膨胀管技术
膨胀管技术
膨胀管技术及应用一绪论
二国内外技术的研究与应用
1国外方面
2 国内方面
三文章内容
第一章膨胀管的材料分析
1 高品质膨胀管材料的探索
2 不同材料的膨胀管分析
3 一些高性能钢材膨胀管的分析
4胀筛管的基管材料的分析
第二章膨胀管的设计原理及研究
1膨胀管技术机理和研究
2 膨胀管推力理论方面研究
3 膨胀管弹塑性力学分析研究
4膨胀管力学性能和动力方面研究
第三章膨胀管技术发展和应用
1膨胀管加固技术的发展和应用
2膨胀管在钻井过程中的发展和应用
3膨胀管技术在油田开发方面的应用
4膨胀管技术在大港油田中的应用
第四章膨胀管技术的突破和未来
1中国在膨胀管技术的突破2膨胀管技术在中国的未来
一绪论
在传统的油气井钻井作业中,随着井深的增加,下入井眼中的套管层次也在增加,从而使可利用的井眼直径越来越小。
在深井超深井钻井中, 井眼直径的不断缩小有可能导致无法最终钻达目的层。
而膨胀管技术是专门解决这一问题的，实体膨胀管技术是在钻井工程领域发展起来的一项用于钻进过程中充当临时技术套管作用的一项新技术。
随着油田的开采, 油水井套管损坏日趋严重, 介绍了实体膨胀管技术原理及实体膨胀管技术的最新发展方向, 从油田开发这个角度出发, 介绍了该技术在油田开发过程中进行套管补贴、侧钻井完井等多项领域内进行应用的技术优势, 就胜利石油管理局钻井工艺研究院开发的小尺寸实体膨胀管技术在国内石油开发系统中的应用进行了介绍, 该技术的研制成功,
二国内外膨胀管技术的研究和应用
1国外方面。
技术创新成果膨胀管施工要点
膨胀管施工要点总结
单 位：胜利井下修井作业大队侧钻4队 汇报人：李英杰
汇报时间： 2012.09.10
一、膨胀管技术简介
膨胀管技术是将管柱下入井内,以机械或液压的方法使管柱发生永久性塑性变 形,使井眼或生产管柱的内径扩大。该技术能够增加套管层次,简化井身结构, 节约钻井成本,是一种更加灵活的完井方式和全新的修井方法,因此被称为21 世纪钻井和完井方面最具革命性的技术之一 膨胀套管技术为国内套管损坏综合治理技术,特别是大井段套管漏失提供了一 个坚实的技术基础,也为侧钻井完井提供了一种全新的完井方式膨胀套管侧钻 井完井技术的技术优势在于: a) 能有效扩大生产套管内径。 b) 采用缓凝水泥固井后进行膨胀作业,可以提高固井质量。 c) 易于射孔、测试、修井等作业和生产管理。
三、施工工具、器材
Φ118mm通井规
三、施工工具、器材
Φ118mm通井规
喇叭口
三、施工工具、器材
膨胀锥 对扣接 头
档泥器三Biblioteka 、施工工具、器材抱钳 高压弯头 钻台座
三、施工工具、器材
膨胀套管
五、施工过程照片
下膨胀套 管
五、施工过程照片
连接三通 高压管线
五、施工过程照片
700型泵车
五、施工过程照片
固井车
六、盐18-侧11膨胀管失败原因分析
（一）盐18-侧11井基本数据
井号 采油厂 钻井队 原井套管 套管内径 窗口位置 裸眼直径 泥浆类型 泥浆密度 最大井斜 最大狗腿度 膨胀套管下入深度 膨胀套管总长度 井底温度 °/100m 1890m～2437.45m 570m 80℃ 盐 18-侧 11 胜利油田东辛采油厂 井下作业公司大修 4 队 139.7mm× 7.72mm× 2747m 124.26mm 1924.40m～1927.00m Φ118mm×Φ140mm 扩眼器扩眼至 Φ140mm
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
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。
石油工程技术 井下作业 膨胀管关键技术
一、膨胀管关键技术
1）管材难题（化学成分、性能、热处理状态和尺寸公差）
膨胀前：
要求材料延伸率高，易于膨胀变形（软）
膨胀后：
机械性能达到或接近API
套管水平（硬）管材胀后非对称受压⏹膨胀前后力学性能⏹材料成分分析⏹膨胀压力≤35MPa ⏹胀后机械性能超过J55钢级
薄壁管材塑性形变
2）高性能膨胀锥
◆膨胀锥结构，外形的数值模拟优化
◆激光熔覆金属陶瓷处理，增强抗疲劳性能
◆表面硬度高，本体柔韧性强，抗挤压、耐高温
◆强度及耐磨性，长距离、间断可重复膨胀安全可靠
膨胀螺纹的有限元分析
厚壁膨胀螺纹薄壁膨胀螺纹
3）膨胀螺纹
膨胀螺纹是膨胀管的核心技术之一，是实现长段套损井修复的关键技术。
技术创新：
