30徐長安_膨脹管定位多分支井技術(shù)-稿件

1、1膨脹管定位多分支井技術(shù)膨脹管定位多分支井技術(shù)徐長安陳健任榮任榮權(quán)張燕萍燕萍（中國石油集（中國石油集團(tuán)科學(xué)技科學(xué)技術(shù)研究院機(jī)械研究所）研究院機(jī)械研究所）摘要：摘要：本文介紹了多分支井的國際分類體系和關(guān)鍵技術(shù)，介紹了以膨脹管定位為核心的多分支井技術(shù)。在大量的室內(nèi)試驗(yàn)和地面試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，成功地在渤海埕北油田完成了兩口水平分支井的施工，形成了一套具有獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)的膨脹管定位多分支井完井工具與工藝技術(shù)。關(guān)鍵詞鍵詞：多分支井膨脹管定位多分支工具現(xiàn)

2、場施工一、多分支井特點(diǎn)、分類和關(guān)鍵技術(shù)一、多分支井特點(diǎn)、分類和關(guān)鍵技術(shù)1、多分支井特點(diǎn)、多分支井特點(diǎn)多分支井技術(shù)是繼定向井、側(cè)鉆井、水平井技術(shù)之后發(fā)展起來的在一個(gè)井眼里鉆出若干個(gè)支井的鉆井新技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)為：1.有效加大井眼在目的層的總長度，增加油藏泄油面積，提高油井產(chǎn)量；2.可以開采多層段的油氣藏；3.減少井位、占地面積及配套設(shè)備，減少搬遷、主井眼重鉆工序等。據(jù)國外報(bào)道，在北海地區(qū)用直井、水平井、多分支水平井開發(fā)油田的“噸油成本”比值為

3、：1.0：0.77：0.56?？傊喾种Ь夹g(shù)可以較大幅度降低油氣開發(fā)成本，充分挖掘油田生產(chǎn)能力，提高油氣采收率，提高油氣開發(fā)的綜合經(jīng)濟(jì)效益，是21世紀(jì)國內(nèi)外將大力開發(fā)和應(yīng)用的一項(xiàng)低成本高收益的鉆井新技術(shù)。2、多分支井的分類、多分支井的分類多分支井完井技術(shù)到了1997年還存在大量混淆的問題，沒有統(tǒng)一的技術(shù)術(shù)語和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)多分支井完井的復(fù)雜程度和風(fēng)險(xiǎn)性沒有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)和分類。1997年世界主要石油公司和專業(yè)服務(wù)公司的多分支井技術(shù)專家共同

4、交流了經(jīng)驗(yàn)，并根據(jù)復(fù)雜性和功能性對(duì)多分支井完井技術(shù)制定了一個(gè)分類體系，即1～6級(jí)和6s級(jí)：1級(jí)為主、支井眼都是裸眼完井；2級(jí)為主井眼套管注水泥完井，支井眼裸眼完井或下襯管但不回接到主井筒內(nèi)；3級(jí)是在2級(jí)基礎(chǔ)上支井眼下襯管并回接到主井筒內(nèi)；4級(jí)為主、支井眼都是套管注水泥完井；5級(jí)是在4級(jí)的基礎(chǔ)上，接口處的壓力完整性通過下入相應(yīng)的采油管柱和封隔器來實(shí)現(xiàn)；6級(jí)為接口處的壓力完整性通過預(yù)制的“褲叉”形套管來實(shí)現(xiàn)；6s級(jí)為相當(dāng)于井下雙套管井口，把

5、一個(gè)大的主井眼分成兩個(gè)小的支井眼。3、多分支井關(guān)鍵技術(shù)、多分支井關(guān)鍵技術(shù)多分支井的關(guān)鍵技術(shù)主要集中在分支井眼與主井眼的分支接口處，其技術(shù)水平主要體現(xiàn)在接口支撐、接口密封和支井重入三個(gè)方面。接口支撐是指各分支井眼的完井管柱都要和主井眼的套管相連接，其聯(lián)接處要具有機(jī)械上的整體性，以解決井壁穩(wěn)定和儲(chǔ)層出砂等問題。接口密封是指將各分支井眼不同壓力系統(tǒng)的油氣流分隔開，解決分采問題。支井重入是指各分支井都要與主井眼貫通，實(shí)現(xiàn)從主井眼向任一分支井眼重

6、入，滿足采油和修井作業(yè)的要求。各級(jí)別的多分支井在接口支撐、接口密封、支井重入和采油等幾方面達(dá)到的技術(shù)水平可歸納如下：級(jí)別1234566s接口支撐無支撐無支撐機(jī)械支撐水泥支撐水泥支撐套管支撐套管支撐接口密封不密封不密封不密封不密封密封密封密封3各工具在井下的施工信號(hào)明顯，司鉆易于操作。2、膨脹管定位分支井主要工具、膨脹管定位分支井主要工具2.12.1膨脹管定位總成：膨脹管定位總成：井下定位技術(shù)是多分支井的技術(shù)關(guān)鍵，定位裝置需要有足夠的抗軸

