73、膨胀管定位多分支井钻井完井技术与应用(定稿)
石油工程技术 井下作业 套损井修复技术(膨胀管应用)
目
肆叁贰壹
套膨膨膨
录
内胀胀胀
膨管管管
胀技关技
管 补 贴 技
术 系 统
键 技 术
术 原 理
术
一、膨胀管技术原理
膨胀管技术原理
实体膨胀管就是一种由特殊材料制成、 具有良好塑性的金属圆管，下入井内后通 过机械或液压的方法在直径方向膨胀10～ 30%左右，从而使管柱发生永久性胀大， 同时，在冷作硬化效应下，管材强度和刚 性指标得到提高，而塑性指标下降。
Φ112mm-116mm（大通径） 7″套管： Φ139mm-143mm 9-5/8″套管：Φ196mm-202mm
膨胀管补贴后强度：J55-N80钢级 （常规）、P110或更高钢级（特殊）
错断井膨胀管补贴
大段贴堵修复工艺
四、套内膨胀管补贴技术
1、常规膨胀管补贴（免钻底堵）
技术原理：
单根补贴：底堵和膨胀锥连接，补贴后将膨胀
三、膨胀管技术系统
四、套内膨胀管补贴技术
利用膨胀管的膨胀性能在井下对套管 损坏处进行“补贴”和密封，修复损坏 的套管，恢复生产。
适用范围：
错断、变形和腐蚀类套损修复 对已射孔井段的补贴封堵 钻井过程中技术套管磨穿的修复 完井过程中套管脱扣
技术特点：
适用于多种套损类型的修复 修复后可获得较大的通径 悬挂能力强，密封可靠 修复后不影响后续作业
❖ 长短不限：应用广泛 ❖ 可打捞：方便后期处理
◆ 打捞出悬挂器 ◆ 切割打捞一体化打捞出加固管：防腐套管、玻璃钢管 ◆ 磨铣贴堵管：铝合金、玻璃钢管 ❖ 聚合物类堵剂：封堵可靠、密封性好、悬挂承载力大 ❖ 内通径大：易于后期措施实施、利于下大泵 ❖ 生产管柱简化：方便生产管理，提高泵效
利用膨胀管定位的分支井侧钻技术及应用
关键 词 ： 膨胀 管 ； 分 支井 ； 水 平井 中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ２ ４ ３ 文献标 识码 ： Ｂ 文章编 号 ： １ ０ ０ ４ －５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ —０ Ｏ ９ ０ 一Ｏ ４
随着定 向井 、 水 平井 技 术 的 不断 成 熟 和广 泛 应用 ，
技 术 难题 。膨胀 管在 井下形成 了支井的永 久定位 ， 实现 了对斜 向 器的可 靠定位 。下膨胀 管后 ， 进 行 开 窗、 侧钻、 磨平、 套铣等 施工 。膨胀 管的使 用使 主井筒 的 内径 最 大， 保证 以后 的采 油 、 修 井和 油层 改 造 等作 业 能够正 常进 行 。使 用 用膨 胀 管 定 位 的 分 支 井侧 钻技 术 于 ２ ０ １ １年 ８月在 长庆 苏里 格 桃 ７ —
一
＊ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — ２ ７
第一作者简介 ： 李 勇（ １ ９ ８ １ － ） ， 男（ 汉族） ， 宁夏中宁人 ， 工程师 ， 现主要从事水平井 的技术服务工作。
２ ０ １ ３ 年第 ６ 期
西 部探矿 工 程 （ ９ ） 完成 该分 支井 修井工 艺 。 来自９ ０ 西部探 矿工 程
２ ０ １ ３年第 ６ 期
利 用膨 胀 管定 位 的分支 井侧钻 技 术 及应 用
李 勇 ， 李岩泽 ， 唐 凯， 谭 欢
（ 川庆 钻探 工程技 术研 究院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ １ ８ ） 摘 要： 膨胀 管 定位 是 中石油 钻井工程技 术研 究 院研 制 的创新技 术 。它解 决 了用卡 瓦定 位 所 带来 的
表 １ 膨 胀 管 定位 系统 关键 工 具 工 具 名 称
膨胀管技术及在K井的应用
膨胀管技术及在K井的应用1膨胀管技术简介膨胀管是一种由低碳钢经特殊加工而制成的套管，由于含碳量低，膨胀管比普通套管柔性好、可塑性强，可以通过机械或者液压的方法使管体发生永久塑性变形，从而满足钻井施工中的特殊需要。
膨胀管广泛应用于钻井、完井及修井等方面，在钻井方面主要用于弥补井身结构缺陷和封隔缩径、坍塌、井漏或高压层段。
膨胀管技术在处理复杂地层和压力体系方面有独特的优势，并可以增加套管层次，简化井身结构。
可膨胀套管技术，就是通过在井下将钻井管柱径向膨胀，使其内、外径扩大，实现使用同一尺寸的套管代替现行的多层套管，以提高应对多个复杂地层的封隔能力，提高作业成功率，降低钻井成本。
该项技术具有重要的意义：一是可以简便有效地解决复杂井段的井壁稳定问题；二是可以减少上部井眼的尺寸和套管层数，这样可以钻更深的直井和大位移井；三是可以修复老井被损坏的套管；四是可以大大降低钻井和完井成本。
2膨胀管在钻井作业中的应用在钻超深井或在海洋深水区作业以及需要钻穿高压地层、枯竭层或易塌、易漏地层时，在常规作业中往往采取下中间套管进行的方式，以确保施工安全。
但钻井越深，套管层数就越多，这样导致最终井眼减小，在有的情况下，还有可能导致不能按计划到达目的层。
而且，由于要求最初的井眼直径很大，增加了对钻机负荷、钻井设备及钻井液处理能力的要求。
采用膨胀管技术可以简化井身结构，减小套管层次，可避免这种情况的发生。
膨胀管技术可以为钻井过程中出现的复杂问题提供应急方案，尤其适用于钻进高压层、漏失层、泥页岩蠕动层、盐岩蠕动层。
能封隔膨胀性页岩层和漏失层，防止井眼缩径。
此技术还可以应用于多种类型的油井建井，能满足大位移井、侧钻井、水平井、多分支井以及小井眼井对井眼和套管尺寸的要求。
用于老井侧钻时，可降低重钻成本，使套管内径损失最小。
3膨胀管技术原理膨胀管是一种由低碳钢经特殊加工而制成的套管，根据其本体结构的不同可分为实体膨胀管和割缝膨胀管2种。
【现代完井技术】完井技术_分支井和膨胀管完井
双膨胀锥系统工作原理
可膨胀式尾管悬挂器
可膨胀管尾管悬挂器不仅具备悬挂器的 功能，拥有很高的承载能力，而且具有 很高的环形封隔能力，不需要外加封隔 器来提高其封隔能力。
TORXS膨胀式尾管悬挂器
可膨胀式管外封隔器
可膨胀管内涂层技术
合适的摩擦因数，不仅能够降低可膨胀套管内的残余应力，而且 可以不因为超过套管的抗内压强度而导致膨胀过程的失败。
斜器的定向、坐放及套管开窗，如Sperry-Sun公司的RDS系统。 （2）预设窗口
将一个特制的留有窗口的短节接到套管柱中，窗口由易钻的复合 材料组成，下井后用专用工具打开窗口。 （3）裸眼侧钻
运用封隔器及造斜器直接进行裸眼侧钻，或打水泥塞，然后从水 泥塞中造斜，或下裸眼造斜器进行侧钻。 （4）井下分支系统（Down hole Splitter System） 集侧钻、完井于一体的多用途系统。它便于在主、分井眼钻出后 安装回接完井管柱。下图为胜利油田采用的定向回接系统。
(2) 封隔缩径、坍塌、井漏或高压层
2、套管修补作业
3、完井衬管膨胀
膨胀割缝衬管或筛管用于更好的支撑井壁和防砂。
二、膨胀管种类
1、实体管膨胀
一般用于尾管膨胀，增大井径。膨胀管+可膨胀式悬挂封隔器。
损坏套管的补贴
割缝膨胀管技术的应用
河坝1井是中国石化总公司南方勘探开发分公司在川东北 布署的一口重点详探井，位于四川盆地东北部通南巴构造带 河坝场高点，设计井深6100m，是川东北设计最深、施工 难度最大的一口井。
2010年9月17日，由中国石油集团钻井工程技术研究院研发 的具有自主知识产权的膨胀式尾管悬挂器在哈萨克斯坦实验成 功。这不仅仅是我国石油公司面向海外市场的首次商业应用， 而且打破了国外石油公司在技术上的垄断，标志着中国石油膨 胀管技术获得重要突破。
实体膨胀管补贴修井技术的应用及分析
实体膨胀 管补贴修井技术 的南油 田采 油二 厂 河 南 唐河 ４ ７ ３ ４ ０ ０
摘要 ：近年来 ，我 国油 田事 业得 到 了快速 的发展 ，但是同时很多油 田的油井 因为长期 大量 的开采 ，而不得 不进行修 复才能进行 原油采收． Ｔ － 作 的有效开展 。所以本 丈正是基 于这一背景，结合油井修复 中常见的油井套管破损 问题 ，就如何利用 实体膨胀 管补 贴修井技术加强对破损油井套管修复的几． 最浅见。 旨在 与同行进行业务之 间的 交流 ，才能更好地确保 油井修复质量 的提升 。 关键 词：油井修复 ；实体膨胀管；补贴；修井技 术；应 用