◆采用特殊连接螺纹，解决了抗拉强度问题。
◆设计了新型螺纹结构，解决了螺纹塑性变形后的密封问题。
◆研制了全新的密封组件，解决了膨胀过程中的耐高压问题。
◆采用特殊的锁定机构，解决了公螺纹胀后回缩问题。
4）膨胀管关键技术—密封与悬挂
设计、试验与优选膨胀管密封与悬挂机构，满足不同井况膨胀管补贴要求。
5）减磨技术
有效减少摩擦，降低施工压力。
同时控制残余应力，防止回缩。
石油工程技术 膨胀管套管补贴技术
膨胀管套管补贴技术l 常规膨胀管补贴技术l 大通径膨胀管补贴技术l 免钻底堵膨胀管补贴技术l 耐高温密封膨胀管补贴技术l 水平井及大斜度井膨胀管补贴技术l 耐高压密封膨胀管补贴技术l 膨胀管长段补贴技术l 出砂井膨胀管补贴技术l 补贴后可速取式膨胀管补贴技术l 气井膨胀管补贴技术膨胀管套管补贴修井技术系列：膨胀管套管补贴技术系列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直径方向膨胀10~30%左右，直接补贴和密封受损套管; 同时，在冷做冷作硬化效应下，管材强度和刚性得到提高，在补贴套管的同时加固受损套管。
应用范围：n广泛用于套管变形、漏失、错断、腐蚀井补贴、薄弱套管加固、封堵射孔层进行堵水或调层n适用于5-1/2”、7”、9-5/8”等API常用套管及非标套管补贴n5-1/2″常用套管补贴后内通径φ105mm-φ108mm；7″常用套管补贴后内径φ136mm-φ143mm；9-5/8″常用套管补贴后内径φ195mm-φ200mmn悬挂力≥450KN，密封压力≥15MPa -25MPa（根据需要，最高可达35MPa）n最高工作温度120℃（对于高温热采井可达350℃以上）常规膨胀管补贴技术与常规膨胀管技术相比，大通径膨胀管技术，由于其胀后通径更大，允许常规注水压裂等措施工具从补贴后的膨胀管内下入，拓宽了膨胀管补贴技术在油水井调层封堵（堵炮眼）、出水层堵水、恢复套损井分层注水工艺等领域的应用。
技术特点：★ 通径大，补贴后套管内径只减少10mm-11mm，一般情况下不影响常规井下工具的使用和增产、增注措施的实施。
★ 工艺简单，一趟管柱就完成整个工艺过程，没有磨底堵工序，作业时间短、效率高。
★ 地面施工压力低，安全可靠。
送入工具总成RIH液压动力系统Hhydraulic system大通径膨胀管Large drift SET大通径膨胀锥Expansion cone锚定系统anchor最新开发成功超薄壁大通径膨胀管：①补贴后套管内径只减少6mm-8mm。
各种膨胀管的工作原理
各种膨胀管的工作原理
膨胀管是一种常用的机械元件，可以通过温度变化来实现形变，广泛应用于机械、电子、化工等领域。
膨胀管的工作原理主要涉及热膨胀和冷缩的原理。
1. 金属膨胀管
金属膨胀管是通过金属材料的热膨胀和冷缩来实现形变的。
当温度升高时，金属材料会发生热膨胀，导致管道内压力升高，使膨胀管发生形变。
当温度下降时，金属材料会发生冷缩，导致管道内压力降低，使膨胀管恢复原状。
2. 液体膨胀管
液体膨胀管是通过液体的热膨胀和冷缩来实现形变的。
当温度升高时，液体膨胀，使膨胀管内压力升高，使膨胀管发生形变。
当温度下降时，液体收缩，使膨胀管内压力降低，使膨胀管恢复原状。
3. 气体膨胀管
气体膨胀管是通过气体的热膨胀和冷缩来实现形变的。
当温度升高时，气体膨胀，使膨胀管内压力升高，使膨胀管发生形变。
当温度下降时，气体收缩，使膨胀管内压力降低，使膨胀管恢复原状。
综上所述，膨胀管的工作原理主要包括金属、液体和气体的热膨胀和冷缩原理。
不同类型的膨胀管适用于不同的工作环境和温度范围，在实际应用中需要根据具体情况选择合适的膨胀管。
- 1 -。
膨胀管堵漏技术
膨胀管堵漏技术
膨胀管堵漏水平接头是一种常见的管道连接方式，但由于各种原因，如腐蚀、磨损、老化等，可能导致水平接头出现泄漏现象。
此时，膨胀管堵漏是一种有效的解决方案。
下面介绍一下膨胀管堵漏的技术。
膨胀管堵漏一般分为两步：第一步是封堵泄漏处，第二步是重新安装膨胀管。
第一步：封堵泄漏处
1. 准备工具和材料：膨胀管、密封胶、扳手、螺丝刀、钳子等。
2. 关闭水源并排放管道内压力。
3. 拆卸水平接头，清理泄漏处周围的污垢和杂物。
4. 用螺丝刀或钳子将泄漏处周围的螺纹拧松，取出原有的膨胀管。
5. 将新的膨胀管套在泄漏处，并用螺丝刀将螺丝拧紧，确保膨胀管与泄漏处紧密贴合。
