膨脹管修套技術(shù)-講稿

1、膨脹管修套技術(shù)信息,,一、膨脹管技術(shù),膨脹管技術(shù)問(wèn)世于80年代初，是由前蘇聯(lián)研制成功的。當(dāng)時(shí)用的是93號(hào)鋼制成的異型管。當(dāng)鉆遇水層或破碎帶而無(wú)法正常鉆進(jìn)時(shí)，將其下入井內(nèi)，用擴(kuò)張器將異型管擴(kuò)張成圓形并使其靠在井壁上，借以封堵水層和破碎帶。 到90年代末，美國(guó)研制出割縫膨脹管（ 見(jiàn)圖1），這種割縫膨脹管比異型管更容易擴(kuò)徑，因此其封堵破碎帶的效果更好。,,1,（圖1）割縫膨脹管,,,2,,割縫膨脹管是一種經(jīng)濟(jì)可行的隔離復(fù)

2、雜層段工藝，用其替代常規(guī)襯管既節(jié)約成本又能保證油井質(zhì)量，在割縫膨脹管的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的膨脹防砂網(wǎng)，其防砂效果優(yōu)于礫石充填完井。 實(shí)體膨脹管用于修復(fù)損壞的套管，可降低修井成本；用于完井，可降低10％的井徑損失；建立單一直徑的油井，可以顯著提高鉆速和油井建井速度。,3,,膨脹管技術(shù)近年來(lái)取得了一些實(shí)質(zhì)性進(jìn)展：哈里伯頓能源服務(wù)公司利用實(shí)體膨脹管建大位移井取得成功；貝克石油工具公司利用膨脹管技術(shù)完成了10口多分支井的 6

3、級(jí)完井；斯倫貝謝等技術(shù)服務(wù)公司也利用膨脹管技術(shù)進(jìn)行過(guò)多分支井的 6級(jí)完井；貝克石油工具公司在俄克拉何馬州南部已損壞的7in套管內(nèi)成功地安裝了 205.7m 長(zhǎng)的膨脹管，修復(fù)后油井的增產(chǎn)效果明顯；威德福公司研制出一種高柔性旋轉(zhuǎn)擴(kuò)管系統(tǒng)，把上提和下壓擴(kuò)管改為旋轉(zhuǎn)擴(kuò)管，降低了90％的擴(kuò)管力； Enventure 全球技術(shù)公司進(jìn)行了膨脹管穿過(guò)套管磨銑窗口的室內(nèi)和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并取得成功。,4,膨脹管技術(shù)由四大核心技術(shù)組成：1）膨脹管

4、材技術(shù)（包括材料成分、性能、熱處理狀態(tài)和尺寸公 差控制標(biāo)準(zhǔn)）膨脹管材料性能要求材料延伸率高，易于膨脹 變形，膨脹變形后機(jī)械性能基本達(dá)到常規(guī)套管水平。2）膨脹工藝與膨脹器技術(shù) 重點(diǎn)研究長(zhǎng)距離、間斷可重復(fù)（一次下千米膨脹管施工）膨 脹技術(shù)。3）膨脹管連接技術(shù)（膨脹螺紋技術(shù)） 解決膨脹后的螺紋密封技術(shù)4）施工工藝和配套工具技術(shù),,5,,膨脹管技術(shù)有多種用途，目前主要有：1）裸眼鉆井襯

5、套系統(tǒng)：用于解決井漏、復(fù)雜井段井壁穩(wěn)定問(wèn)題并封 堵?lián)p壞地層。2）下套管井的膨脹式襯管系統(tǒng)：用于套管井腐蝕后的補(bǔ)救性作業(yè)。3）膨脹式襯套懸掛器系統(tǒng)：取代常規(guī)的尾管懸吊器，獲得最大的通 徑。,6,,,二、中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院膨脹管修套技術(shù),中國(guó)石油勘探開(kāi)發(fā)研究院機(jī)械所從2001年起開(kāi)展了該技術(shù)的研究工作，目前已經(jīng)完成了全部關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)。 能夠提供膨脹變形后機(jī)械性能符合API標(biāo)準(zhǔn)J55鋼級(jí)的膨

