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      膨脹管技術(shù)在鉆井過(guò)程中的應(yīng)用研究

      2017-03-23 07:21:25劉永松
      科學(xué)與財(cái)富 2016年34期
      關(guān)鍵詞:應(yīng)用

      劉永松

      (勝利油田黃河鉆井三公司 山東東營(yíng) 257000)

      摘 要:膨脹管技術(shù)在石油工程中有著不同的用途。本文主要闡述膨脹管在鉆井生產(chǎn)中的應(yīng)用,包括優(yōu)化井深結(jié)構(gòu)、復(fù)雜層位封堵、套管補(bǔ)貼、小井眼固井。

      關(guān)鍵詞:膨脹管; 鉆井生產(chǎn); 應(yīng)用

      引言:膨脹管技術(shù)屬于將低碳鋼透過(guò)特殊制作而成的套管,因?yàn)榫哂休^低的碳含量,令膨脹管的柔性優(yōu)于普通套管,具有較強(qiáng)的可塑性。膨脹管技術(shù)是將膨脹管套管下至井中,通過(guò)機(jī)械或液壓的動(dòng)力,經(jīng)由冷擠擴(kuò)張的方式,從上至下或從下至上的透過(guò)壓力或拉力令膨脹工具透過(guò)需膨脹的套管進(jìn)行掌控,令其內(nèi)徑或外徑因?yàn)樗苄宰冃闻蛎浀筋A(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)。

      一、膨脹管技術(shù)的分類

      對(duì)于鉆井而言,通過(guò)膨脹管技術(shù)能夠降低套管的層次,令鉆井所到達(dá)的目的層更加深。膨脹管技術(shù)通過(guò)施加于膨脹錐兩側(cè)的壓差或直接通過(guò)機(jī)械推力或拉力,令膨脹錐由膨脹管內(nèi)進(jìn)入,以此令膨脹管擴(kuò)張。壓差可以通過(guò)兩種方式產(chǎn)生,其一,透過(guò)對(duì)處在膨脹管和膨脹錐先接觸的內(nèi)管泵進(jìn)液體;其二,將內(nèi)管進(jìn)行拉或壓,膨脹錐經(jīng)過(guò)膨脹管時(shí),令膨脹管所擔(dān)負(fù)的應(yīng)力超出界限而進(jìn)入塑性變形,而且在鋼材強(qiáng)度的限制以內(nèi)。拓展率最大可為膨脹管內(nèi)徑的30%。大部分實(shí)體可膨脹管的施工需要膨脹管變形量不超出20%[1]。

      1、裸眼可膨脹尾管系統(tǒng)

      裸眼可膨脹尾管系統(tǒng)也被稱作OHL系統(tǒng),在正常運(yùn)行下,液壓驅(qū)動(dòng)膨脹錐朝上轉(zhuǎn)移,右下至上地膨脹尾管。在膨脹錐位于尾管和上級(jí)套管重疊處時(shí),通過(guò)膨脹錐膨脹尾管上端具有彈性涂層的懸掛器進(jìn)行管柱的密封。

      2、套管井可膨脹襯管系統(tǒng)

      此管也被稱為CHL系統(tǒng),是把能夠膨脹襯管貼至原本損傷或強(qiáng)度較低的套管柱當(dāng)中,能夠良好地填補(bǔ)或鞏固當(dāng)前套管,除卻具有彈性涂層的懸掛器接頭分別處在CHL系統(tǒng)的上端及下端外,此系統(tǒng)與OHL系統(tǒng)相似。

      CHL系統(tǒng)可以通過(guò)以下兩種方式進(jìn)行下入,則為開(kāi)式和閉式下入套管。對(duì)于開(kāi)式而言,這一系統(tǒng)在井眼進(jìn)行定位后,泵送隔離塞,之后進(jìn)行膨脹。對(duì)于閉式來(lái)講,此系統(tǒng)處于井眼中直接定位進(jìn)行膨脹,無(wú)需泵送隔離塞,可是進(jìn)行下入時(shí),需將鉆井液灌好,以便預(yù)防擠壞膨脹管。

      3、可膨脹尾管懸掛器

      此尾管懸掛器被成為ELH,不具備常規(guī)尾管懸掛器中的絲扣、卡瓦及排水孔,僅僅通過(guò)一根膨脹管管材制作的與尾管銜接的接頭,設(shè)置于心軸中的膨脹錐僅在接頭中移動(dòng)。尾管重量從心軸給予支撐。因?yàn)榍宄顺R?guī)尾管懸掛器與上封隔器,導(dǎo)致可膨脹尾管懸掛器的套管和尾管銜接處的尺寸更為靠近,可以給予更高的壓力密封。

      二、膨脹管的優(yōu)缺點(diǎn)

      1、割縫膨脹管

      (1)優(yōu)點(diǎn)

      割縫膨脹管具有良好的膨脹性能,在膨脹后直徑會(huì)超過(guò)原本直徑幾倍。需要較小的驅(qū)動(dòng)力,較易操作施工。對(duì)管材的標(biāo)準(zhǔn)較低,能夠通過(guò)常規(guī)套管管材,所以成本也較低。主要使用在水平井完井中的割縫篩管,還可以用于防砂篩管。

      (2)缺點(diǎn)

      僅可用于技術(shù)套管,無(wú)法當(dāng)作油層生產(chǎn)套管。運(yùn)用割縫膨脹管時(shí),固井方式盡可通過(guò)平衡塞法,而不可運(yùn)用頂替注水泥。割縫管具有較低的強(qiáng)度,較差的抗內(nèi)壓能力,主要透過(guò)水泥環(huán)的強(qiáng)度對(duì)井壁給予支撐。所以,為了符合水泥環(huán)的厚度及強(qiáng)度,應(yīng)當(dāng)對(duì)井筒給予擴(kuò)眼,并且對(duì)于水泥具有較高的標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)運(yùn)用纖維水泥。