在油井修 复中，经 常会 出现 油井套管破裂 的情况 ，而一旦 油井套 管破裂 ，就会 导致原油采 收工 作难 以有 效的开展 。因 而作为 油 田企业 ，必须 在修井 工作 中切 实加强对 其 的修 补 ， 才能更 好地确保 其安 全高效 的应用 ，进 而在 降低企业 生产 成 本 的同 时促 进企业 生产效率 的提升 。基于 此 ，笔者 结合 自身 工作实践 ，就此展开 以下几点探究性分析。 １破 损油井套管修 复中应用实体膨胀管补贴修井技术的必
好地 确定毛刺 、鼓包 、变形所 在的位 置 ，从 而在膨胀 管补贴 过程 中采取针对性的措施，达 到修复的 目的。 二 是精心 准备各种 设备 。应用 该技术 需要使 用 的设 备主 要有 提升 设备 、水动力设备 、地面循 环设备 。从提 升设备来 看 ，主要是修井机 ，且其大钩的安全 负荷 必须 大于８ ０ ｔ ，提升 的高度不得低于 １ ８ ｍ ；从水动 力设备来看 ，主要是水 泵车 ，～ 般选用７ ０ ０ 型的水泵车 ，其泵 压的控制范围应在 ｌ ０ 到６ Ｏ 兆帕之 要 性 分 析 间 ，其排量 的控 制范 围应 在每分钟 ｉ ｏ ｏ ￣ ］ ， ４ ｏ ｏ 升 的排量 ；从地 为了更好地在破损油井套管修复 中应用实体膨胀管补贴修 面循环设备来看 ，主要是准备２ 根压强为７ Ｏ 兆 帕的高压软管 ， ２ 米 ，并配备 ２ 个高压旋转弯头和一个变 扣接 头。 井 技术 ，作为油 田企业 必须在修 井工作 中充分意 识到其应 用 每根长度１ 的必要 性，具体 来说 ，主要有 以下几个 方面将其 必要 性体现 三是加强对套管的腐蚀与变形情况的检 测，在 实际测量过 出来。 程 中，主要选用１ ６ 臂的井径仪为测量设各 ，从而利用其判 断套 是破 损后 的油井 套管 必须通过 补贴 才能恢 复其 工作性 管接箍位置 的基础上对其内径及其损坏情况进行检查，找出变 能 ，但 是传 统的修补 技术不 仅修复成 本高 ，而且修 复质量 不 形和破漏的位置，从而对其腐蚀和变形的情况进行确定 Ｊ 。 佳 ，经 常会 出现修 复不久就 需要再 次修复 的情况 ，而如果采 ２ ． ２切 实加强对油井套管的修复 在做好准备工作 的基础上 ，就应利用实体膨胀管补贴修井 用 实体 膨 胀管 补 贴修 井 技 术 ，不 仅修 复 质量 好 ，而 且 成本 技术对破 损的油井套管进行修复 ，其技术要点如下： 低 ，所 以加强对其的应用就显得尤为必要。 二 是油井 套管 的修复 是一项 系统而 又复 杂的工 作 ，传 统 是下钻 ，在下钻 过程 中，应采用反扣钻具进行下扣 ，钻 的修补技 术对于修 复人 员的专业 技术水平 要求较 高 ，而 且树 具 的抗拉 强度 不得低于８ ０ ｔ ，且水压密封不得低 于５ ０ 兆帕 ，而 冠工艺 过程复杂 ，使得 修补人 员的工作 成效难 以得到有 效 的 且在 下钻过程 中应采 用直径 为３ ５ 毫米 的通井 规 ，所选 的钻具 提 升 ，而且在修 复过程 中极 易导致油气 层被破 坏 。而 如果采 应 在八成新 之上 ，且 内壁和 外壁干净 没有锈蚀 ，不得 粘带泥 用 实体 膨胀管补 贴修井 技术 ，由于该技 术所采用 的实 体膨胀 土 和 油 污 。 管 ，不 仅 内径 小 ，而且 能承受较 高 的压 力 ，尤 其是其 具有较 二是井 口连接膨 胀管 时，应采 用专业 的卡 盘和微 牙痕链 长 的寿 命 ，每 次修补 的套管可 以深达 百米 ，而且还 能利用其 钳 ，且 咬痕不能过 深 ，否 则就会在膨 胀过程 中 出现 应力集 中 对 漏 失段和炮 眼进行修 复 ，尤 其是其 能有效 的保护油气 层 ， 的情况 ，进 而导致膨 胀管 的使用寿命 被缩短 。膨胀 管连接之 从而确保原油采收工作的有效开展。 后 ，就 应及 时的将膨胀 管下入管 具之 中，且对首 次补贴 的管 三是油井套管 出现破损势必会影响原油采收工作的开展 ， 具 的密 封性进行 检验 ，同时在下 钻过程 中 ，应匀速 的下放 ， 不 仅会导致产 量 降低，而且 还会 导致油层被 污染 ，若不 能及 否则就 会导致套 管被损 坏，从而 确保其 安全顺利 的下入预 定 时 的得到修 复 ，其 势必将 导致整个 油井存在 报废 的可能 。因 位置 。当其达 到预定位 置之后 ，就应对井 的深度 进行校核 ， 而 针对如 此严重 的情况 ，就必须切 实加 强对其 的修补 ，鉴于 才 能保 证 其补 贴位 置 的准 确 性 ， 并在 补贴 之 前做 好洗 井 工 实体膨胀 管补贴修 井技 术的先进 性和广 泛的应用 性 ，加 强对 作 ，及 时 的将发射室 内的残 留物清除 ，及 时 的对 井壁进 行清 其 的应用就显得十分必要 …。 洁 ，并确保 油套液柱 的压力平衡 ，从 而更好地进 行膨胀 管补 ２ 油井套管补贴中如何加强实体膨 胀管补贴修井技术应用 贴 施 工 。 的 浅 见 三是在 做好上述 工作 的基础 上 ，就 应对套 管 内及 时 的投 通过上述分析，我们 对破损 油井套 管修 复中应用 实体膨胀 球 和憋压 以及拔 拉等工作 ，对膨胀 管补贴 的距离进行 计算 ， 管补 贴修井技 术 的必 要性有 了一定 的认识 ，那么在 实际修补 从而利 用膨胀锥 进行膨胀 ， 当膨胀 即将完 成时 ，应 将泵压 提 工作 中 ，我们 应如何 加强对其 的应 用呢 ？笔 者结合 自身工作 高 ，将 悬 重 降到最 低 ，套 管 内返 水 之后 钻 具 的重 量迅 速 恢 实践 ，就此展开以下几点探究性的分析 。 复，从而在悬重恢复 的同时完成整个套管的补贴施 工 Ｊ 。 ２ ． １切实做好各项准备工作 ３ 结 语 为了更好地将该技术应用于套管补贴之 中，作为修复人员 综上所述 ，对实体膨胀管补贴修 井技术 的应用进行分析 具 就必须切实做好 以下几方面的工作： 有 十分重要 的意义 。作为修补 技术人 员必须认 识到应用 该技 是切 实做好 井眼准 备工作 。在 井眼准 备工作 中 ，首先 术 的必要性 ，并切 实掌握其应 用要 点，才能 更好 的确保 套管 应 采取针 对性 的技术加 强对井 筒的处理 ，例如 利用整 形技术 修 复质量 。 对套管进 行修整 ，利用 锻打技术 对套 管进行锻 铣，达 到修复 参考文献 破 裂井段 和变 形套管 的 目的，从而 为膨 胀管 的下入 开拓井眼 ［ ｉ ］ 吴福 源， 魏 增红 ， 柳 涛， 张建 华， 赵广堂 ． 实体膨 胀 管补 贴 通道 ；其次就 是对井 眼是否 畅通进行 检测 ，在 检测 过程 中， 修 井技 术 在 江 苏 油 田 的应 用 … ． 石油钻探技术， ２ ０ ０ ８ ， Ｏ １ ： － ８２ ． 主要 是利用通 井规对 其进行检 测 ，确 保其没 有任何 阻卡 的同 ８０ 时 ，对于补 贴的套管 段和修 复 的破 裂井段应 确保其 没有严 重 ［ ２ ］王坤 ．实体膨胀 管补 贴修 井技 术的应用 与分析 ［ Ｊ 】 ．中国 地变 形 ：再次就是修 补之 前利用测 井 的卡 封进行 找漏和 深度 石 油 和 化 工 标 准 与质 量 ， ２ ０ １ １ ， １ ２： ５ ７ ． 的校 核 ，从而找 到套管破 裂的位 置；最后 就是对 井径进 行测 ［ ３ ］马超 军 ．实体膨胀 管补贴技 术的研 究与应用 ［ Ｊ ］ ．油气藏 量 ，在测量 过程 中，利用 １ ６ 臂 的井径仪 为测量 设备 ，从 而更 评 价 与 开 发 ， ２ ０ １ ２ ， ０ １ ： ６ ０ － ６ ３ ＋ ７ ７ ．
膨胀管技术在钻井过程中的应用研究
膨胀管技术在钻井过程中的应用研究作者：刘永松来源：《科学与财富》2016年第34期（胜利油田黄河钻井三公司山东东营 257000）摘要：膨胀管技术在石油工程中有着不同的用途。
本文主要阐述膨胀管在钻井生产中的应用，包括优化井深结构、复杂层位封堵、套管补贴、小井眼固井。
