可膨胀套管技术

国外发展概况（二）
1999年3月在美国德州的休斯顿进行了模拟井下实验。 1999年11月在Chevron、USA进行了第一次现场应用。目的是裸 眼内封堵漏层，胀管长度300米，套管内壁从φ193.7mm(75/8in) 膨胀到φ244.5mm(95/8in)，膨胀率达26%。 到2002年12月 Enventure共为全球35家公司作业了106口井，膨 胀套管总长超过105000英尺、膨胀螺纹接头2700个，其中2002 年一年作业近50口井。 目前Enventure已经完成了实现同一通径钻井的模拟井实验，预 计2003年可进行工业应用。
用作尾管悬挂器， 用于套损井修复， 可延长平均故障 可获得最大通径 时间，减少费用。 和强度。
谢 谢！
考题（可膨胀套管技术）
简述可膨胀套管技术的优势及其三大应用
（考核目的：了解可膨胀套管技术发展的前景）
简述可膨胀套管的关键技术及其监督人员其中 所起的作用
（考核目的：了解可膨胀套管的关键技术，确定监督人员工作职 责）
可膨胀套管技术
内容提要
一、基本概念 二、技术背景及需求 三、国外发展概况 四、国内研究成果及目标
五、关键技术
六、应用及发展前景
什么是可膨胀套管
可膨胀套管是一种由特殊材料制成的金属钢管，具有良 好的塑性，在井下可通过机械或液压的方法使可膨胀套 管在直径方向上膨胀10~30%左右，同时，在冷做硬化效 应下提高自身刚性。
133/8” 95/8” 7”
常规钻井中是将固定尺寸的套 管下入井中，从井口到目的层 的尺寸是逐渐缩小的。 工程结果有可能因为套管（井 眼）尺寸而限制某一深度的井 下作业，甚至不能达到目的层。
5”
技 术 背 景 及 需 求（二）
可膨胀套管技术的最终目标是实现使用同 一尺寸套管代替原来的多层套管成为可能。 实现一种小尺寸套管钻到底的目标，使复 杂的深井能较顺利的钻到目的层，最大限 度降低钻井工作量，预计可以使钻井成本 下降30～50%。 可膨胀套管技术应用将使传统的井身结构 发生重大变革，实现钻更深的直井和更长 的大位移井，更经济地到达储层。
可膨胀套管的操作
首先，钻开需要使用可膨胀套管的井段。 然后，下入可膨胀套管。可膨胀套管与普通的管材相似， 横截面是圆形的，可膨胀套管之间有接头，接头与可膨 胀套管之间用螺纹连接。为了达到可膨胀的目的，螺纹 必须符合一些质量控制规范。 最后，一个特别设计的芯轴将胀开可膨胀套管。
技 术 背 景 及 需 求（一）
监 督 重 点
连接螺纹技术 解决膨胀后的密封技术。 配套工艺和工具技术
应用及发展前景（一）
可膨胀套管技术被公认为是21世纪石油钻采行业的核心 技术之一。
这项技术能够解决无论直井还是水平井的问题，预计在 勘探、生产和修井的应用中实现快速的发展。
应用及发展前景（二）
用作应急套管，解 决复杂井段的井壁 稳定问题。
国外发展概况（一）
可膨胀套管技术是上世纪90年代初由壳牌公司（Royal Dutch Shell）提出来的。 1993年壳牌公司在挪威的海牙（Hague）完成了第一次概念 性实验：利用一种用于汽车防撞区的材料，套管之间采用焊 接方式，实现了内径膨胀率22%~24%。 1998年开始研究螺纹连接技术，于9月完成了膨胀变形后管 材性能仍然符合API标准规范L-80、K-55、J-55的材料膨胀 实验，为工业应用做好了准备。 同年12月，壳牌和哈里伯顿合作组建了环球工艺技术公司 （Enventure)，专门从事可膨胀套管技术的商业运作。
国内研究成果及目标（七）
设计了实验台架
国内研究成果及目标（八）
进行了三轮台架实验，确定了针对大庆套损井修复 的膨胀套管施工工艺和实验
(点击动画播放)
国内研究成果及目标（九）
利用可膨胀套管技术在大庆完成一口井的套损井修复施 工实验。预计在两年内使这项技术走向成熟，逐步解决 套损井影响油田稳产的问题。 J55钢级的可膨胀套管用于川东地区，完成解决井漏问 题的技术研究，争取完成一口井的施工作业。 完成膨胀螺纹技术攻关，实现一次施工作业可下成百上 千米的可膨胀套管。
国内研究成果及目标（四）
国内研究成果及目标（五）
与攀钢集团成都无缝钢管厂合作，制订了膨胀套管生产 工艺和质量控制标准。
开发了膨胀变形后达到API标准J55钢级水平的膨胀管材， 可用于133/8”、95/8”、7”套管系列。
国内研究成果及目标（六）
完成了膨胀工艺及膨胀胀头技术研究 ——表面激光熔覆胀头技术
国内研究成果及目标（一）
我院于1999年开始观注这 项新技术及其应用，在技 术调研的同时，开展了技 术预研工作。 2000年完成了概念性实验， 即用一种φ 219×12的管 材实现了内径膨胀率20%。
国内研究成果及目标（二）
利用有限元方 法完成了膨胀 机理分析。
国内研究成果及目标（三）
研究确定了膨胀套管对材料性能、管径与壁厚的基本要求。 通过对近十种样管的筛选，优选出二种管材，（00Cr19Ni10 和20G）实现了预定的膨胀率，膨胀后管材机械性能接近N80 套管水平，可进行工业应用。
可膨胀套管的关键技术（一）
监 督 重 点
可膨胀套管材料技术
膨胀管材料性能要求材料延伸率高,易于膨胀变形， 变形后机械性能基本达到普通套管水平，同时材料的价 格要和普通套管属于同一数量级。
膨胀工艺及膨胀胀头技术
解决长距离、间断可重复（一次下上千米膨胀套管 施工）膨胀技术。
可膨胀套管的关键技术（二）
7”
技术发展的最终目标——两种套管参数对比
切削量： 230m3
133/8”
切削量： 70m3
95/8”ห้องสมุดไป่ตู้
泥浆/水泥量： 445m3
7”
泥浆/水泥量： 150m3
使用的钻机大
5” 7”
使用的钻机小
使用可膨胀套管技术预计节约钻井费用在50%以上。
技 术 背 景 及 需 求（三）
可膨胀套管的优点是可以封堵任意一个复杂地层，可以 从根本上解决多个复杂地层与有限套管程序的矛盾，使 复杂的深井能较顺利的钻到目的层，也从根本上解决了 大尺寸井眼钻速慢的问题。 可膨胀套管技术是勘探开发西部及东部深部油气藏急需 的关键技术。