实体膨胀管技术在国内外应用

[摘 要]本文探讨了侧钻井对老井和报废井的挖潜再利用以及增油上产是一种非常有效的工艺措施，利用实体膨胀管进行侧钻施工中裸眼井段的固井施工不仅能有效地解决这些问题，还能大大提高作业井施工质量、为后期作业提供较大空间，能够解决普通完井由于井径小而带来的多项技术难题，具有很好的市场前景。

[关键词]套损井；侧钻；实体膨胀管；技术

中图分类号：TE934 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）20-0231-01

1、目前油田常用的老井侧钻后期处理技术

侧钻井对老井和报废井的挖潜再利用以及增油上产是一种非常有效的工艺措施，在工艺上可以通过一次侧钻施工最大程度上横向穿越沟通多个油层，增加井筒采油面积，达到提高采收率的目的，一口侧钻井能够达到多口普通直井的施工效果，具有成本低、见效快的特点。膨胀套管完井是中石化集团公司重点试验项目，油田大力推广，是一种新的非常有效的小井眼侧钻完井方式，而利用实体膨胀管进行侧钻施工中裸眼井段的固井施工不仅能有效地解决这些问题，还能大大提高作业井施工质量、为后期作业提供较大空间，能够解决普通完井由于井径小而带来的多项技术难题，具有很好的市场前景。因此这项技术逐渐得到油田各个施工队伍的重视和不断探索。

2、实体膨胀管技术在国内外发展状况

20世纪80年代初，壳牌公司最先开始研究可膨胀实体管技术。自上世纪90年代以来，实体膨胀管技术取得了突飞猛进的发展。国外方面，Enventure公司、Halliburton公司、Weatherford公司均为该项技术投入巨资进行开发，并各自取得了进展。而这项技术在石油工业中投入商业性应用却只是近五年内的事情，逐渐被世界不同的地区接受并显示出良好的应用前景。国外数家公司尝试着使用可膨胀管固井技术，在从陆地到浅海、甚至深海，无论是裸眼井段还是已固井井段的各种井中的钻、完井施工中进行了工业应用。

膨胀套管完井技术在国外应用已经比较成熟，大井眼膨胀套管完井也已经得到推广，亿万奇公司已经在世界范围内完成了600余口井的膨胀套管施工任务。我国膨胀套管近几年开始试验，获得了比较好的效果，特别是后期采油和作业效果很好，该技术在完井工艺特别是小井眼完井有很好的推广前景，我国大部分老油田浅井普遍是139.7mm小井眼套管完井，非常适合该技术的应用。我公司已经完成了5口井的膨胀套管施工井，完成效果比较好。

3 实体膨胀管技术简介

3.1 实体膨胀管技术的使用

实体膨胀管技术是利用特殊的施工工艺将实体可膨胀管在井下膨胀至塑性变形区域，以达到“节省”井眼直径， 优化井身结构的目的。目前实体可膨胀管的应用领域有优化井身结构、减少套管层次、封隔复杂地层、提高钻井深度、修补损坏套管等。

3.2 实体膨胀管膨胀工艺[2]

现在普遍使用的膨胀管结构简单，采用冷拉工艺，使膨胀管在井下达到所要求的尺寸。最典型的两种膨胀管膨胀工艺是自下而上和自上而下两种不同膨胀方式。

“自上而下”式膨胀：膨胀锥位于膨胀管底部，连同膨胀管串下至预定部位，密封底部。通过中心管注清水至底部并形成憋压。憋压至10-20MPa时，推动膨胀锥上行，同时上提钻具进行膨胀作业。膨胀作业完成后钻塞。该方式膨胀作业时摩擦力较大，施工时间长。

“自下而上”式膨胀：膨胀锥下部连接膨胀管下至预定部位，首先对膨胀悬挂器（一般6-10m）进行膨胀作业，完成膨胀管串的坐封。然后再从上到下进行膨胀作业。完成后上提钻具出井口，试压即可。

两种膨胀工艺对比：“自下而上” 式膨胀是通过底部液压推举和钻具向上的拉动来使套管膨胀，较容易实现，但往往膨胀锥底部的密封区域承受较高的液压，钻具也将承载较大的负荷；“自上而下” 式膨胀工艺则需通过上部连接钻铤和加重钻杆，以在下放过程中施压的方法推动工具膨胀套管，如遇到施压钻具较短时，只依靠钻具的重力实现套管膨胀较为困难。