6. 用密封胶涂抹在膨胀管与泄漏处以及周围的螺纹上，并用扳手将螺丝拧紧。
7. 等待密封胶干燥后，重新安装水平接头。
第二步：重新安装膨胀管
1.将新的膨胀管用螺丝刀拧紧，并确保膨胀管与接头之间的螺纹紧密配合。
2．将水平接头插入膨胀管中并拧紧螺丝，确保水平接头与膨胀管之间的密封。
3．检查水平接头是否漏水，如有漏水现象，应重复第一步的操作，直到泄漏问题得到解决。
总之膨胀管堵漏需要先拆卸泄漏处的水平接头，清洗泄漏处并取出原有的膨胀管用新的膨胀管替换，并用密封胶涂抹在螺纹上，最后再重新安装水平接头等。
需要注意的是，膨胀管的尺寸和规格需要与水平接头相匹配，以确保安装后的密封效果。
膨胀管概述及技术研究.
膨胀管概述及技术研究张继红1ZhangJihong 刘明君2LiuMingjun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；膨胀管技术于20世纪80年代晚期诞生于壳牌石油公司[1]，在这之后的一段时间里，发展非常迅速。
90年代末期达到了商业化应用水平，目前在国外有多家石油技术服务公司可以提供膨胀管的技术服务，其中最有名的是壳牌和哈里伯顿合资的Enventure公司[2～3]。
国内多家公司和科研机构也在从事膨胀管技术的研究，但多是理论及实验室的研究。
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。
膨胀管技术具有以下优点：○1可有效地解决复杂地层的井壁稳定问题；○2减小井眼锥度、增加套管下深，以尽可能大尺寸井眼完井；○3可以减少上部井眼的尺寸和套管层数；○4修复套损井；○5使完井具有更大的灵活性；○6能改善尾管悬挂器的密封效果；○7可大大降低钻井成本；○8可取代砾石充填,降低完井成本。
因此，膨胀管技术被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。
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。
膨胀管
编辑本段膨胀管具体分类膨胀管套管补贴产品用途：用于套损井修补，封堵炮眼、水层、长井段的修复，长井段加固及错段井修复。
产品特点：胀后悬挂力>60+,耐内压>60Mpa、外压>25Mpa；膨胀锥智能摇摆，防障卡；发射基耐压能力高于60Mpa.膨胀管补贴膨胀管悬挂器产品简介：用膨胀管柱制作尾管悬挂器，能保证尾管和上层套管封。
产品用途：用于裸眼井只能怪侧钻井、加深井、钻井等各类完井的尾管悬挂。
产品特点：施工简单，采用液推上拉结合方式，上端顶管位置可根据膨胀管位置调整并压紧，操作灵活便捷。
悬挂牢固，悬挂力>60+,寿命长。
膨胀悬挂器膨胀防砂筛管产品简介：膨胀防砂管由多层组成，缝隙大小可依据地层沙粒情况设计。
产品用途：用于水平井、采油防砂。
产品特点：可防0.07mm以上砂粒，割缝管可膨胀20%，内通径大产品规格：用于5 1/2 "、7"套管的防砂或作为采油、采气层尾管膨胀防砂管分支井用膨胀连接器产品介绍：膨胀管地面预制成分支连接器，下井后定向分叉形成，为分支井必备工具之一。
产品用途：用于分支井、侧钻井等分支井的连接及悬挂。
产品特点：结构基本达到6S型，有足够的机械支撑力，密封性强，悬挂承载力>30+，支管抗内压>25Mpa产品结构：由两根膨胀管经过多次变形后热轧组焊而成，分支角度3°或3.5°。
上部连接通过膨胀与主套管悬挂，下部分支分别膨胀后，悬挂分支套管。
下井后，在液压与钻压作用下趋步自然分叉张开。
预制S型胀后分支管预制花瓣型膨胀支撑管产品介绍：膨胀管缝管下井后，膨胀支撑撑开，形成网状结构，配合纤维钻井液，稳定井眼，确保钻进顺利进行。
适用范围：适用易塌井段（如流砂层、盐岩层、石膏层）的支撑加固。
膨胀后膨胀支撑网膨胀前割缝管编辑本段膨胀管技术应用前景膨胀管技术是一项富有生命力的新兴技术, 涉及该技术的研究内容较多, 是一项系统工程,该技术在中原油田、吐哈油田、新疆油田、辽河油田、大港油田、长庆油田、江汉油田、冀东油田、胜利油田等三百多口井中应用极广，效果良好，解决了油田生产长期待以解决的问题，未来，膨胀管技术将在具体工程实施过程中越来越广泛的被应用。
塑料膨胀管工艺
塑料膨胀管的工艺主要包括以下步骤：
选材：选择符合要求的材料，要求材料具有足够的强度、良好的塑性、冲击韧性、抗腐蚀和磨损等性能。
切割：根据需要的长度，使用切割机或剪刀将塑料管切割成适当长度的管段。