关键词：膨胀管；钻井生产；应用引言：膨胀管技术属于将低碳钢透过特殊制作而成的套管，因为具有较低的碳含量，令膨胀管的柔性优于普通套管，具有较强的可塑性。
膨胀管技术是将膨胀管套管下至井中，通过机械或液压的动力，经由冷挤扩张的方式，从上至下或从下至上的透过压力或拉力令膨胀工具透过需膨胀的套管进行掌控，令其内径或外径因为塑性变形膨胀到预定的标准。
一、膨胀管技术的分类对于钻井而言，通过膨胀管技术能够降低套管的层次，令钻井所到达的目的层更加深。
膨胀管技术通过施加于膨胀锥两侧的压差或直接通过机械推力或拉力，令膨胀锥由膨胀管内进入，以此令膨胀管扩张。
压差可以通过两种方式产生，其一，透过对处在膨胀管和膨胀锥先接触的内管泵进液体；其二，将内管进行拉或压，膨胀锥经过膨胀管时，令膨胀管所担负的应力超出界限而进入塑性变形，而且在钢材强度的限制以内。
拓展率最大可为膨胀管内径的30%。
大部分实体可膨胀管的施工需要膨胀管变形量不超出20%[1]。
1、裸眼可膨胀尾管系统裸眼可膨胀尾管系统也被称作OHL系统，在正常运行下，液压驱动膨胀锥朝上转移，右下至上地膨胀尾管。
在膨胀锥位于尾管和上级套管重叠处时，通过膨胀锥膨胀尾管上端具有弹性涂层的悬挂器进行管柱的密封。
2、套管井可膨胀衬管系统此管也被称为CHL系统，是把能够膨胀衬管贴至原本损伤或强度较低的套管柱当中，能够良好地填补或巩固当前套管，除却具有弹性涂层的悬挂器接头分别处在CHL系统的上端及下端外，此系统与OHL系统相似。
CHL系统可以通过以下两种方式进行下入，则为开式和闭式下入套管。
对于开式而言，这一系统在井眼进行定位后，泵送隔离塞，之后进行膨胀。
侧钻井膨胀套管完井技术及应用
西部 探矿 工程
２ ０ １ ３ 年第 １ １ 期
侧 钻 井膨胀套 管完 井技术及应 用
马 明雷 ， 彭希 志 ， 张文博 ， 王 丽红 ， 梁 晓雷
（ 中石化胜利油 田分公司东辛采油厂 ， 山东 东营 ２ ５ ７ ０ ０ ０ ）
摘 要： 侧 钻 井技 术具 有 节约投 资 、 中靶精 度 高和 剩余 油 富 集规模 要 求 小等优 势 ， 然 而制 约侧钻 井发
井技术有效地解决 了这一难题 ， 它提供 了改 变井身结构的技 术手段 ， 既能解决复杂地层钻进 以及井 眼 变径等 问题 ， Ｙ ， Ａｇ 大量 节 约钻 井成 本 ， 并能提 高 固井质 量 。针对 传 统 井身 结构存 在 的 问题 ， 采 用膨
胀套管 完井技术改进 、 完善 以及优化井身结构 ， 合理开发油气藏 ， 对 于老区的稳产、 增产及剩余 油气 资 源的再 开发 具 有极 其重 要 的意 义 。
关键词 ： 膨 胀套 管 ； 完井 ； 小 井眼 ； 侧 钻 井
中图 分类 号 ： Ｔ Ｅ ２ ５ ７ 文献标 识 码 ： Ｂ 文章编 号 ： １ ０ ０ ４ — ５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ７ ４ — ０ ５
膨胀管技术就是将管柱 （ 包括实体套管和割缝管 ） 下 到井 底 ， 以机械 或 液压 方 法 由上 到 下或 由下往 上 ， 通
展 的 因素也 多种 多样 。 目前 大 多数 油 水 井采 用 ５ — １ ／ ２ ” 套管 ， 而侧 钻 井段 所 采 用的 多为 ３ —１ ／ ２ 套 管 ，
井 眼直 径 受到 限 制 ， 这 既影 响 了井眼 泄 油 面积 ， 也 给后 期 的措 施 作 业 带来 了很 多 困难 。膨胀 套 管 完
膨胀管应用及技术研究
膨胀管应用及技术研究X庄德宝(黑龙江省大庆市第九采油厂新站作业区采油二队,黑龙江大庆 163511) 摘 要:膨胀管技术诞生于20世纪80年代,主要用来优化井深结构、预防井壁掉块及坍塌、封堵高压层或低压漏失层、修补井中损坏的套管等。
被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。
本文主要介绍了可膨胀管的分类及优缺点,以及可膨胀管的相关技术研究。
关键词:膨胀管;膨胀椎;套管 中图分类号:T E 925+.2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)07—0103—02 膨胀管技术于20世纪80年代晚期诞生于壳牌石油公司[1],是一种由低碳钢经特殊加工而制成的套管,由于含碳量低,膨胀管比普通套管柔性好,可朔性强。
可膨胀管技术就是将待膨胀的套管下到井内,以机械或液压为动力,通过冷挤扩张的方法,由上到下或由下到上,通过压力或拉力使膨胀工具通过待膨胀的套管内孔,使其内径或外径由于朔性变形膨胀至设计的尺寸,从而完成待定工程目的的一种技术。
1 膨胀管的分类及优缺点1.1 可膨胀管的分类可膨胀管根据其结构的不同,可分为纵向波纹管、实体膨胀管(SET )和割缝膨胀管(EST)三种。
其中,纵向波纹管技术是事先将套管压扁成腰状(如图1a),下入井中后再用专用工具将压扁部位胀开。
割缝膨胀管有一系列串联的,互相交错的轴向割缝,割缝的布置使管柱易于膨胀。
后来在割缝膨胀管的基础上又发展出专门用于防砂的膨胀防砂管。
纵向波纹管成本较高,而且不能作为技术套管,只能作为套管补贴用。
因此本文重点介绍实体膨胀管和割缝膨胀管。
1.2 两种可膨胀管的优缺点1.2.1 可膨胀割缝管的优缺点可膨胀割缝管的优点:膨胀性能好,直径可达原来的3倍;驱动力小,容易实施作业;选材要求不太苛刻,可借用常规套管或焊管;成本较低;可用作水平井完井的割缝筛管;可用作防砂筛管。
可膨胀割缝管的缺点:不能用作生产套管,只能用作技术套管或应急套管;不能用顶替方法注水泥固井,只能用平衡塞的方法;机械性能较差,抗内压主要依靠水泥环的强度和质量;为了保证水泥环的厚度,必须扩眼,对水泥浆性能也有特殊要求,一般使用纤维水泥。
浅论多底分支水平井钻井技术及应用
浅论多底分支水平井钻井技术及应用摘要: 分支井指在一个主井眼(直井、定向井、水平井)中钻出两个或多个以上的井眼(定向井、水平井、波浪式分支井)的井；也指在一个垂直井(新井、老井)中侧钻出两个或两个以上井底的井。
如今国内外逐渐加大了对油田开发技术的研究，并探索对不同特征的油井采用不同的开发方法，如针对海相沉积地层的沙特油田采用分支井钻井技术。
分支井钻井技术可以结合地质结构条件和地层岩性特征，在地层内侧钻形成多底分支井眼，以期实现提高油气净产量的目的。
关键词：勘探开发；海相沉积地层；沙特油田；多底分支井分支井是提高油气采收率的一条有效技术途径。
理论上讲分支井可以用于任何类型的油气藏。
在当前的经济发展中，石油资源的开发和利用一直占据重要的地位二沙特油田属于海相沉积地层，对其采用分支井钻井技术，可以通过侧钻形成多底分支井眼，有效降低综合成本，并提高老井利用率，延长老井寿命二沙特多底水平井钻进技术的形成主要分为三种类型，即套管自上而下开窗侧钻多底分支井、套管自下而上开窗侧钻多底分支井、裸眼水平段或大斜度段多次侧钻多底分支井。
1 多底分支水平井钻井技术沙特油田地层主要为中生代和新生代，上部为流沙、白云岩及石灰岩等，下部为石灰岩、砂岩等，根据沙特头天的地层岩性特征，在同一主井眼系统中，采用分支井钻井技术形成多底分支井眼，是比较有效和先进的技术。
多底分支井钻井技术主要存在工序多、工序复杂，容易发生井漏井涌情况。
多底分支井钻井形成方式主要有套管内多次开窗侧钻形成多底井，如套管自上而下开窗侧钻多底分支井和套管自下而上开窗侧钻多底分支井。
另外裸眼水平段或大斜度段多次侧钻多底分支井也属于多底分支井钻井形成方式之一。
（1）按井型分为分支定向井和分支水平井；（3）按钻井方式分为新井预开窗分支井和老井侧钻分支井。
新井预开窗分支井是在地面将套管加工出窗口，然后下入井中并固井，再下入斜向器从预开窗处侧钻分支井的井。
（3）按造斜半径分为四类：长半径分支井、中半径分支井、短半径分支井、超短半径分支井（4）按井眼轨迹分为10类，常用的有3类。
膨胀封隔器在钻井上的应用
部分井段固井的水平井的多 段封隔完井
7. 套管下到位置后，投球并将球循环到球座短节处. 8. 增大循环压力将悬挂器座挂，继续增大循环压力将送入工
具与悬挂器脱开. 9. 上提复合工具至定位短节处. 10. 将下部管外封隔器膨胀座封.