4、现场应用实例

在某井开展实体膨胀管侧钻施工的现场应用。该井由Enventure公司与大修队合作完成。

钻井资料：完钻井深2430.27 m；人工井底2210.00m；油层套管Φ139.7 ×7.72mm，下入深度2228.42m，管外水泥返至871m；射孔井段2099.40～2178.10m。

钻探目的：挖掘某断块沙二段5砂组～6砂组剩余油潜力。钻穿相当于某井2311.30～2318.00m水淹层。

前期准备工作：⑴裸眼井筒必须要保证清洁无杂物；所有的钻杆及下井工具必须保持清洁且通径无阻。⑵膨胀管要进？通径检测，其XPC丝扣要进行清洁，并在现场再次对丝扣目测检查；搬运过程中必须按要求操作以避免损坏管体。⑶现场要有足够多的2-7/8″加厚油管和2-3/8″IF钻杆作为工作管柱和内管柱。⑷要向工作管柱内泵入直径达32mm的标塞以启动膨胀施工。⑸下井所有管柱、工具组件其内部台阶都要具有15-30°的内导角。内管柱和工作管柱间的变扣也要加工 15°- 30°的内导角。

施工过程：⑴前期完钻后，安装下套管设备和上扣工具。确定设备及工具均处于完好状态。⑵小心地吊起膨胀器，下过转盘。下放膨胀管通过转盘时要小心观察、扶正膨胀器。防止小件工具？井。膨胀器底部为管鞋，膨胀器系统总长约4m。⑶膨胀器下入井后，组装并下入约45根4-1/4in膨胀管（膨胀管与原来的套管的重叠段约为40m）。⑷在安装悬挂器的时候要用一个4m长的短接。⑸记录悬重表读数。用链钳去掉膨胀管短接，安装接头保护套。⑹下入准备好的内管柱工具管柱，内管柱工具管柱组合如下：

①安全接头Acme（P）x2-3/8 in.IF（B）（Enventure公司提供）；②下部打捞杯 2-3/8 in. IF（BxP）（Enventure公司提供）；③上部打捞杯 2-3/8 in. IF（BxP）（Enventure公司提供）及各种扣型钻杆。⑺开泵循环，压力不要超过7MPa。⑻提起 2-3/8 in钻杆，去掉膨胀管卡瓦，记录膨胀管悬重。⑼接上变扣，下入176根加厚油管，注意控制速度不要引起地层压力激动。每10柱灌满干净的？浆。在裸眼段内遇阻时，可以稍微加压，但是最大的下压？不能超过1.8 吨。⑽开泵循环，缓慢下入最后一柱，循环压力不要超过12MPa。⑾根据Sinopec固井部门的作业程序进？固井作业。⑿讨论膨胀及泄压方案，如果用钻井泵来进？膨胀作业，则所用的管线将承压约50次。⒀用水泥泵驱顶标塞，保证最小排量约 600 升/分钟。⒁当标塞入座后，继续加压到13MPa，稳压一分钟，泄压，检查泥浆的回流量。⒂把膨胀管提离井底约1米，以400 升/分钟的排量加压到10MPa，降低排量到200升/分钟，保持这个排量持续增压，直到压力达到破裂盘破裂，破裂盘的额定破裂压力压力约为 28MPa。⒃继续打压，保持排量约为200 升/分钟。当压力增加到15MPa左右时，司钻开始提起整个管柱。膨胀开始后，保持排量约为80升/分钟（每分钟膨胀9.1米）。正常的膨胀压力约为23MPa，膨胀一柱所需泥浆体积约为150升（以每柱长度为26米计算）。⒄继续膨胀直到悬挂器开始膨胀，在确认两到三个胶圈已经被膨胀后，降低泵的排量到20升/分钟，施加额外拉力。⒅下入平底磨鞋通井2244M，正试压15MPa，稳压30min，压力不降，试压合格。顺利完井。

最终，该井膨胀管下入长度547 m，狗腿度31°/100m，井斜46.2°，创造了某油田膨胀管侧钻施工中膨胀管长度最长、狗腿度最大、井斜最大三个新高。