打孔：在塑料管的适当位置使用钻头或冲头打孔，以便插入膨胀螺丝。
预处理：对塑料管的内壁和外壁进行润滑，提高其可塑性和膨胀性。
加热：将塑料管放入加热设备中，使其受热软化。
扩张：将软化的塑料管插入相应的模具中进行扩张，形成膨胀管。
冷却：将膨胀管放入冷却水中，使其冷却定型。
检查：检查膨胀管是否符合要求，如有问题进行返工或重新制作。
包装：将合格的膨胀管进行包装，以方便运输和储存。
请注意，塑料膨胀管的工艺涉及操作机器和高温加热，制作过程需要特别小心，避免受伤和火灾。
金属膨胀管成型工艺
金属膨胀管成型工艺
金属膨胀管是一种用于补偿管道因温度变化而引起的热胀冷缩的装置，通常用于热力系统、空调系统等。
以下是金属膨胀管的常见成型工艺：
1.原材料准备：首先，要选择合适的金属材料，通常是不锈钢、铜合金等，以确保耐腐蚀、耐高温的性能。
原材料的选择对于膨胀管的使用寿命和性能至关重要。
2.卷管：通过卷管机械将金属带卷成管状。
这个步骤是形成膨胀管的基础，卷管的方式有很多种，包括冷卷、热卷等。
冷卷一般适用于较薄的金属板，而热卷适用于较厚的板材。
3.焊接：卷好的金属管需要通过焊接工艺进行连接，形成密封的管道结构。
焊接可以采用TIG焊、MIG焊、电阻焊等方式，具体选择根据金属材料和管道的要求而定。
4.淬火和退火：为了提高金属的硬度和耐腐蚀性，通常需要进行淬火处理。
而为了减缓金属的脆性，还需要进行退火处理。
5.成型和修整：在膨胀管的制作中，可能需要采用成型工艺，通过机械或液压设备进行成型。
同时，对于一些细节部位的修整，如端口的打磨、尺寸的调整等也是关键的步骤。
6.表面处理：金属膨胀管通常要求表面光滑、无划痕，以提高其在使用过程中的耐腐蚀性。
可以采用抛光、酸洗等表面处理工艺。
7.检测：制作完成后，需要通过一些非破坏性或破坏性的检测手段，如X射线检测、超声波检测等，来确保膨胀管的质量符合要求。
以上步骤构成了金属膨胀管的一般成型工艺流程。
不同类型的金属膨胀管可能会有一些特殊的工艺要求，具体取决于其用途和设计要求。
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。
石油工程技术 井下作业 大通径膨胀管补贴技术
大通径膨胀管补贴技术一．技术介绍与传统膨胀管技术相比，大通径膨胀管技术由于其胀后通径大，允许常规注水压裂等措施工具从补贴后的膨胀管内下入，使膨胀管技术广泛适用于套损井补贴、出水层堵水、调层封堵（炮眼）以及套损井非套损井分层注水等领域。
二、技术原理将膨胀管、胀头以及定位系统管串下入套管内，启动打压设备向大通径膨胀管系统内注入高压液体，当达到某一设定压力值时，自推进膨胀动力系统开始工作，在定位系统的作用下，推动胀头钻入膨胀管扩径至基础套管内壁，使膨胀管与补贴套管紧紧贴合在一起，完成初始膨胀坐封。
随后，压力控制阀启动，这时地面操作管柱使整个系统复位，重复打压过程，直至完成全部膨胀管施工，如遇特殊情况，也可以通过机械上提的方式，完成后续膨胀过程。
高压泥浆下放管柱密封环可膨胀管2膨胀管尾可膨胀管1套管可膨胀螺纹下封头膨胀锥传统膨胀管送入总成自推进动力系统总成膨胀管胀头定位系统总成下封头大通径膨胀管三、技术特点独特的膨胀锥外置膨胀方式，补贴后可获得更大的通径，不影响后续注采、酸化、压裂等作业工具的正常下入。
独特的液压驱动系统提供膨胀动力源，地面施工压力低（是常规膨胀管施工压力的0.5-0.6倍），安全可靠。
独特的无底堵设计，一趟管柱就完成整个工艺过程，没有磨底堵工序，作业时间短、效率高。
独特的窄间隙组合密封方式，耐高温，承压压力高。
139.7mm×7.72mm139.7mm×7.72mmΦ108mmΦ117mm传统膨胀管补贴效果图大通径膨胀管补贴效果图四、性能参数五、注意事项大通径膨胀管封堵射孔层投产后，需控制生产压差，防止生产压差过大挤毁膨胀管。
如果采用大通径膨胀管进行深层补贴，投产后需控制井筒液面高度，防止井筒过度掏空挤毁膨胀管。
对于漏点破口大或错断井，需对套损点挤水泥加固套管基础，然后进行通道处理和大通径补贴。
膨胀管套管补贴技术
现场安装关键：现场工程师根据泵压、悬重变化正确判断膨胀状态。
6.
补 贴 流 程 示 意 图
三、膨胀管油田应用范围 与4.3×5.5in膨胀管规格
1、应用范围：
贴补套管腐蚀穿孔井段。 封堵射孔层段。 封堵出水层段。 套变或套破井打通道后进行补贴。 水井全井补贴满足高压注水需要。