6、脹管技術(shù)產(chǎn)品，原始管分別為：Φ114X8、 Φ114X9Φ203X11、 Φ298X11，可分別實(shí)現(xiàn)15％左右的膨脹率。,7,,機(jī)械所在大慶采油四廠的配合下，利用膨脹管進(jìn)行套損井修復(fù)，完成了二口井的施工作業(yè)：1）杏北油田4～6行列丙南塊X4－1－330井 2003年11月14日作業(yè)，采用Φ114X8膨脹管修復(fù)，膨脹管深度 964～972m，脹管壓力40～42Mpa，4分鐘左右完成脹管。2）杏北油田4～6

7、行列乙北塊X6－1－127井 2003年11月8日作業(yè)，采用Φ114X8膨脹管修復(fù)，膨脹管深度 741～749m，脹管壓力38～41Mpa，4分鐘左右完成脹管。 經(jīng)檢測(cè)修復(fù)后，通徑Φ110～112、試壓15Mpa密封正常，兩口井已恢復(fù)正常。 并已在地面進(jìn)行10根（近100米）絲扣連接的膨脹管補(bǔ)貼試驗(yàn)，獲得成功，為長(zhǎng)井段應(yīng)用創(chuàng)造了條件。,8,,1、施工工藝流程： 目前的施

8、工工藝主要是基于國(guó)內(nèi)在用作業(yè)設(shè)備條件，采用液壓擠壓脹管工藝；同時(shí)也在開(kāi)發(fā)使用普通作業(yè)設(shè)備、不需要使用預(yù)錨定能夠施工的旋壓脹管工藝。,9,,2、適用范圍和產(chǎn)品規(guī)格：適用范圍： 1）各類(lèi)錯(cuò)斷、破損和腐蝕類(lèi)套管修復(fù)； 2）高溫注汽井的套損修復(fù)； 3）對(duì)已射孔井段的補(bǔ)貼封堵。產(chǎn)品規(guī)格 針對(duì)目前常用的油層套管規(guī)格，有Φ114X8和Φ140X9兩種規(guī)格的膨脹管，分別用于修復(fù)5.5”和7”套管。

9、 可以根據(jù)用戶(hù)需要，設(shè)計(jì)適應(yīng)其它尺寸規(guī)格的膨脹管。,10,,3、性能指標(biāo)：1）膨脹施工壓力不高于45Mpa。2）修復(fù)后套管的通徑為原套管通徑減2個(gè)膨脹管壁厚。3）修復(fù)完成后，補(bǔ)貼段承受不低于15Mpa的密封壓力。4）修復(fù)完成后，膨脹管部分的機(jī)械性能接近API鋼級(jí)J55。,11,,4、對(duì)設(shè)備的要求：1）作業(yè)機(jī)： 最大鉤載不低于入井管柱重量+40噸；絞車(chē)提升最大速度不低于3.0m/min；配轉(zhuǎn)盤(pán)和指重表。

10、2）液壓泵站：兩種方式 用自帶的壓力泵，則要求井場(chǎng)配有功率不小于45kW，輸出電壓380V的三相交流電源。 采用油田設(shè)備，則需要額定工作壓力不低于60Mpa、工作排量在20～60L/min可調(diào)的水泥車(chē)或壓裂車(chē)，并配有足夠承壓能力在60Mpa以上的壓力軟管。,12,三、大慶油田段銑擴(kuò)徑與膨脹管補(bǔ)套技術(shù),目前，油田對(duì)套管錯(cuò)斷井的大修主要有兩種技術(shù)手段：錯(cuò)斷深度在900m以?xún)?nèi)的一部分井采用“取換套技術(shù)”修復(fù)。其余大

11、部分井采取“小通徑套損井?dāng)U徑技術(shù)”進(jìn)行修復(fù)。存在的主要問(wèn)題是：錯(cuò)斷口通徑越小，施工難度越大、周期越長(zhǎng)、費(fèi)用越高，而且錯(cuò)斷口通徑小于40mm的井尚無(wú)成熟的修復(fù)工藝。 為此，開(kāi)展了段銑擴(kuò)徑與膨脹管加固技術(shù)攻關(guān)。其目的是為了進(jìn)一步提高小通徑套損井的修井技術(shù)，提高施工效率和成功率，降低修井費(fèi)用。同時(shí)探索一種適應(yīng)于套損通徑小于40mm井的修復(fù)手段。,,13,,1、段銑擴(kuò)徑技術(shù)：1） 主要是用可變徑的磨銑工具磨銑掉套損井

