等井径膨胀套管系统研制与试验

为了解决深井超深井钻遇复杂地层时实现无内径损失的机械封堵难题,通过优选大膨胀率管材、设计大变形膨胀螺纹和变径膨胀工具,研制了?219.1 mm等井径膨胀套管系统。通过室内试验,评价了?219.1 mm等井径膨胀套管系统的机械性能、膨胀性能,试验结果显示:?219.1 mm等井径膨胀套管系统膨胀后的抗外挤强度为15.1 MPa,抗内压强度为29.3 MPa,连接强度为1 850 kN,满足等井径膨胀套管作为“应急套管”临时封堵的要求;膨胀压力18～20 MPa,膨胀过程顺利,膨胀后整个系统性能良好。在测试?219.1 mm等井径膨胀套管系统井下功能性和裸眼下入性的基础上,进行了井下全过程试验,?219.1 mm等井径膨胀套管系统膨胀顺利,膨胀后内径为245.0 mm,满足?241.3 mm工具下入要求,达到了等径膨胀和无内径损失钻进的目的。研究和试验结果表明,?219.1 mm等井径膨胀套管系统可实现等径膨胀,可满足等井径膨胀及封堵作业要求,为等井径膨胀套管系统现场应用奠定了基础。      

等井径膨胀套管技术应急应用研究

等井径膨胀套管技术是石油天然气领域的一个重大突破,也是膨胀套管技术和井身结构的发展方向,文章介绍了一种等井径膨胀套管系统的原理和技术优势,阐述了等井径膨胀套管系统的关键结构。该系统可在钻井过程中作为应急措施封堵复杂地层,实现无内径损失钻进,不仅可作为补救措施,也可成为钻井设计中考虑的技术手段之一,从而优化和完善井身结构。该技术已在复杂井中进行应急应用,取得良好的技术效果,建议在我国加快该项技术的研发和提高应用水平。     

塔河油田深层侧钻水平井膨胀套管钻井完井技术

塔河油田奥陶系储层侧钻水平井受老井井身结构、地层及地质避水要求等的限制,需要提高造斜点至上部石炭系泥岩段地层,而该地层与奥陶系储层为2套不同的压力系统,因此如何有效封堵石炭系易塌地层,是高效开发该地区奥陶系剩余油的关键。采用膨胀套管充当技术套管封堵钻井复杂地层,通过优化井身结构及后续的钻井工艺,为解决塔河油田深层侧钻水平井钻井、完井难点提供了一套全新的方案。针对塔河油田φ177.8 mm套管深层开窗侧钻井的钻井、完井难点,通过深入分析研究膨胀套管管材和膨胀螺纹等关键问题,完善了深井膨胀套管的施工工艺和实施程序,探索出一套塔河油田深层侧钻水平井膨胀套管钻井完井技术。该技术在塔河油田现场试验3口井,开窗层位均位于石炭系地层,开窗点深于5 100 m,侧钻后在斜井段成功封堵裸眼复杂地层,实现了国产膨胀套管首次在裸眼定向井段的封堵应用,为钻井、完井中封堵复杂地层提供了新的技术手段。      

采用实体膨胀管技术实现钻探深地层目标

当钻井作业通过易漏失地层或压力异常地层时 ,通常的做法是预先下入不同直径的技术套管。这种方法会导致最终的井眼直径很小 ,还有可能钻不到目的层。即使钻至目的层 ,由于井眼太小 ,也无法正确评价地层或满足不了开采的要求。实体膨胀管技术可以为井下施工中出现的复杂问题提供灵活、多样的应急方案。实体套管膨胀后的内径比常规尾管内径大 1 0 %～ 2 0 % ,保证了井眼直径最优化 ,使钻井施工更为经济有效 ,膨胀管技术为向更深的地层钻进提供了强有力的技术保障。本文讨论了使用实体膨胀管技术进行钻探深地层的方法 ,介绍了该技术的应用及其作为应急套管和表层套管的经济有效性     