4、一旦进入补贴阶段，连续补贴完毕，要求提升、循环 设备完好。
应用发展
套管补贴
尾管悬挂
老井加深/侧钻
膨胀筛管
单一直径钻井
三、膨胀管技术方法
四、膨胀管技术应用
封堵射孔段
隔离已废弃的产层/注入层 隔离水层/气层/砂岩产层
实
体
套管修补
膨
胀
管
尾管悬挂
井眼支撑 完井修复
隔离套管泄漏 修补套管腐蚀/断开/破裂部位 隔离多余的套管窗口 减小井身锥度
重新加固套管的薄弱部位 隔离泄漏或已损坏的完井设备
下井用不锈钢成品膨胀管
实体膨胀管梯形丝扣接头、硫化密封胶带
量和密封段； ②是避免起下钻时，接箍碰、挂膨
胀管口。
五、膨胀管补贴需要注意的事项
2、使用前请勿拆封：膨胀管出厂前，经检验合格后密 封包装。①是保护丝扣、管体碰撞变形；②是避免管 内保证不能进入沙土、颗粒等杂物，特别是发射室一 旦有杂物进入，很难清洁干净。
3、入井液必须干净无杂物。避免膨胀过程中途卸单根时， 环空沉淀卡钻；泥浆中补贴建议起立根补贴。
中心拉管--23/8"钻杆，用于传递压力和 提拉胀头。
膨胀管本体。膨胀前内径∮97mm，外径 ∮110mm；膨胀后内径∮108mm，外径 ∮121mm。
膨胀管修套技术-讲稿
7
1）杏北油田4～6行列丙南块X4－1－330井 2003年11月14日作业，采用Φ114X8膨胀管修复，膨胀管深度 964～972m，胀管压力40～42Mpa，4分钟左右完成胀管。 2）杏北油田4～6行列乙北块X6－1－127井 2003年11月8日作业，采用Φ114X8膨胀管修复，膨胀管深度 741～749m，胀管压力38～41Mpa，4分钟左右完成胀管。 经检测修复后，通径Φ110～112、试压15Mpa密封正常，两口 井已恢复正常。 并已在地面进行10根（近100米）丝扣连接的膨胀管补贴试验， 获得成功，为长井段应用创造了条件。
13
1、段铣扩径技术：
1） 主要是用可变径的磨铣工具磨铣掉套损井段的套管，为加固修复 主要是用可变径的磨铣工具磨铣掉套损井段的套管， 套损井段提供条件。 套损井段提供条件。 对于错断口没有夹持落物的井，可以连续铣通套损井段。对于落 鱼与错断口平齐的井，为了减少段铣时间，提高施工效率，在段铣处 理错断口下部套管及落物一定长度后，下钻具下击落物，如果落物已 下移，则用探针铣锥等磨铣组合钻具，分步铣通套损井段。如果落物 仍夹持在套损井段，则继续向下段铣，直至铣通套损井段。
12
三、大庆油田段铣扩径与膨胀管补套技术
目前，油田对套管错断井的大修主要有两种技术手段： 错断深度在900m以内的一部分井采用“取换套技术”修复。 其余大部分井采取“小通径套损井扩径技术”进行修复。存 在的主要问题是：错断口通径越小，施工难度越大、周期越 长、费用越高，而且错断口通径小于40mm的井尚无成熟的 修复工艺。 为此，开展了段铣扩径与膨胀管加固技术攻关。其目的 是为了进一步提高小通径套损井的修井技术，提高施工效率 和成功率，降低修井费用。同时探索一种适应于套损通径小 于40mm井的修复手段。
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。
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Cased Hole Liner System Operation 套管内尾管系统步骤
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MetalSkin®套管内补贴管系统优点
• Elastomer seal bands give more reliable zonal isolation than cement squeezes and don‘t significantly reduce well ID as do scab liners. 橡胶密封带提供比挤水泥更加可靠的封隔带，并会比下隔离尾管产生更小的缩径. • Large ID for the full length of the expandable system maximizes production and injection rates and provides better access for future intervention operations. 