12、段的套管，為加固修復(fù)套損井段提供條件。 對(duì)于錯(cuò)斷口沒(méi)有夾持落物的井，可以連續(xù)銑通套損井段。對(duì)于落魚(yú)與錯(cuò)斷口平齊的井，為了減少段銑時(shí)間，提高施工效率，在段銑處理錯(cuò)斷口下部套管及落物一定長(zhǎng)度后，下鉆具下?lián)袈湮铮绻湮镆严乱?，則用探針銑錐等磨銑組合鉆具，分步銑通套損井段。如果落物仍?shī)A持在套損井段，則繼續(xù)向下段銑，直至銑通套損井段。,14,,2）段銑擴(kuò)徑工具及鉆柱結(jié)構(gòu) 目前已研究設(shè)計(jì)了四種段銑工具，但經(jīng)過(guò)試驗(yàn)最終確

13、定的主要工具是液壓擴(kuò)張式組合段銑刀。該段銑刀底端為凹底銑鞋，與凹底銑鞋相鄰的是一組刀片，下井狀態(tài)外徑Φ118mm，靠循環(huán)液的壓差使刀片張開(kāi)，工作狀態(tài)刀片張開(kāi)后直徑Φ168mm，撤銷(xiāo)壓力后刀片收回。 段銑擴(kuò)徑的鉆柱結(jié)構(gòu)為：液力擴(kuò)張式組合段銑刀+Φ105mm鉆鋌+Φ118mm扶正器+2 ?in鉆桿+2 ?in方鉆桿。,15,,3）段銑擴(kuò)徑的方法及工藝參數(shù) 段銑擴(kuò)徑的深度以打鉛印落實(shí)的錯(cuò)斷口深度為準(zhǔn)，因此打鉛印管柱的

14、丈量和計(jì)算必須準(zhǔn)確。一般在錯(cuò)斷口以上1－2m開(kāi)始磨銑，即不開(kāi)泵循環(huán)。當(dāng)磨銑至錯(cuò)斷口以下0.1m時(shí)開(kāi)泵循環(huán)，開(kāi)始段銑。泵壓3－5Mpa；排量15－30m³/h；鉆壓<20kN；轉(zhuǎn)速適當(dāng)，以不別鉆、跳鉆為準(zhǔn)。段銑一定進(jìn)尺后，停泵泄壓、活動(dòng)鉆具探示效果，鉆具能通過(guò)，則結(jié)束段銑，通不過(guò)，則繼續(xù)段銑。有落物夾持的井，段銑進(jìn)尺1m時(shí)應(yīng)結(jié)束段銑，打鉛印落實(shí)效果，根據(jù)打鉛印結(jié)果采取下?lián)趑~(yú)頂或繼續(xù)段銑措施。,16,,2、膨脹管加固技術(shù)

15、 膨脹管加固器的主要結(jié)構(gòu)：膨脹管加固器主要由膨脹管、中心管、脹頭、導(dǎo)堵、支撐環(huán)等零件組成（見(jiàn)圖）。 膨脹管加固技術(shù)的工藝原理：對(duì)套損井段進(jìn)行整形和段銑處理后，用油管將膨脹管加固器下至需補(bǔ)貼加固的井段，在地面用高壓泵向油管內(nèi)泵入清水，當(dāng)達(dá)到一定壓力后，脹頭推動(dòng)油管上行。當(dāng)脹頭上行至膨脹管上端時(shí)，泵壓下降，膨脹管完成整體膨脹，緊貼于套管，達(dá)到錨定與密封。然后起出油管和加固器底堵，完成加固。如果需要修復(fù)套損井段的水泥環(huán)，則

16、膨脹管加固器下端連接注水泥封隔器，注入水泥漿，可在加固套管的同時(shí)，完成套損井段水泥環(huán)的修復(fù)。,17,,3、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn) 2003年11月以來(lái)，完成膨脹管加固現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)12口井（13個(gè)層段），加固井段6.2－8.4m，加固后經(jīng)過(guò)十六臂井徑測(cè)井驗(yàn)證通徑達(dá)到109－113mm，采取雙封隔器驗(yàn)封，達(dá)到了15Mpa、15min不漏失。 其中，采取段銑擴(kuò)徑后膨脹管加固1口井。該井打鉛印證實(shí)948.3m套管錯(cuò)斷，錯(cuò)斷口通徑87.

