忆效应的本质

Fe基形状记忆合金的特点

记忆合金膨胀环的制作

定义：发生变形后，经适当过程，其形状能够恢复到变形前形状的的合金。分类：

按记忆类型－单程、双程、全程。按合金成分－NiTi基、Cu基、Fe基。按恢复方式－热恢复型、磁恢复型、电场恢复型、光恢复型。

特性：形状记忆合金具有形状记忆效应。也就是说用形状记忆合金做成的物品（零件），发生变形后（几何尺寸变化），经适当过程（例如加热），其形状（几何尺寸）可恢复到原来形状（尺寸）。应用：国防－卫星、飞船、飞机、潜艇等。医疗－心脏支架、骨科固定、齿科娇正等。工业－管接头、防松螺母、超高压容器、热机、魔力水车、存储器等。日用品－工艺品、眼镜架、智能风扇、服装、防伪商标百叶窗等。

从相变上讲：

A→M→A从晶体结构上讲：

面心立方→密排六方→面心立方从晶体缺陷上讲：

亚结构整体移动。

价格便宜：

NiTi基300万－500万；

Fe基20－30万。单程记忆：

特别适用于紧固件。成分可调：

可根据用途制成不同的合金。

采用专门研制的高强度、耐腐蚀的铁基形状记忆合金制成一定尺寸的记忆合金膨胀环，经一系列的训练工艺，使记忆合金膨胀环记忆恢复后，其外径大于补贴套管扩张座封后的内径。第10页，共21页，2023年，2月20日，星期四12346789105液压楔入膨胀工具工作原理图套管上接头外缸套内缸套密封圈上膨胀金属41/2"套管剪钉下膨胀金属下胀头第11页，共21页，2023年，2月20日，星期四记忆合金上胀头压力设备记忆合金下胀头补管加压装置打压1、下入整体管柱；2、打压，靠液压动力座封工具加压，产生两个大小相等方向相反的作用力，分别作用在上、下锥体上，使衬管两端的金属锚挤压后变形、膨胀，密封衬管两端和套管的环形空间，最终将衬管锚定在套管内壁上；3、补贴后由丢手机构实现动力座封工具与补贴部分的分离。补贴工艺过程第12页，共21页，2023年，2月20日，星期四记忆合金上胀头压力设备记忆合金下胀头补管加压装置上提管柱补贴工艺过程1、下入整体管柱；2、打压，靠液压动力座封工具加压，产生两个大小相等方向相反的作用力，分别作用在上、下锥体上，使衬管两端的金属锚挤压后变形、膨胀，密封衬管两端和套管的环形空间，最终将衬管锚定在套管内壁上；3、补贴后由丢手机构实现动力座封工具与补贴部分的分离。第13页，共21页，2023年，2月20日，星期四记忆合金上胀头记忆合金下胀头补管加压装置补贴工艺过程1、下入整体管柱；2、打压，靠液压动力座封工具加压，产生两个大小相等方向相反的作用力，分别作用在上、下锥体上，使衬管两端的金属锚挤压后变形、膨胀，密封衬管两端和套管的环形空间，最终将衬管锚定在套管内壁上；3、补贴后由丢手机构实现动力座封工具与补贴部分的分离。第14页，共21页，2023年，2月20日，星期四1、下入固体燃料加热器管柱；2、投棒；3、加热、记忆合金膨胀；4、提出加热管柱。记忆合金上胀头补管记忆合金下胀头固体燃料加热器加热再膨胀工艺第15页，共21页，2023年，2月20日，星期四记忆合金上胀头补管记忆合金下胀头固体燃料加热器加热再膨胀工艺1、下入固体燃料加热器管柱；2、投棒；3、加热、记忆合金膨胀；4、提出加热管柱。第16页，共21页，2023年，2月20日，星期四补贴长度5－16m补贴部位耐压35MPa以上补贴后套管内径∮100mm下井深度≤4000mm有效寿命＞3年 技术指标第17页，共21页，2023年，2月20日，星期四套漏井错断井打通道后实施套管补贴

封堵误射层、漏失层、调整层应用范围第18页，共21页，2023年，2月20日，星期四压力表放空阀盖板"套管套管套管可膨胀金属复合橡胶记忆合金底板室内试验第19页，共21页，2023年，2月20日，星期四记忆合金膨胀环的各项技术指标都达到了