等井径膨胀套管螺纹接头的应力分析

等井径膨胀套管技术可实现无内径损失钻井,是钻井完井领域的革命性技术。作为其核心技术之一的膨胀套管螺纹接头在膨胀成形时易发生断裂或漏失,这是制约该技术发展的主要难点。鉴于此,根据塑性变形的基本理论,选取新型孪生诱发塑性钢TWIP作为螺纹接头材料,采用ABAQUS有限元分析软件建立模型,模拟膨胀套管螺纹接头的成形过程,并分析螺纹接头成形过程中应力-应变的变化规律以及膨胀后螺纹接头的残余应力分布情况。分析结果表明,螺纹接头成形过程中根部和螺纹顶部为薄弱环节,成形后轴向及周向存在较大残余应力。研究结果可为等井径膨胀套管螺纹接头承载性能的后续研究提供参考。     

膨胀管关键技术研究及首次应用

膨胀管技术作为一种新兴技术越来越受到石油工程界的重视,采用该技术可以改善现有井身结构以及增大完井井眼直径,利于后续的钻井及采油工程作业。运用有限元模拟方法对膨胀管技术的重点和难点即膨胀锥和连接螺纹进行了研究,设计了膨胀锥模型和膨胀套管连接螺纹,确定了膨胀锥的几何形状、尺寸、锥角以及连接螺纹的形式、形状、密封面、扭矩台肩。通过2口井的膨胀管技术现场试验,成功地验证了膨胀管技术在现场应用的可靠性,为今后在石油钻井及完井过程中优化井身结构、减少井下复杂情况、增大完井井径及套管修复,提供了一套最新的解决方案。     

定向随钻扩孔技术在塔河油田TH10233CH井的应用

受地层及地质避水要求等限制,塔河油田部分φ177.8 mm套管开窗侧钻水平井采用膨胀管复杂地层封堵钻井技术,该技术实施的关键是对复杂泥岩进行扩孔作业。对已实施的5口膨胀管井的扩孔作业进行分析,通过优选开窗侧钻井井斜角、随钻扩孔钻头和中、高速大扭矩螺杆,优化定向随钻扩孔钻井参数及深井小井眼定向随钻测量技术,TH10233CH井在5 542.66~5 884.00 m井段进行了定向随钻扩孔。扩孔段长341.34 m,最大井斜62°,井径满足膨胀管下入和膨胀大于165 mm的要求,保证了膨胀管复杂地层封堵技术在TH10233CH井的成功应用,为塔河油田同类井实施该技术提供了经验。     

等井径膨胀套管技术发展现状

等井径技术是膨胀套管技术的发展方向,该技术可以在钻井过程中保持无内径损失钻进,实现全井采用同一尺寸的套管完井,从而消除井眼锥度,降低建井成本,拓展现有钻探区域。介绍了等井径技术的原理和技术优势,阐述了等井径膨胀套管系统的技术发展及应用情况。     

膨胀套管螺纹连接技术研究

膨胀套管螺纹连接技术作为膨胀套管技术的关键核心技术之一,影响到膨胀套管发生膨胀后的连接
和密封效果,对其成功膨胀及作业具有至关重要的影响。在完成膨胀套管螺纹的基本结构和密封结构设计基础
上,对该膨胀螺纹进行有限元分析、室内膨胀、斜井膨胀及抗拉实验,完善优化膨胀套管螺纹结构,并在套管内和裸
眼井内实现现场应用。应用效果表明,所设计的膨胀套管螺纹在套管膨胀前后具有良好的密封性能和机械完整
性,能满足设计及现场应用要求。     