17、5mm，錯(cuò)斷口以下有四級(jí)四段配水管柱落物。經(jīng)過(guò)段銑擴(kuò)徑0.5m，銑通錯(cuò)斷井段，井徑達(dá)到176mm，段銑擴(kuò)徑后撈出全部落物，用膨脹管加固器加固該井段8.3m。該井段銑擴(kuò)徑用時(shí)3.5h，與現(xiàn)有磨銑處理相同類(lèi)型的錯(cuò)斷井段的技術(shù)相比，可減少三趟管柱，縮短施工時(shí)間2－3天。 段銑過(guò)程中井眼可達(dá)到直徑170mm，一定程度上可以找回錯(cuò)斷偏移較大的下部套管，不易丟魚(yú)，對(duì)通徑直徑70mm以下套損井修復(fù)有較好的適應(yīng)性。同時(shí)，簡(jiǎn)化了脹管、磨銑工序

18、，可有效地縮短施工時(shí)間。,18,,四、Core lab公司X-SPAN套管補(bǔ) 貼（Casing Patch) 多方位多層密封套管補(bǔ)貼送入方式：電纜、油管、連續(xù)油管、鉆桿、鋼繩、緩沖管。坐放工具工作方式：爆炸、液壓（套管大于7”）。啟動(dòng)坐封工具：電子、機(jī)械（投棒）、智能點(diǎn)火系統(tǒng)、液 壓。剪切筒夾：向上拉連接桿，當(dāng)補(bǔ)貼完全坐封后筒夾就被剪開(kāi)。

19、 一旦把筒夾剪開(kāi)就可以把坐放工具提出，補(bǔ)貼就會(huì) 牢牢地坐封在適當(dāng)位置。 套管補(bǔ)貼的優(yōu)點(diǎn)：主密封為金屬對(duì)金屬密封，極高的耐壓性能，可以按用戶(hù)要求定制補(bǔ)貼，采用優(yōu)質(zhì)合金材料，可以用于水平井，可應(yīng)用于惡劣環(huán)境下，可應(yīng)用于地?zé)峋?主要應(yīng)用：封層（封堵水層），封堵漏失裂縫，修補(bǔ)套管腐蝕，襯管、尾管頂部泄漏等等。,19,,五、多臂井徑成像測(cè)井系統(tǒng)

20、 二十四/四十/五十六臂井徑成像測(cè)井系統(tǒng)由多臂井徑測(cè)井儀及便攜數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)由井下儀器把井下測(cè)量數(shù)據(jù)編碼后傳回地面系統(tǒng)，地面系統(tǒng)完成對(duì)全部數(shù)據(jù)的記錄、處理。 該井下儀器由電機(jī)拖動(dòng)測(cè)量臂，扶正臂的打開(kāi)與收攏，井徑儀在居中情況下進(jìn)行測(cè)量，儀器的測(cè)量臂由彈簧支撐，沿套管內(nèi)運(yùn)動(dòng)，測(cè)量臂隨套管內(nèi)變化而變化，每支測(cè)量臂都對(duì)應(yīng)一支無(wú)觸點(diǎn)位移傳感器，每個(gè)測(cè)臂的位移變化直接反映到相應(yīng)的傳感器上。將這些位移量處理、編碼、傳送到地面

21、，由地面將其還原成像。,20,,技術(shù)指標(biāo)：最高耐溫：1500C/1750C最高耐壓：60Mpa/80 Mpa儀器外徑：φ50mm/φ73mm/φ89mm儀器長(zhǎng)度：1688mm/1708mm/1836 mm井徑測(cè)量范圍：52--140 mm/80--200mm/90--240 mm測(cè)量精度：±1mm靈 敏 度：0.1mm測(cè)速要求：＜500米/小時(shí)井溫分辨率：0.020C響應(yīng)時(shí)間：＜1秒精 度：&#