部分井段固井的水平井的多 段封隔完井
11. 上提复合工具至定位短节处. 12. 将上部管外封隔器膨胀座封.
固衬管的套管修补
10. 下压钻柱10,000 LBS 打开套管开孔短节. 11. 建立循环，进行固井作业. 12. 上提管柱关闭套管开孔短节. 13. 在施工压力基础增加 500psi 测试套管开孔短节
的密封性.
固衬管的套管修补
15. 上提管柱 5M. 16. 加压将球从球座短节内切掉. 17. 循环、清洗固井管柱.
跨隔式封隔器结构
下膨胀式封隔器
Tam-J 多次座封封隔器操作示意图
检漏作业
1. 依次组合封隔器、丢手工具、送入管柱. 2. 下入过程按要求循环. 3. 下到指定井深后投球.
检漏作业
4. 加压膨胀座封封隔器. 5. 上提管柱验证封隔器的座封情况. 6. 关防喷器，加压检漏. 7. 卸去环空压力. 8. 打开防喷器. 9. 上提管柱，封隔器解封. 10. 重复4-9步骤可多次作业.
水平井的多段封隔完井
15. 起出下入的复合工具，起钻过程按要求循环. 16. 进行下一步完井作业.
带管外封隔器的双级固井
1. 组合插入式浮鞋. 2. 组合膨胀式管外封隔器、定位短节.
带管外封隔器的双级固井
3. 下入全部套管. 4. 下入TAM复合工具. 5. 进行一级固井.
带管外封隔器的双级固井
带管外封隔器的双级固井
15. 起出复合工具. 16. 钻浮鞋，进行下一步钻井作业.
膨胀管技术在钻井过程中的研究与应用
Ｘ ｕ Ｂ ｉ ｎ ｇ ｇ ｕ ｉ Ｊ ｉ ａ Ｔ ａ ｏ Ｈｕ ａ ｎ ｇ Ｃ ｕ ｉ ｙ ｉ ｎ ｇ Ｌ ｔ ｉ Ｍｉ ｎ ｇ ｊ ｉ ｅ
（ １ ． Ｃ Ｎ Ｐ Ｃ Ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ２ ． Ｂ ｅ ｊ ｉ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒ ｉ ｓ ｅ ｓ Ｈ ｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ Ｍａ ｇ ｌ ｅ ｖ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｄ ｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｃ ｏ ． ，Ｌ ｔ ｄ ． ）
３ ５和 ２ ５ ＭＰ ａ ，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 。
关键 词 ：膨 胀 管 ；钻 井 ；复 杂地层 ；膨 胀 率 ；连 接 方式
摘 要 ：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
石 油机Biblioteka 械 ２ ０ １ ３年
第４ １卷
第 ４期
ＣＨＩ ＮＡ Ｐ ＥＴ ＲＯＬ ＥＵＭ ＭＡＣＨＩ ＮＥＲＹ
钻 井技术 与装备
膨 胀 管 技 术 在 钻 井 过 程 中 的 研 究 与 应 用
石油技术 钻修井 膨胀管技术一纸阐
膨胀管技术一纸阐一、膨胀管原理膨胀管是一种由特殊材料制成具有良好塑性的金属钢管，下入井内通过机械或液压的方法，使其在径向膨胀10-30%，以满足套管补贴、裸眼井段的封隔等不同工艺要求，膨胀后屈服强度和抗拉强度得到提高，达到或接近N80套管水平。
二、膨胀管技术膨胀管技术主要分三类：套管井膨胀管技术，裸眼井膨胀管技术，膨胀式尾管悬挂器技术。
（一）套管井膨胀管技术1、常规膨胀管补贴主要应用在套管变形、漏失、错段、薄弱套管加固以及封堵射孔层。
目前在国内每年规模施工150-200段，适用于API139.7mm、177.8mm、244.5mm套管及其他非标套管补贴。
139.7mm套管补贴后通径104mm-108mm；177.8mm套管补贴后通径139mm-143mm；244.5mm套管补贴后通径195mm-200mm。
常规井膨胀管补贴悬挂力≥40吨，密封压力≥15MPa，工作温度120℃（可订制更高级别膨胀管）。
2、耐高温膨胀管补贴金属+耐高温弹性体组合密封悬挂，使膨胀管的材料组合耐高温密封和悬挂功能各自独立又相互补充，实现超高温密封悬挂双保险。
膨胀管金属密封耐高温热采井最大工作温度达350℃以上，可承受多轮次注蒸汽吞吐对膨胀管密封性的要求。
3、耐高压膨胀管补贴满足高压注水井补贴密封需求：高压注水油田对膨胀管补贴后的密封压力要求高，需达到35MPa-45MPa，满足高压注水密封要求。
满足压裂井补贴密封需求：很多油田要求膨胀管补贴后的密封压力达到70MPa（超高压），对新钻井套管漏失、老井封层实施膨胀管补贴，满足后续压裂对套管密封性要求。
4、水平井膨胀管补贴修井、井筒再造重复压裂最新开发的耐高压膨胀管+可溶或可磨铣膨胀（跨接）管组合补贴技术，满足国内油田各类水平井修井补贴、井筒再造膨胀管封层重复压裂需求。
膨胀管补贴后压裂抗内压可达70-90MPa。
根据需要可订制可溶或可磨铣(暂堵)用膨胀管，补贴压裂后可全面恢复水平井原有套管通径。
膨胀管技术在油气井套管补贴中的应用
在钻完井施工过程中，上部套管破损，密封不严，给后期施工井控安全增大了风险，为确保后续施工安全，需要对套管损伤部分进行补救。
20世纪80年代，壳牌公司最先对膨胀管技术进行了研究和应用。
应用膨胀管技术为套管补贴修复提供了新的方法和手段，具有施工工艺简单、套管补贴修复后永久密封且井眼尺寸变化小的特点，具有良好的应用前景。
一、膨胀管技术膨胀管技术是把钢管的冷扩工艺从工厂车间转移到在井下数千米深处的复杂工况条件下，通过机械或液压，把井下的钢管及其连接螺纹膨胀到预定的设计直径，从而达到石油工程目的。
二、现场应用1.井况简介CBG141井三开中完井深4203.00m，下177.8mm尾管至4202.50m，固井候凝后电测尾管固井质量，对全井套管试压，压降明显（04:42 压力20.5MPa，至05:10 压力降至8.2MPa）2.补贴过程（1） 封隔器试压找漏运用封隔器进行套管验封，下244.5mm封隔器在多个位置坐封进行套管验封找漏。
①下244.5mm封隔器至1003.62m，坐封后关封井器反打压，打压18.8MPa，4m i n压力未降，证实244.5m m套管（1003.62-井口）密封完好。
②下244.5mm封隔器至2505.55m，坐封后正打压20.4MPa ，稳压30min，压力不降，证实重叠段及177.8mm套管正常，泄压后关封井器反打压，打压5.6MPa，2min压力下降至4.8MPa，证实244.5mm套管（1003.62-2505.55m）有漏点。
③起244.5mm封隔器至1604.79m，坐封后关封井器反打压，打压5.4MPa，4m i n压力下降至4M P a，泄压后正打压10.4M P a，稳压4m i n，压力下降至10.3MPa不降，证实244.5mm套管（1003.62-1604.79m）有漏点。
④起244.5mm封隔器至1290.43m，坐封后正打压5.3MPa ，稳压3min，压力下降至4.5MPa，泄压后关封井器反打压，打压10.3MPa，3min压力下降至10.2MPa不降，证实244.5mm套管（1290.43-1604.79m）有漏点。
膨胀尾管悬空固井技术与应用
膨胀尾管悬空固井技术与应用
膨胀尾管悬空固井技术是一种在油井中使用的先进固井技术，通过将膨胀尾管悬浮在