      2、實(shí)體膨脹管

      (1)優(yōu)勢(shì)

      在修井當(dāng)中,膨脹管可以符合長(zhǎng)井段補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn),銜接更為便利,而且在膨脹后依舊能夠令絲扣具有較好的密封性。實(shí)體管具有較高的強(qiáng)度、較強(qiáng)的抗拉能力與抗壓能力,而且膨脹前后在強(qiáng)度方面不會(huì)有過(guò)多的變化。能夠用于油層生產(chǎn)套管。固井過(guò)程中可以通過(guò)頂替法進(jìn)行水泥的灌注。

      (2)不足

      實(shí)體管具有較差的膨脹性,而且在膨脹時(shí)所需的膨脹力是膨脹管的30倍,實(shí)體管具有較高的管材標(biāo)準(zhǔn),需要較高的成本。

      三、膨脹管技術(shù)在鉆井過(guò)程中的應(yīng)用

      在深井、超深井逐步增加的狀態(tài)下,施工時(shí)會(huì)遇到較多的壓力層、鹽膏層、油氣水層、坍塌層、漏失層等,鉆井的難度不斷提升,油公司對(duì)于投入產(chǎn)出的比率愈發(fā)敏感。膨脹管技術(shù)的產(chǎn)生解決了鉆探與生產(chǎn)中的困擾。

      1、鉆井

      (1)改良井身構(gòu)造

      對(duì)于深井鉆井設(shè)計(jì)而言,為了鉆穿各種壓力層系的地層乃至易縮徑、坍塌或較易產(chǎn)生井下漏失的地層,常規(guī)方式是通過(guò)各種直徑的套管將各種層段的地層進(jìn)行封隔。在套管程序設(shè)計(jì)中運(yùn)用膨脹管技術(shù),可以將套管的層次進(jìn)行減少,在確保下端井徑規(guī)格不變的狀態(tài)下,可令上端井眼運(yùn)用尺寸較小的技套,以此提升機(jī)械鉆速乃至減少鉆井的成本。對(duì)于超深井而言,可以將井眼的錐度降低,提升應(yīng)對(duì)井下突發(fā)狀況的應(yīng)變能力,以此將井眼的深度加深,從而順利完成勘探研發(fā)[2]。

      (2)封隔縮徑、坍塌、井漏或局壓層

      對(duì)于鉆井設(shè)計(jì)時(shí)未預(yù)想到的惡性井眼縮徑、井壁坍塌、地層漏失乃至高壓等問(wèn)題,假如透過(guò)解決和調(diào)整鉆井液性能的方式依舊較難具有成效,最普遍的方式則為透過(guò)補(bǔ)下一層技套而實(shí)現(xiàn)封隔。

      2、套管修補(bǔ)

      (1)補(bǔ)綴損壞的技術(shù)套管

      當(dāng)知曉磨損的套管點(diǎn)后,通過(guò)內(nèi)襯可膨脹管,以耗費(fèi)最低的技術(shù)套管內(nèi)徑的狀態(tài)下,可以將技術(shù)套管的承壓能力給予恢復(fù),在確保施工安全的狀態(tài)下不斷進(jìn)行操作。

      (2)修理老井生產(chǎn)套管

      對(duì)投產(chǎn)時(shí)間較久的油井而言,可以通過(guò)膨脹管技術(shù)修理因?yàn)槌橛蜅U損傷或地層流體腐蝕等問(wèn)題形成的生產(chǎn)套管的損壞。

      (3)封隔射孔層段

      對(duì)通過(guò)擠水泥而無(wú)法封隔的射孔層段而言,可以通過(guò)膨脹管技術(shù)進(jìn)行,將不必要的產(chǎn)油、產(chǎn)氣乃至出水層段進(jìn)行封固,以此改良注水、注氣及產(chǎn)能。

      3、完井作業(yè)

      對(duì)于深井或老井開(kāi)窗側(cè)鉆井而言,在井眼持續(xù)加深的狀態(tài)下,套管層次逐漸增多,井眼直徑愈發(fā)變小。完井套管直徑過(guò)小,無(wú)法良好地提升生產(chǎn)井的產(chǎn)量,也無(wú)法符合完井作業(yè)、生產(chǎn)作業(yè)乃至未來(lái)修井作業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。膨脹管技術(shù)在不轉(zhuǎn)變上端井身構(gòu)造的狀況下,可令生產(chǎn)套管的直徑更大,從而有利于井下操作的空間以及產(chǎn)能表面積,不但有利于未來(lái)完井管柱與修井操控,還提升了產(chǎn)能,對(duì)探井轉(zhuǎn)變成具備經(jīng)濟(jì)產(chǎn)能的生產(chǎn)井十分有利。

      結(jié)束語(yǔ):綜上所述,在膨脹管技術(shù)不斷提升的狀態(tài)下,鉆井工程的標(biāo)準(zhǔn)也愈發(fā)提升,并且,此技術(shù)會(huì)不斷給予完善,變成處理鉆遇漏失、套管下放無(wú)法到位或高低壓同層等問(wèn)題的新型技術(shù),具備良好的生產(chǎn)所需以及市場(chǎng)。

      參考文獻(xiàn):

      [1]孫健,徐劍明,白方方,等.用于封隔不穩(wěn)定地層的膨脹管技術(shù)研究與應(yīng)用[J].機(jī)械工程師.2013.(4):86-89.

      [2]張煜,安克,張延明,等.完井修井膨脹懸掛器的研制與應(yīng)用[J].石油學(xué)報(bào).2011.(2):364-368.

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