实体膨胀管技术在修井中的研究与应用

摘 要：油田的采油等施工过程中，套管在其中起的作用是至关重要的，但是由于长久时间的使用，使得套管在使用过程中出现了变形，磨损等现象的产生。这种现象的产生使得油气的开采作业的效率和质量都在一定程度上下降了。因此在这样的背景下，实体膨胀管补贴套管技术应运而生了。这种技术是一种新型的套管补贴技术，在传统套管相继腐蚀变形的情况下，这种管子因其具有缩径小等特点，使得其有巨大的开发潜力。本文通过介绍实体膨胀管技术在修井中的应用，通过理论联系实际的方法介绍了实体膨胀管技术在修井方面的巨大作用，为修井作业提供了很重要的指导意义。

关键词：膨胀管 油井 钻井

前言：随着我国国民经济的发展，油气产业成为支撑我国国民经济发展的关键产业。在油田的施工过程中，套管的老化腐蚀等问题不但阻碍了我国油气产业的施工效率也无形中增加了成本，本文着重介绍了实体膨胀管技术在修井中的巨大作用，通过介绍实体膨胀管技术来解决在修井中所遇到的一些问题。

一、实体膨胀管技术简述

当前，由于内陆地区石油资源开发较早，石油产区进入老化以至于资源枯竭的阶段，所以当前石油的勘探和开采主要想沿海和深海发展，与此同时，随着科技的进步石油的勘探和开采业逐渐向地质深层次进行开发。随着这样的大背景的形成，石油的开采和开发的难度和危险系数便会增大起来。在施工过程中，由于石油开采而导致的地面塌陷的现象不断发生，根据现有的成熟的技术，运用不同型号的钻头进行钻井时需要配合不同的直径的钻头进行配套钻取。通过这样的形式来进行油井的加固，防止油井的坍塌。

根据以上机理，由于在地层深处进行开采作业，这必然会造成钻头在开采的时候越开采深度就会越深的现象产生。这样根据相互配套的原理，所使用的套管的级数就会逐渐增加，这样使得套管的厚度不断增加，套管的相对半径就会不断地增大。假如，套管的表层半径是一定的确定值，这个确定值不允许改变，然而，最后的下井的套管的半径会变得越来越小，这样的设计和现状肯定不会达到井深设计的要求。即便是能够达到设计图纸中所规定的井深度的要求，由于上文提到的井的井眼过于小，达不到能够开采石油的要求的标准，因而也不能起到应该有的效果，使其无法进行石油的开采工作，以及后续修井等施工作业的要求。

本文作者通过常年的实践经验一直努力去寻找一种有效的解决该问题的办法，这种办法不能能够给石油的开采和施工中带来方便而且还有达到节约成本，解决问题快捷的效果。在笔者的多种方案中，最佳的法案便是用相等的直径的钻头进行施工，在这一过程中，伴随着配套的相等的直径的套管进行作业。而这一技术的保障便是膨胀管技术。它可以应用在完井、钻井、修井、采油等一系列施工作业中，既可以解决井眼变小的问题，又可以大量节约套管的成本费用，被公认为是新世纪油气田开发技术的核心技术之一。

二、实体膨胀管技术在修井中的具体应用

（一）膨胀工艺的优化

1.膨胀管材质的优化

降低膨胀管的柔韧性是一项十分重要的技术。在这项技术中对某些刚才中的某些元素进行他调整是十分有必要的。这样的调整使得其容忍度降低至360MPa，在此基础上还应当保持相应的延伸率。在管材尺寸方面，原来管材内外径分别为Φ95mm和Φ107.5，现在改为Φ97.5mm和Φ110mm，内外径整体增大2.5mm，可以降低3%～4%的延伸长度，有助于减少膨胀阻力。