油井中，使其稳定井壁，并防止井壁塌陷和漏水。
这种技术在油气勘探和开采中具有广泛
的应用。
膨胀尾管是一种具有特殊结构的管道，其可以在井筒中进行膨胀和收缩，从而适应不
同井径和井眼尺寸的需求。
该技术的主要原理是通过液压或机械力将膨胀尾管置于井筒中，然后通过施加混凝土或水泥等材料将其固定在井壁上。
这种固井方式可以很好地解决井壁
稳定性和井筒完整性等问题。
膨胀尾管悬空固井技术的优点主要体现在以下几个方面：
1. 高效性：膨胀尾管悬空固井技术能够快速且高效地完成固井作业，节省时间和成本。
2. 稳定性：膨胀尾管悬空固井技术可以有效地稳定井壁，防止井壁塌陷和漏水的发生。
3. 灵活性：膨胀尾管悬空固井技术能够适应不同井径和井眼尺寸的需求，具有较高
的灵活性和适应性。
4. 可持续性：膨胀尾管悬空固井技术可以循环使用，减少资源浪费，具有较好的可
持续性。
5. 环保性：膨胀尾管悬空固井技术使用的材料大部分为可降解材料，对环境影响较小。
膨胀尾管悬空固井技术在石油勘探和开采中有着广泛的应用。
该技术可以帮助减轻油
井的维护和管理压力，增加采油效率。
在井下储气库和地热能开采中，膨胀尾管悬空固井
技术可以有效地保护井壁的完整性，提高能源开发效率。
该技术还可以应用于岩石断裂带
的固井和储层改造等方面。
膨胀套管技术在钻井完井工程中的应用研究
管头封隔，优化侧钻井开窗点至套损段以下，可以忽略窗口选 择要求，可避免钻遇窗口附近高压水层或漏失层，避开原井套 管射孔井段或套漏影响，从而大大减少了长裸眼钻井[2]。
2.4 膨胀悬挂器辅助封堵技术 在深井、复杂井钻进过程中，钻遇不同压力体系时容易 发生漏失等钻井事故，而下套管封隔存在固井水泥浆返不到尾 管头的风险，造成复杂压力体系封隔失效的后果，从而影响后 续钻进；甚至小井眼窄间隙井因常规悬挂器内径小无法悬挂大 尺寸尾管，无法下套管封隔而造成后续钻进无法实施。该技术 利用膨胀悬挂器高强密封性和膨胀后通径增大的优势，可以悬 挂更大直径尾管，采用水泥浆固井封隔结合尾管头膨胀悬挂器 密封方式，封隔钻井过程中的复杂压力体系，保证后续钻进安 全。其技术优势有：①解决钻井中辅助封隔高压层、漏失层等 复杂难题， 彻底解决尾管头的环空漏失问题，保证后续钻进安 全； ②悬挂更大尺寸直连型尾管，实现小井眼窄间隙多下入一 层技术套管，优化井身结构，增大完井内径[3]。
2.2 膨胀套管钻井封堵技术 近年来，随着国内油田的发展，西部地区深井、超深井、 复杂结构井和特种技术井的数量越来越多，复杂条件下的钻井 问题也越来越突出。在高压地层、漏失地层等复杂地层中， 钻井时压力系统难以平衡，常规技术无法对目标地层进行钻 井。膨胀套管作为技术套管，封隔复杂裸眼段，形成“临时井 壁”，以满足下一层地层钻进的要求。其技术优势如下：①可 对长井段裸眼井进行封堵，封隔缩径、坍塌、井漏或高压层等 复杂层钻井难题；②可优化井身，增大完井直径，减小井眼锥 度角，为后续钻井、采油和修井工程作业提供依据。 2.3 膨胀悬挂器完井技术 膨胀悬挂器解决了井下不同规格技术套管与尾管之间的机 械连接和密封问题，消除了尾管头水力泄漏现象。由于其优良 的尾管密封性能，重叠段套管由200m减少到30m，节省了大量 套管，满足了尾管完井后期压裂等特殊完井要求。此外，原则 上侧钻井窗口选择要求上部套管完好，采用膨胀悬挂器进行尾
基于膨胀管定位系统的多分支井钻完井技术
基于膨胀管定位系统的多分支井钻完井技术张燕萍;任荣权;王辉;王军【期刊名称】《石油勘探与开发》【年(卷),期】2009(036)006【摘要】基于膨胀管定位系统开发了膨胀管定位多分支井技术:在分支井钻井、完井甚至后续的采油、修井以及油层改造等作业中,各种工具均根据井下膨胀坐挂定位装置进行定位并作业的一种新型多分支井技术,具有工艺简单,完井后通径大和可以在小尺寸井眼内钻多个分支等特点,达到了国际TAML 4级完井水平.该技术通过膨胀坐挂定位装置实现了对斜向器的可靠定位;并可承受极大的钻压和扭矩,完全满足开窗、侧钻、等施工要求.在海上油田3口井中的成功应用证明该技术和装备成熟可靠,整套施工工艺和作业难度低,作业安全可靠性高,各工序施工信号明显,司钻易于操作.初步形成了主套管为177.8 mm(7 in)和244.5 mm(9%in)两个系列的膨胀管定位多分支井工具和工艺技术.图9参19【总页数】8页(P768-775)【作者】张燕萍;任荣权;王辉;王军【作者单位】中国石油集团钻井工程技术研究院;中国石油集团钻井工程技术研究院;中国石油集团钻井工程技术研究院;中国石油集团钻井工程技术研究院【正文语种】中文【中图分类】TE243【相关文献】1.基于膨胀管技术的小井眼水平井钻井技术应用 [J], 张晓明;胥豪;崔海林;仇恒彬;王涛2.膨胀管封隔复杂地层钻完井技术在侧钻井的应用 [J], 陈培亮;井恩江;王玉多;王奎举;贾玲3.侧钻小井眼膨胀管钻完井技术研究 [J], 韩耀图;李进;张磊;刘晓宾;霍宏博4.侧钻小井眼膨胀管钻完井技术研究 [J], 王帅5.膨胀管定位多分支井钻井完井技术研究 [J], 周波;马海泉;杨立军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
膨胀管技术在钻井中的应用探讨
膨胀管技术在钻井中的应用探讨摘要：在我国目前的石油勘探开发中，随着技术的提升主要朝着深层系以及滩海与海上发展，其中尤以深井施工居多，施工过程中钻井的难度也不断增多。
伴着石油勘探开发的深入，采用可膨胀管技术不仅可以有效解决在钻井过程中的难题，还可以提高工作效率，以下本篇就将探讨膨胀管技术在钻井中的应用。
关键词：膨胀管技术钻井复杂地层钻井工程针对钻遇低压层以及漏失层时，强化套管封固，还可以增加套管的层次，并且将膨胀管技术应用到钻井之中，应用膨胀实体管与可膨胀波纹管，不仅可以简化施工过程中的套管程序，还将会提高施工效率。
以下就针对膨胀管钻井工程中，对于膨胀机理以及施工步骤进行研究，做具体介绍：一、膨胀管技术介绍膨胀管技术发展中，在20世纪90 年代初就可以对各种环境中，实施套管以及裸眼井安装，可以用于处理深井以及在超深井钻井过程中遇到的问题，膨胀管技术中，不仅可以隔离钻井中的风险，还可以在不改变上层套管内径尺寸的情况之下[1]，使用原钻柱组合继续进行钻进施工。
膨胀管技术也就是将膨胀管柱下入到井底之中，然后使用膨胀锥体利用液压的方式使膨胀管材产生永久的变形，从而可以实现增大采油管柱以及实现增大井眼内径的目标。
膨胀管技术在钻井方面，不需要固井施工，利用在顶部的塑性锚定机构以及液压伸缩装置，就可以对下部膨胀管进行膨胀，并且采用膨胀管技术进行钻井，可以在不用锚挂回接的情况下，直接就可以建立临时人工井壁，有效隔离存在问题地层，提高钻井施工的安全性，通过膨胀管技术就可以密封漏失地层，采用膨胀管技术进行矿井施工，可以避免施工地域的限制，在实际应用中取得良好的效果。
二、钻井中应用膨胀管的研究在钻井中应用膨胀管，其膨胀率大约在15%～25%，这些都将要远远大于修井以及完井领域中的膨胀率。
膨胀管力学性能研究发现，管材一定要满足在膨胀过程的应变性能需求，具有良好塑性变形的能力，只有选择适合的膨胀管材料，才可以有效实现对钻井的施工操作。
多分支井完井技术知识讲解