7、向載荷、抗大扭矩和高壓密封能力。機(jī)械研究所首先進(jìn)行了膨脹管定位技術(shù)攻關(guān)，從管體材料的研制、密封材料的優(yōu)選到膨脹管、膨脹工具的設(shè)計(jì)計(jì)算等，機(jī)械研究所做了大量的工作。膨脹管定位技術(shù)所攻克的技術(shù)難點(diǎn)有：1.根據(jù)井下永久定位要求而特制的膨脹管材料，使其具有耐腐蝕、抗沖擊、抗載荷、抗扭矩等特有性能；2.定位用膨脹管管體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；3.膨脹工具高強(qiáng)度耐磨材料優(yōu)選和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。厚壁鋼管的膨脹需更大的力量推動(dòng)，因此膨脹工具的材料需要能夠承載高壓、高應(yīng)力，

8、具有很高的表面硬度等等；4.特殊的脹管脹力自平衡結(jié)構(gòu)，解決了膨脹管打壓膨脹時(shí)工具上頂鉆桿、下頂脹管的問題。這與英國殼牌石油公司發(fā)明的膨脹套管膨脹原理有較大的差別，在結(jié)構(gòu)上做了重大改進(jìn)；5.膨脹管管外金屬密封材料的優(yōu)選、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工。側(cè)鉆開窗、鉆井沖擊、高壓流體等等除膨脹管管體需要承受外，與套管內(nèi)壁貼合的密封材料同樣需要承受；另外，井下溫度較高，有一定的腐蝕性，因此，普通的橡膠材料不能承擔(dān)此工況，需要使用具有一定塑性性能的金屬材料作為密

9、封，增加了脹管需要的脹力，給膨脹管的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來難度。課題組攻克了這一難題，實(shí)踐證明這種密封結(jié)構(gòu)完全滿足鉆完井需要，同時(shí)還可應(yīng)用于其它領(lǐng)域；6.脹管定位低壓坐封技術(shù)。帶有金屬密封的膨脹管定位裝置在套管內(nèi)緊密貼合需要很高的打壓壓力，用普通鉆桿傳遞高壓是不太可能的，因此課題組設(shè)計(jì)發(fā)明了一種降低壓力進(jìn)行脹管膨脹的工具，徹底解決了這一難題，實(shí)踐證明簡單、實(shí)用、有效。2.22.2斜向器總成：斜向器總成：膨脹管定位多分支井用斜向器與普通鉆井斜向

10、器相比有許多不同，由于完井后需要各支井連通，因此阻截主套管通道的一切井下工具必須回收到地面，而機(jī)械研究所開發(fā)研制的井下膨脹管定位裝置，使斜向器在自動(dòng)找正定位及鉆井、固井等作業(yè)后能夠順利回收提供了良好的條件。課題組研制了鉆、完井一體化斜向器，即鉆完井斜向器合二為一，使其同時(shí)具備可開窗、可鉆井、可固井、可套銑、可回收等功能。斜向器需要在固井條件下進(jìn)行套銑打撈，課題組在完井斜向器結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)研制了一種新型的打撈機(jī)構(gòu)，即使斜向器被水泥固死也可通過

11、特制的套銑工具進(jìn)行順利打撈。2.32.3套銑工具：套銑工具：研制的套銑工具包括套銑鞋、套銑管扶正器、套銑管、變扣接頭。套銑鞋內(nèi)設(shè)計(jì)有與斜向器打撈機(jī)構(gòu)配合的機(jī)構(gòu)，便于套銑后回收打撈。套銑鞋套銑效率高，特殊的齒形與材料具有很高的強(qiáng)度和切削性能和耐磨性能。在現(xiàn)場先導(dǎo)性試驗(yàn)和現(xiàn)場工業(yè)性試驗(yàn)中，套銑尾管和斜向器的套銑及回收一趟鉆完成，起鉆后套銑鞋新度仍有90%以上。2.42.4打壓設(shè)備：打壓設(shè)備：為減少與現(xiàn)場的接口、滿足膨脹管小排量打壓和壓力易于

12、控制的特殊要求、提高施工效率等，機(jī)械研究所提供的打壓設(shè)備自成體系，即當(dāng)鉆柱在井口坐好后，鉆桿打壓接頭與井口第一根鉆桿直接連接后便可打壓。2.52.5其它工具：其它工具：特制的套管通徑規(guī)；軸承短接（軸承短接是用來消除整個(gè)鉆柱摩擦扭矩對(duì)斜向器滑動(dòng)進(jìn)入膨脹管斜口的影響）；開窗銑錐（由于斜向器要被套銑回收，因此開窗銑錐需要特殊設(shè)計(jì)或?qū)ｉT選購，以減少開窗時(shí)對(duì)斜向器造成過分的損害）；高效平銑鞋；錐銑鞋等。四、渤海埕北油田四、渤海埕北油田CBA22C