膨胀管技术在钻井过程中的研究与应用

膨胀管技术在钻井过程中主要用于解决漏失、套管下放不到位和高低压同层等问题。该技术不减小上层套管内径尺寸,原钻头及钻柱组合无需改变,特别是在深井和超深井的钻井中,膨胀管技术可封堵问题层段,并提供足够的作业通道。在介绍膨胀管技术发展现状的基础上,针对203.2 mm×244.5 mm规格的膨胀管串进行了组装和试验测试,结果表明优质膨胀管的膨胀率为21.3%,内通径达到222 mm。同时对管材膨胀后的抗内压和抗外压进行了测试,分别达到35和25 MPa,均未出现螺纹密封泄漏和塑性形变。最后在介绍膨胀管技术施工工艺的基础上指出,膨胀管技术可在不改变原有井身结构的条件下处理钻井遇到的问题,达到节约钻井成本、延长钻井深度的目的。     

深层侧钻水平井膨胀套管钻井封堵技术研究

针对塔河油田部分深层侧钻井存在地质避水要求,且钻遇易漏和易坍塌地层的情况,分析了塔河侧钻井现状及难点,优选了技术方案并探讨其可行性,采用膨胀套管充当技术套管封堵复杂层。结合深层侧钻水平井的井况条件,对膨胀套管关键技术进行研究及优化,完善了技术实施方案。详细介绍了膨胀套管技术在TK6-463CH井首次封堵应用情况,现场应用结果显示,膨胀套管实施后能够满足钻井封堵和后续非常规小井眼钻井要求,为其提供了一种全新的解决方案,也为膨胀套管技术在复杂地层钻井提供了技术基础。     

用于破损套管井的膨胀管密封加固技术

针对套损井经过磨铣整形后需要补贴加固,而采用现有的大通径套管补贴技术对破损套管密封加固后最大内径为106 mm,套管内径依然较小的问题,对膨胀管密封加固技术进行了研究,方法是通过外力推动胀头胀开整根膨胀管,进行整体扩径,使其紧贴在套管壁上,完成对套损井的密封加固。经过膨胀加固后的套管内径可达110 mm,加固密封可靠,加固位置准确,施工安全,膨胀过程只需下1趟管柱就能实现。     

长井段膨胀管补贴在Hu16P3井的应用

针对Hu16P3井177.8 mm(7英寸)技术套管自由段5处破损井段总长约70 m的情况,应用了长井段膨胀管套管补贴技术。通过40臂井径成像测井配合示踪流量和井温找漏测井,准确诊断套管技术状况和定位套损井段。优化设计膨胀管工艺参数和技术指标,提出长井段膨胀管补贴关键技术及施工方法。套管补贴后试压15 MPa,稳压10 min,压降≤0.3 MPa,有效封堵漏点,油井恢复产能6.8 t/d,含水率降至2.8%,已连续生产1 541 d未出现套管破损,且目前持续有效,累计增产原油1.048×10⁴ t。为膨胀管补贴技术应用于修复长井段套管破损提供了现场经验。     

膨胀套管钻井的可行性研究与设想

套管钻井是将标准套管作为钻杆,它省略了下套管工序,减少了起下钻杆和井下事故发生的次数,从而节省了钻井时间。利用膨胀管技术,可在井下将钻井管柱径向膨胀,形成单一井径井眼。膨胀后的生产套管能达到更大的尺寸,从而增加了油井的产量。因为这两种技术的施工程序相似,所以将这两种技术结合来实现膨胀套管钻井在理论上是可能的。复合的思路是用膨胀套管作为钻杆,当钻达目的层深度后将其膨胀。针对这种新型的钻井技术,由于钻井过程中膨胀套管要承受较大的扭矩,而且套管膨胀后强度大幅降低,所以对钻井过程中膨胀套管的抗扭以及膨胀后的抗外挤进行了考虑,并提出了解决的办法。最后,针对膨胀套管钻井的特点提出了其合理的应用范围。     