多分支井完井技术多分支井完井技术摘要：多分支井钻井已成为现在钻井工程中的重点开展的石油科技进步工程之一,但在国内开展这方面的运用还不够,本文在收集现有的国内文献的根底上分析多分支井完井技术的开展及运用.关键词：多分支井,完井由于多分支井和原井再钻能提升油气井的效益,降低吨油开采本钱,实现少井高产,也有利于提升采收率,所以多分支钻井技术得到了应用和开展,但多分支井是用钻井手段提升产量和采收率的新兴技术,其技术难度较大,尤其是完井技术.因此,我们必须在跟踪国外技术的同时,加大研究力度,要有所创新, 尽快开发和完善该项技术［1］.1多分支完井的分级［2］按TAML分级,多分支井完井方式可为1〜6s级,见下列图1.1) 一级完井主井眼和分支井眼都是裸眼.侧向穿越长度和产量限制是受限的.完井作业不对各产层分隔,也不能对层间压差进行任何处理.2)二级完井主井眼下套管并注水泥,分支井裸眼或只放筛管而不注水泥.主分井筒连接处保持裸眼或者可能的话在分支井段使用脱离式"筛管('dropoff ' line即只把筛管(衬管)放入分支井段中而不与主井筒套管进行机械连接,也不注水泥.与一级完井相比,可提升主井筒的畅通性并改善分支井段的重返潜力.二级完井通常要用磨铳工具在套管内开窗,也可使用预磨铳窗口的套管短节.Anadrill公司有为二级完井用的快速钻穿窗口技术. 3)三级完井主井眼和分支井眼都下套管,主井眼注水泥而分支井眼不注水泥.三级多底分支井技术提供了连通性和可及性.分支井衬管通过衬管悬挂器或者其它锁定系统固定在主井眼上,但不注水泥.主分井筒连接处没有水力整体性或压力密封,但有主分井筒的可及性.三级完井可用快速连接系统(RapidConnect)为分支井和主井眼提供机械连接,为不稳定地层提供高强度连接.三级完井还可用预钻的衬管或割缝衬管,是预制的但不是砾石充填的滤砂管.Anadrill公司使用了1种脱离式衬管完井设计,分支井衬管的顶端可通过水力短节进行脱离.套管外封隔器用于脱离式完井装置中以隔离多个油层,固定衬管顶端以便于重返进入衬管.在有油管的主套管中使用常规的套管封隔器,在跨式封隔器(Straddlepakers)之间用水力方法来隔离每一个分支井眼.分支井的产量由滑套和其它流量限制装置来限制.这种完井方法较廉价,操作也相当简单,在欧州北海已得到验证,目前正应用于深水海底井中.其完井作业中的关键技术是流量限制装置在井下的操作.Schlumberger Camco 公司智能井控技术可实现远程操作和限制井下流量控制装置.4)四级完井四级完井的主井眼和分支井眼都在连结处下套管并注水泥,这就提供了机械支撑连接,但没有水力的整体性,意思是液体水力是隔离的.事实上分支井的衬管是由水泥固结在主套管上的.这一最普通的侧钻作业尽管使用了套管预铳窗口装置,但仍然取决于造斜器辅助的套管窗口磨铳作业.分支井衬管与主套管的接口界面没有压力密封,但是主井眼和分支井都可以全井起下进入.这种级别的多底井技术虽然复杂和风险高且仍处于开展阶段,但是在全世界范围内的多底井完井中已获成功.5)五级完井五级完井具有三级和四级分支井连接技术的特点,还增加了可在分支井衬管和主套管连接处提供压力密封的完井装置.主井眼全部下套管且连接处是水力隔离.从主井眼和分支井眼都可以进行侧钻.可以通过在主套管井眼中使用辅助封隔器、套筒和其它完井装置来对分支井和生产油管进行跨式连接(Straddle)以实现水力隔离.五、六级完井的分支井具有水力隔离、连通性和可及性特点.多底井技术的最难点是高压下的水力隔离和水力整体性.6)六级完井连接处压力整体性连接部压力与井筒压力一致,是1个整体性压力,可通过下套管取得,而不依靠井下完井工具.六级完井系统在分支井和主井筒套管的连接处具有一个整体式压力密封.耐压密封的连接部是为了获得整体密封特征或金属整体成型或可成型而设计,这在海洋深水和海底(Subsea ,水下〕安装中将是有价值的.Schlumberger公司正致力于把这些技术开展成为更新的系统,而不是继续使用这种特殊的模式.该公司正在用1种新的六级设计继续进行多分支井技术的研究与开发.7〕 6S级〔即六级完井的次级〕完井使用井下分流器或者地下井口装置,根本上是1个地下双套管头井口,把1个大直径主井眼分成2个等径小尺寸的分支井筒.2多分支井的关键技术[2]1〕根据地质、油藏条件和拟用的采油方式,选择T AM L分级标准的某级并确定井身剖面的类型,设计主分井筒的整体方案以及每个井筒的结构及相应的完井方法.分支井的类型选择取决于产层特征、开发目的、开采条件、产层厚度和它的岩性,以及产层上部是否存在需要的密闭层.分支井的井身剖面、分支长度和分支数目等取决于产层的非均质性、地层厚度、岩性、岩石硬度的分布、地层剖面稳定的程度等.选择与设计分支井时还必须考虑当时的钻井、固井、完井工艺技术水平以及多底井采油、增产和修井作业的工艺技术水平.尽量采用智能完井、选择性完井、遥控完井等新技术.2〕多分支井钻井完井工艺技术的研究.精心设计主分井筒的井身轨迹,采用先进有效的井身轨迹限制技术,保证井眼准确穿越实际需要的靶区.尤其是使用先进的随钻地质导向技术和闭环钻井技术寻优控靶, 保证井身质量并有良好的重返井眼水平,保证主分井眼对固井、完井、采油、增产、修井等作业的顺利进行.3〕使用先进的开窗技术,使用预铳窗口套管短节、研究无碎片系统等以减少井下工作时间和提升井眼清洁度.研究窗口周围密封技术、研制特种水泥〔含填料〕以提升密封质量.4〕研制密封的、可封隔的、耐高温高压的连接部件.研制井下专用工具和管件,研究完井测控安装技术.研究仅需较少起下钻次数的完井安装方法以减少相应的安装时间,保证安装1次成功.5〕研究多分支井能够维护井壁稳定、保护油气产层以及低摩阻、强抑制、高携屑水平、净化井眼好的钻〔完〕井液及其精细处理剂的技术.研究多分支井的固井、完井、采油、增产、修井配套技术.6〕多分支井专用软、硬件的研究与应用.3多分支井的应用[3]在国外多分支井已开始推广,但在国内运用得还不是很多,在胜利油田2002年对梁46-支平1井运用多分支井的设计并施工,其设计概况梁46-支平1井是国内继桩1-支平1井之后的第二口分支水平井,位于梁家楼油田梁46块中部局部构造较高位置,用于开发该块沙3段中10、11和12小层局部构造高点剩余油富集区.该井设计为同向双分支结构,两分支在平面上相互平行,水平段平面上相距约15m o两分支均为阶梯式四靶点水平井,设计水平段长300m ,井深都在350m以深,加上油层很薄,所在井区井点稀,目的层深度预测困难,有相当的施工难度.梁46-支平1井设计井身结构为：第一分支一开①444.5mnX 251m ,①339.7mm 套管k50m ;二开① 311.1mnK 2893m ,① 244.5mm 套管X2890m ;三开①215.9mnK 3594.31m ,① 139.7mm 套管X〔2830 〜3591〕m ;第二分支中215.9mnX 3562.69m ,① 139.7mm 套管?2810 〜3560〕m.实钻井身结构为：第一分支一开①444.5mnX 246m ,①339.7mm 套管k43.91m ;二开①311.1mnK 2902m ,①244.5mm ;套管X2889.32m ;三开①215.9mnK 3595m ,① 139.7mm 套管?2832.17 〜3568.29〕m ;第二分支中215.9mnX 3622m ,① 139.7mm 套管?2817.48 〜3618.3〕m.窗口位置为2822.47 〜2826.75m .梁46-支平1井施工过程：梁46-支平1井采用了胜利油田自行研制的尾管悬挂器定向回接系统.