22、177;20C測(cè)量范圍：0～1500C扶正機(jī)構(gòu)張臂電壓：+95±5V，電流<250mA收臂電壓：-95V±5，電流<250Ma資料輸出 可實(shí)時(shí)記錄套管平面展開(kāi)圖、包絡(luò)圖等圖象。并可輸出各種彩色立體解釋圖象。,21,,技術(shù)特點(diǎn):1、多臂井徑測(cè)井儀的探頭采用我公司自行研制的“橋式電感無(wú)觸點(diǎn) 位移傳感器”。該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，溫度性能好，測(cè)量 誤差小2

23、、采用HDB3高密度碼數(shù)據(jù)傳輸方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速可靠傳輸 a.HDB3碼每位時(shí)間寬為60µs，傳輸率960道/s,而曼碼每位時(shí)間 寬為147µs，傳輸率為225道/s; b.HDB3碼易取時(shí)鐘，不受直流特性的影響，具有自檢能力，誤 碼少，可靠性高3、井下儀器采用優(yōu)質(zhì)鈦合金及17-4不銹鋼材料加工，機(jī)械結(jié)構(gòu)合 理，加工精度高，工藝精良，便于用戶(hù)拆裝維護(hù)。

24、4、井下儀器印制電路板采用進(jìn)口高溫覆銅板加工而成，集成電路 均采用高溫軍品芯片，其他主器件也都是經(jīng)過(guò)嚴(yán)格篩選的高溫 器件。,22,,便攜式多任務(wù)并行數(shù)控測(cè)井系統(tǒng) 便攜式多任務(wù)并行數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)，是一種在采集箱體/筆記本控制下集井下供電、信號(hào)采集、處理、運(yùn)算、顯示、繪圖及編輯等功能為一體的實(shí)時(shí)測(cè)井系統(tǒng)。體積小便于攜帶，功能與車(chē)載柜機(jī)一樣強(qiáng)大，可用于生產(chǎn)測(cè)井/工程測(cè)井，也可在室內(nèi)檢修測(cè)井儀器，從而實(shí)現(xiàn)一機(jī)多

25、用。 該系統(tǒng)基于 IBM PC，在win98/winME/win2000/winXP下運(yùn)行。采用開(kāi)放型界面，用戶(hù)可任意調(diào)整顯示參數(shù)，隨時(shí)以理想的格式硬拷貝繪圖。同時(shí)還采用了最新的ARM CPU高性能靈活采集處理，USB數(shù)據(jù)傳輸以及小巧的下井儀器接口和電源。可通過(guò)打印驅(qū)動(dòng)程序配接不同打印機(jī)?？赏瓿晌?注入剖面測(cè)井、七參數(shù)動(dòng)態(tài)測(cè)井、聲幅/變密度測(cè)井、多臂井徑測(cè)井等測(cè)井項(xiàng)目。,23,,技術(shù)指標(biāo)工作溫度：-10～+55℃；外

26、接電源：160～240V，50±10Hz最大功率：1KVA相對(duì)濕度：35～85%；（非凝結(jié)）測(cè)井速度：100～10000米/小時(shí)采樣密度：每米8點(diǎn)、16點(diǎn)、32點(diǎn)、 64點(diǎn)、128點(diǎn)；深度顯示：0～9999.9米；,24,,技術(shù)特點(diǎn)定制PC與數(shù)據(jù)采集單元的應(yīng)用層通訊協(xié)議。下位機(jī)把處理好的數(shù)據(jù)按照 此協(xié)議打包，提交給上位機(jī)；定制數(shù)據(jù)采集單元與井下儀器的應(yīng)用層通訊協(xié)議。數(shù)據(jù)采

27、集單元接收上 位機(jī)的控制命令，識(shí)別命令后，依據(jù)此協(xié)議控制信號(hào)編碼單元，通過(guò)供 電纜芯給井下儀器發(fā)送控制指令。井下信號(hào)經(jīng)過(guò)電容耦合后，直接送入高速A/D，得到的結(jié)果通過(guò)USB傳 到PC機(jī)，在PC機(jī)上的人機(jī)界面顯示獲得的信號(hào)波形，具有數(shù)字示波器 的功能。利用高速D/A模擬井下信號(hào)。自檢時(shí)選通井下信號(hào)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢。信號(hào)增益軟件可調(diào)根據(jù)PC的控制命令可重配置硬件解碼和數(shù)據(jù)采集功能。測(cè)量可視化圖像采用“三維立體圖”