膨胀管金属流动行为的计算机模拟研究

膨胀套管技术在我国尚处于理论探索阶段。鉴于此 ,用ADINA软件的弹塑性有限元接触问题建立了可膨胀管膨胀过程的力学模型 ,对壁厚 8 94mm的 2 4 4 5mm套管进行膨胀过程的计算机模拟 ,通过分析和比较沿膨胀管径向不同位置处的单元节点组在X轴和Y轴方向的位移量 ,得出了膨胀管在不同摩擦系数和不同内径膨胀幅度时的金属流动规律 ,为膨胀锥体的结构设计和材料选择以及膨胀技术的实际应用提供了理论依据。     

可膨胀波纹管技术在韦15-19井的应用

可膨胀管包括可膨胀实体管和可膨胀波纹管，主要用于在不减小井眼尺寸的情况下封堵各种复杂地层，对损坏套管进行补贴修复，作为各种井筒封隔器以及延长技术套管长度。实体管和波纹管两者膨胀机理不一样，相比之下，可膨胀波纹管技术具有膨胀工艺简单，作业周期短的优点，该技术一直由俄罗斯掌握。中国石化勘探开发研究院经过多年的潜心研究，终于形成了具有自主知识产权的可膨胀波纹管产品及其配套的工艺技术，新研制的可膨胀波纹管壁厚8mm，抗内压强度35MPa，抗外挤强度10MPa，并在江苏油田韦15—19井进行了漏层封堵现场试验，经过扩眼、管串下入、水力膨胀、机械膨胀等工艺后获得圆满成功，标志着我国已经打破了国外公司对该技术的垄断，填补了国内在该领域的技术空白。     

可膨胀管技术及其在石油钻采行业中的应用

当今世界的石油勘探开发主要向深层系和海上发展 ,石油钻井的难度越来越大 ,可膨胀管技术的成功开发解决了变径井完井的难题。可膨胀管技术的就是将膨胀管下到井下预定位置之后 ,利用驱动头使膨胀管产生永久变形 ,从而达到增大采油管柱内径或井径之目的。可膨胀管主要有 3种用途 :一是用作应急套管解决复杂井段的井壁稳定问题 ;二是用作尾管悬挂器 ,可延长平均故障间隔时间 ,减少费用 ;三是用于砂控。该技术可应用于钻井、完井、采油、修井等作业 ,被认为是 2 1世纪石油钻采行业中的核心技术     

实体膨胀管补贴套管技术在张海31-27井的应用

实体膨胀管补贴套管技术与常规技术相比具有强度高、密封可靠、修复后通径大等优点,特别适用于套损井修复。介绍了实体膨胀管补贴套管的技术原理,给出了实体膨胀管技术参数及技术指标。大港油田埕海2-2人工岛张海31-27井244.5mm生产套管在试油过程中发生泄漏,使用常规挤水泥堵漏技术未能有效封堵漏点,使用国产实体膨胀管补贴套管技术有效地封堵了漏点,快速恢复了油井生产。     

可膨胀套管技术概述

可膨胀套管技术是将为21世纪石油钻采行业起着关键性作用的技术之一。主要应用于封堵复杂层，尾管悬挂器、套管修复等多个领域，该技术的最终目的是实现使用同一尺寸的套管代替现行的多层套管，以提高对付多个复杂地层的能力，提高钻井作业效率，降低钻井成本。文中详细介绍了国内外可膨胀套管技术的发展情况。     

实体膨胀管开发及修井应用技术研究

中原油田是复杂断块油田,套管损坏对油田开发后期带来了严重影响,2005年以来研究开发了实体膨胀管补贴套管技术,在膨胀管材料,连接技术、密封技术、膨胀工艺等方面的研究取得了突破,具有修复后内通径大、密封可靠、强度高、耐腐蚀等优点,整体技术达到了国际先进水平,并在套管堵漏、封堵出水层及套管加固等方面进行了应用.截至2008年底,已经成功应用21口井,下井最大深度3450 m,补贴最长井段53 m,形成了适应深井、高温高压、高矿化度井的膨胀管补贴技术,可进一步推广应用.