按地质要求先钻下分支井眼,后钻上分支井眼,下分支井眼完钻后下入尾管,在尾管悬挂器顶部加装一个特殊的定向回接接头,通过专门设计的回接工具与斜向器连接,以实现上分支井眼开窗侧钻和再进入.在第二分支井眼固井后,分支窗口附近的①244.5mm套管内重叠了一局部①139.7mm套管,采用套铳筒套铳切断,套铳筒进入回接系统的打捞接头后,将切断的套管及斜向器组合一起回收,从而实现各分支井眼与主井眼的连通.梁46-支平1井完井采油设计梁46-支平1井目的层岩性致密,不出砂,储层间的泥岩夹层和岩性夹层比较稳定,结合井眼状况以及后期采油、作业要求,确定采用水平段用管外封隔器加割缝衬管,造斜段用套管分级注水泥固井的方式完井,属于TAML4级完井水平.为进一步减轻油层伤害,恢复油井产能,完井时,用洗井液替净裸眼内的钻井液,然后对井眼进行酸化处理,解除泥饼.根据目的层油藏地质条件,生产初期含水低,且两个分支所处油层压力根本相同.因此,完井后,先对两个分支井眼进行合采,生产一段时间之后,根据生产参数的变化,可进行分采；将上分支井眼封住,采下分支井眼；或将下分支井眼封住,采上分支井眼.梁46-支平1井完井管柱如图1所示.4.结论多分支井〔含原井再钻多分支井〕是用钻井手段提升产量和采收率的新兴技术,它的应用在迅速增多.多分支井的技术难度很大,尤其是多分支井完井.多分支井开发应用的快慢与好坏直接影响油田的生存与发展.多分支井技术也是油田企业走向国内外市场的最关键技术之一.多分支井在我国虽刚刚起步,但前景广阔.海洋、辽河及胜利石油治理局等提出在千五〞期间进行?多底分支井〔含原井再钻〕大位移井钻〔完〕井技术科技创新工程?非常正确,必将在跟踪的同时有所创新.。
简析膨胀管和套管钻井等新技术在钻井中的应用
简析膨胀管和套管钻井等新技术在钻井中的应用发布时间：2022-05-31T01:36:52.089Z 来源：《新型城镇化》2022年11期作者：赵鲁鲁[导读] 同时建议我国应加快新兴钻井技术的研究和研制开发具有自主知识产权的钻井新工具，以缩小与国外先进钻井技术的差距，推动我国石油勘探开发的快速发展?中石化胜利石油工程公司黄河钻井总公司山东省东营市 257000摘要：随着国内石油天然气勘探开发向更深层位、边缘区带转移，施工难度逐步加大,对工程技术提出了更高需求?为满足勘探开发的要求，提高钻井工程效率?降低钻井成本，达到提高勘探开发整体效益的目的，国内外新兴起来了套管钻井?实体膨胀管技术?同时建议我国应加快新兴钻井技术的研究和研制开发具有自主知识产权的钻井新工具，以缩小与国外先进钻井技术的差距，推动我国石油勘探开发的快速发展?关键词：膨胀管;套管;钻井1 膨胀管和套管钻井等新技术概念1.1膨胀管技术概念膨胀管技术主要是采用一种具有良好塑性的金属套管,在液力或者机械驱动下在井下发生径向胀大,来解决石油勘探开发过程中的复杂地层封隔?尾管完井窗口密封?套损井补贴修复等工程技术难题?目前国内外均成立了专业研究机构与技术开发推广公司,形成了尾管悬挂封隔器?套管补贴修复?可膨胀衬管重复压裂?裸眼补贴等钻完井技术和金属管外封隔器等系列技术?其中膨胀式尾管悬挂器?裸眼补贴技术和套管补贴修复技术在国内已经开始大规模推广应用。
1.2套管钻井技术概念套管钻井是指在钻进过程中,用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压,向井下传递机械能量和水力能量来实现钻头旋转与钻进?井下钻具组合接在套管柱下面边钻进边下套管,完钻后起到钻柱作用的套管留在井内起完井作用?与常规钻杆钻井技术相比,套管钻井具有钻进时间缩短?井下故障降低?井控状况改善等优势,可保持起下钻时泥浆的连续循环,改善水力参数,改善环空上返速度和清洗井筒状况等?套管钻井技术的实施还存在一些困难,在套管钻井过程中,套管在交变载荷条件下,套管柱同时受到轴向荷载及旋转带来的扭矩荷载的作用,其受力状况与套管柱在非旋转情况下的受力状况有较大的差异,如何确保套管的抗扭?密封和连接性能是套管钻井在钻具强度设计过程中急需解决的问题?2 套管钻井技术2.1套管钻具组合在套管钻井技术的发展中,常用的方法是用套管代替钻杆,套管作为水动力和机械能传递的通道?研发一种回收式钢丝绳井下钻具组合,其与套管柱下端通过钻进锁紧装置连接。
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膨胀管定位多分支井钻井完井技术与应用任荣权张燕萍（中国石油集团钻井工程技术研究院钻井机械研究所）徐长安陈健（中国石油勘探开发研究院）摘要：本文介绍了多分支井的关键技术和国内外应用情况，介绍了国家863项目膨胀管定位多分支井技术的主要特点、施工工艺和主要工具。
重点介绍了该技术在中国渤海南堡油田NP35-2-A6井上的应用情况。
关键词：多分支井钻井完井膨胀管斜向器一 . 引言多分支井技术是继定向井、侧钻井、水平井技术之后发展起来的在一个井眼里钻出若干个支井的钻井新技术，可以增大泄油面积，提高油井产量，全面减少油藏开发成本。
多分支井的关键技术主要集中在分支井眼与主井眼的分支接口处，其技术水平主要体现在接口支撑、接口密封和支井重入三个方面。
接口支撑是指各分支井眼的完井管柱都要和主井眼的套管相连接，其联接处要具有机械上的整体性，以解决井壁稳定和储层出砂等问题。
接口密封是指将各分支井眼不同压力系统的油气流分隔开，解决分采问题。
支井重入是指各分支井都要与主井眼沟通，实现从主井眼向任一分支井眼重新进入，以满足采油和修井作业的要求。
世界上各大石油公司和专业服务公司在多分支井技术上的竞争就在于实现多分支井连接性、分隔性和可进性等技术上是否更简单实用、更先进可靠。
本文介绍的膨胀管定位多分支井技术具有通径大、支井数目不受限制、支井重入等优点，简化了在主井筒内侧钻多分支井遇到的诸多技术难题。
该技术在中国渤海海上油田成功实施了3口井的作业，初步形成了一整套独具特色的多分支井钻井完井配套工具和工艺技术。
二 . 国内外多分支井技术应用情况多分支井的概念起源于上世纪30年代，而世界上首先开展多分支井技术研究和实践的是50年代初期的前苏联。
上个世纪，多分支井钻探在俄罗斯、北海油田和北美得到广泛应用，并逐步推广到中东、南美、欧洲与亚洲。
到今天多分支井在世界范围内的许多个油田已经创造了五、六千口分支井的应用记录，并日益得到开发商的重视。
目前国外多家石油公司均拥有自己全套的多分支井钻井、完井、开采和分支井重新进入等技术，并可独立对外承担多分支井施工作业。
国外多分支井技术在中国海上油田得到一定程度的应用，如Halliburton 4501TM、Weatherford Starburst TM和Baker HOOK TM多分支井技术在中国南海西江油田先后实施了15口多分支井，包括1口TAML Level 1、1口TAML Level 3、12口TAML Level 4和1口TAML Level 5多分支井[1]。
国内最早开展多分支井钻井技术尝试的是玉门油田1960年在老君庙地区的浅井上进行的，共钻成6口多分支井，均为裸眼完井，其中第1口多分支井共钻了4个分支。
四川油田在1965-1966年间钻成2口多分支井，均为裸眼完井。
从上世纪80年代后期开始，随着定向井和水平井技术的发展和成功应用，国内对多分支井技术的研究工作逐步重视起来，到了90年代后期，许多科研院所开始开展级别水平更高的多分支井技术的研究和应用工作。