2.膨胀锥的优化

根据笔者长期施工的经验来看：扩张锥区长度不宜过长，选择最佳锥度是非常困难的，但是如果使用不同的圆锥扩张和膨胀过程中减阻效果不是很明显。笔者经过长期的实践经验，根据经验所得出了一系列的数据，根据数据进行分析可以得出一些结论，从而推断出一些最佳的方案。改进后的膨胀锥去掉了原膨胀锥的定径段，也将其分为A、B、C三个区域。A区：引入稳定段，它的外径近乎等于膨胀管的内径，对膨胀锥起到导向作用；B区：过渡段，对膨胀管进行微膨胀，以利于膨胀作业；C区：锥面向弧面、柱面过渡结合的区域，在此区域膨胀管完成膨胀。改进后膨膨胀锥的性能有良好的表现：膨胀摩擦阻力减少，膨胀锥结合符合材料延伸硬化的力学性质。

3.发射器的优化

发射器是确保膨胀管补贴成功重要的结构，它的作用过程中扩张是初始暂停扩张管，密封，膨胀管的准确位置。由于科技的进步，使得技术进行了很大的优化，技术的应用对于其所使用的材料的要求也越来越高，其强度也越来越大。尤其是在压力下，更好的性能，但对于厚壁部分的扩张的作用是非常糟糕的。膨胀管材料材料从根本上不同于外国公司所研制的产品，外资企业采用较低的成本的双相钢。这种钢材后期热处理要求较高，需要进行较高精度的等温回火，以保证两相比例。其基本组成成分和普通套管材料相似，井下耐腐蚀的能力和常见套管相似。开发的膨胀管采用奥氏体不锈钢组件，通过相变诱导塑性和硬化产生高强度高、延伸率和抗拉强度是远远超过外国材料的。根据以上特点，设计出了高承压性能的系列发射器，就以适用于内径Φ124.26mm的套管为该发射器具备以下性能指标：a所能承受最大生产压差>60MPa。第b单个橡胶圈所能产生的摩擦力为6～8吨。c膨胀启动压力≤40MPa。d膨胀管补贴最大的补贴外径≤Φ117mm。橡胶圈采用的是纳米高温丁腈橡胶，邵氏硬度85°左右，胶皮经膨胀挤压，厚度压缩40%～50%。

（二）实体膨胀管技术修井中的应用

（1）膨胀管井口连接

卡盘和微牙痕链钳是膨胀管进行连接的最重要的工具，使用这两种工具能够使的在施工过程中产生集中应力的作用，减轻膨胀管的压力，从而达到延长其使用年数的作用。

（2）入井膨胀管质量要求

对于膨胀管内的清洁工作，在施工过程中是一项不容忽视的重要任务。在施工过程中避免将大量的泥沙带入膨胀管，这样保持清洁，有利于保持保证管子的密封性，减少压力的效果。

（3）限速下钻

膨胀管下井速度要适当控制，匀速下放，过套管损坏段、射孔段必须缓慢下放，保障膨胀管安全完整顺利入井到位。

（4）管柱校深

根据设计图纸的要求，要进行膨胀管下置的定位，只有这样才能够保证补贴工程的质量确保膨胀管补贴位置准确。

（5）洗井

为了保持膨胀管内的压力的平衡，同时避免因残留的脏污物影响正常的工作，因此在施工前进行洗井作业是必不可少的一项工程。只有这样才能够保证为膨胀管补贴哦你工作提供良好的工作环境。

（6）投球憋压

在保证井内干净清洁后，施工方应向补贴管柱投球、憋压，实施套管补贴。憋压一般不超过膨胀管启动压力，观察套管返水状况，判断整个膨胀系统的密封能力。

（7）液压、拔拉同时进行

在正常情况下，使用液压扩张为主，把通胀作为辅助措施。根据现场情况，确保安全施工。

（8）完成补贴

计算膨胀补贴运行距离，在膨胀锥即将膨胀完成，提高泵压、降低悬重至泵压突然降至最低，套管返水，钻具重量恢复悬重，补贴完成。

参考文献

[1]林凯，杨龙.我国油田套损防治现状及发展方向[J].石油机械，2009，第32卷特刊，6-11.

[2]张先普，练章华.我国油田套管损坏原因探讨，[J]石油钻采工艺，1910，18（5）：7-12.