近几年来，中国石油勘探开发研究院、辽河油田工程院和胜利油田钻井院利用自己的研究成果分别在国内打了3口、5口和3口TAML Level 4多分支井，这些技术的成功应用标志着我国多分支井技术已经进入新的发展阶段，并在世界分支井技术领域中占有一席之地。
三 . 膨胀管定位多分支井技术简介3.1技术特点“十五”期间，中国石油勘探开发研究院机械所与中海石油研究中心联合攻关，共同承担了国家高技术研究发展计划(863计划)“多分支井完井工具研制”研究项目。
项目组开发了主套管为7″和9-5/8″两个系列的多分支井钻井完井工具和工艺技术，形成了具有独立知识产权的膨胀管定位分支井技术。
关键技术包括：（1）膨胀管定位技术：在分支井技术领域中，率先将膨胀管技术应用于分支井定位，与其他分支井技术相比，主井筒通径最大，施工工艺简单。
（2）膨胀管座挂密封技术：自主研发的膨胀管座挂和金属密封技术，承载能力大、密封压力高、定位安全可靠。
（3）斜向器技术：可回收钻井完井一体化斜向器可完成开窗、钻进、下尾管、固井、套铣和回收等功能，简化了施工工艺，降低了作业难度。
（4）支井固井技术：可旋转尾管丢手固井工具具有旋转钻进的功能，保证了尾管串的顺利下入；具有固井初凝后不起钻挤水泥的功能，提高和改善了窗口乃至整个支井段的固井质量。
（5）套铣技术：解决了固井后斜向器和尾管重叠段套铣和回收一趟钻完成的技术难题，简化了施工工艺，降低了作业风险。
（6）支井重进技术：实现了任一支井的选择性进入，保证了支井采油、修井和油层改造等后续作业能够正常进行。
3.2施工工艺与主要工具施工工艺主要包括刮管、通径、下膨胀管、下斜向器、开窗、下尾管固井、套铣、钻铝堵、下重进斜向器、回收重进斜向器等工序，所使用的主要工具包括定向接头、膨胀管定位总成、轴承短节、斜向器总成、尾管丢手总成、翻板阀、套铣鞋、重进斜向器总成等18种专用工具（见表1）。
表1 主要工序与所使用的专用工具四 . 膨胀管定位多分支井技术应用案例膨胀管定位多分支井技术在渤海海上埕北油田CB-A22井和CB-A10井及南堡油田NP35-2-A6井成功地钻成了3口TAML Level 4分支水平井，取得了显著的经济效益。
本文仅介绍NP35-2-A6井的现场应用情况。
4.1 NP35-2-A6井基本情况该井是一口生产井，共有2个主支井，分别位于不同的油层，每个主支井眼里又侧钻了鱼骨刺井，共有5个水平井底，井身结构示意图见图1[2]。
下部主支井里侧钻了2个鱼骨刺井，形成的3个水平井底处在下部油层里。
上部主支井里侧钻了1个鱼骨刺井，形成的2个水平井底处在上部油层里。
图1 NP35-2-A6井井身结构示意图由于上下两个油层属于同一压力体系，上下主支井完成后可合采生产。
为了弄清各主支井的供产能力，采取了先完成下部主支井，试采求产后再打上部主支井的方式。
下部主支井9-5/8″套管下到下部油层着陆点，8-1/2″钻头加深完成主裸眼和2个鱼骨刺井，主裸眼下7″筛管并用带卡瓦顶部简易防沙封隔器悬挂在9-5/8″套管鞋之上。
下部主支井完成后下电泵试采三个月，日产油稳定在42-145方。
上部主支井从9-5/8″套管开窗后，8-1/2″钻头钻进到上部油层着陆点，下7″套管固井，6″钻头继续加深完成主裸眼和1个鱼骨刺井，主裸眼下4-1/2″筛管并用带卡瓦顶部简易防沙封隔器悬挂在7″套管鞋之上。
上部主支井完成后试采求产，日产油稳定在20-83方。
4.2 NP35-2-A6井上部主支井作业过程4.2.1 刮管作业（1）起下部主支井试采电泵。
（2）下刮管钻具组合：8-1/2″CONE＋弹簧式套管刮削器GX245T＋震击器。
（3）刮管至井深1359m，其中在膨胀管预定膨胀位置932.5m上下30m范围内刮管3次，确保膨胀管膨胀位置刮洗干净。
4.2.2 通径作业由于9-5/8″套管为新套管，下部主支井用8-1/2″钻头钻成，下部主支井下7″筛管之前和起出电泵后分别实施了刮管作业，膨胀管等下井专用工具外径均小于8-1/2″，经甲方、作业方和承包商研究决定，取消通径作业。
4.2.3 下膨胀管作业（1）下膨胀管钻具组合：膨胀管定位总成＋定向接头。
（2）下钻到膨胀管预定膨胀井深932.5m，用固井泵小排量缓慢打压，最高压力10.22MPa，3分钟后压力突然掉零，井口有返出，证明膨胀管膨胀结束。
（3）停泵，上提、下放钻柱0.5m，悬重不变，证明送入工具已脱手；下压20吨，证明膨胀管已膨胀牢固。
（4）对防喷器组试压，万能防喷器试压15MPa×10min合格，闸板防喷器试压15MPa×10min合格。
防喷器试压也检验了膨胀管密对下部主支井的封隔能力，达到了后续工序中上部主支井固井和挤水泥的压力要求。
4.2.4 下斜向器作业（1）下斜入器钻具组合：斜向器＋轴承短节。
（2）下钻至井深931.14m时钻压开始上升，当钻压升至9.5吨突然回零，表明剪切销钉已被剪断，送入工具脱手。
（3）继续下放钻具0.5m，悬重不变，证明送入工具确已脱手。
4.2.5 开窗作业（1）下开窗钻具组合：8-1/2″锥铣＋8-1/2″钻柱铣＋8-1/2″西瓜铣＋振击器＋5″加重钻杆。
（2）下钻至920m，开泵，缓慢下放多次轻压慢放探实斜向器鱼头位置，校深，上提至斜向器顶部以上1m左右，开泵至1600L/min，转速60-70r/min。
（3）缓慢下放至斜向器顶部，开始开窗作业。
初始钻压控制在0.5-1吨，磨铣进尺1m 后钻压提高至0.5-3吨。
磨铣至930.5m，磨铣工具全部进入地层，提高转速上下提放钻具5次反复修整窗口，无明显阻卡。
整个磨铣过程安全顺利，推算窗口长度为4.95m，历时19.0小时，平均机械钻速0.26m/h。
4.2.6 8-1/2″定向钻井作业（1）下旋转导向钻具组合：8-1/2″PDC钻头＋φ171.45mm导向马达（弯接头1.15°）＋φ190.5mm稳正器＋φ171.45mm Ontrack＋φ165.1mm无磁加重钻杆＋φ165.1mm浮阀＋φ165.1mm挠性接头/振击器＋5″加重钻杆。
（2）钻进至1442m，井斜86.7°、方位336°、垂深1101.72m、水平位移498m，已着陆进入上部油层。
4.2.7 7″尾管固井作业（1）下尾管管串组合：简易可钻钻头与浮鞋组合＋7"尾管1根＋浮箍2个＋7"短套管＋承托环＋7"尾管41根＋送球器＋短套管2根＋翻板阀＋变扣＋延伸筒＋尾管丢手总成＋5"钻杆。
为保证尾管串顺利下钻到底、提高窗口处固井质量和安全脱手，所使用的尾管丢手总成具有以下三大功能：具有旋转钻柱的功能；固井与挤水泥通道在井下可切换，具有固井初凝后不起钻挤水泥的功能；具有3种独立的丢手方式：2种液压方式和1种倒扣方式。
（2）下钻到底开泵循环两周，投小球，固井泵送球入座，确认到位后憋压8.5MPa剪切销钉；带压上提管柱0.19m时压力突然掉零，证明丢手工具已经脱手；重新下放管柱至原位置，继续打压12MPa剪切送球器；泵送送球器至承托环，打压至18MPa剪切球座，打通循环，进入正常尾管固井作业。
（3）复合胶塞碰压后上提钻柱11m（翻板阀关闭），循环清洗多余的水泥浆。
初凝2.5小时后注平衡水泥塞6方；起钻至水泥塞顶，循环清洗至返出干净；关闸板防喷器，固井泵间歇挤水泥，累计挤入4.8方，最大挤入压力7.6MPa；憋压候凝；放压，打开防喷器，起钻。
（4）组合8-1/2"钻水泥塞钻具组合，钻进至7"尾管顶部以上2m，起钻。
（5）组合6"钻水泥塞钻具组合，钻水泥塞及尾管附件至浮鞋以上5m。