全膨胀段大内径最大化产率及注入率，并且为以后的修井作业提供更好的通路. • Simplistic work system increases operational reliability and without drill out procedure . 简单化作业系统增加作业可靠性，避免了作业后钻塞的工序. • Hydraulic jack protects casing and connectors because the expansion pressure is contained within the jack rather than subjecting tubulars to expansion pressure cycles. 液压千斤顶保护了套管和接头，因为膨胀压力在千斤顶内而不是把膨胀管作为压力腔.
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MetalSkin®裸眼膨胀管系统优点
• Unique design maximizes running clearance to minimize effect on ECD and run time; helps avoid differential sticking. 独特的设计使转动间隙最大化，从而把对当量循环密度和下入时间的 影响减到最小；有助于避免差压卡钻. • Optimal-yield base pipe reduces expansion pressure requirements by 33 percent to reduce operational risk and maintain liner integrity. 最佳屈服值的膨胀管降低了33%的膨胀压力要求，从而降低了作业风 险以及维持了膨胀管的完整性. • Collapsible, retrievable expansion cone avoids becoming stuck by retracting for retrieval at any time. 可收缩可回收的膨胀锥避免了任何时候回收遇卡. • Metal-to-metal expandable connectors exceed proposed API standards in testing for burst, collapse, tensile and compressional resistance. 金属对金属可膨胀连接强度超过推荐的API标准，包括耐内压强度， 耐外压强度，抗拉强度和耐压缩强度.
Cased Hole Liner System Specification 套管内尾管系统参数
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Cased Hole Liner System Specification 套管内尾管系统参数
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D1= D0 MetalSkin MonoBore Open Hole Liner Liner Ext. under 13-3/8” Casing
MetalSkin®裸眼补贴膨胀管系统 概览 • Maximizes field ROI by reducing construction costs with slimmer top-hole casing sections while upsizing the completion. Isolate problem zones, and drill ahead. 通过降低更小的上部井眼段完井工程造价来最大化油田投 资收益，隔离问题带并继续钻井 • Designed for:设计应用 – Pre-planned operations预先计划的作业 – Contingency applications应急应用 – Remediating well construction challenges矫正井身 结构的作业
• Expansion force is provided by direct pull 直接上提来提供膨胀力(~ 50,000 lb) • If tight spot is encountered, the internal hydraulic jack provides additional pull force 如果遇到缩径段，内液压千斤顶能够提供额外拉力 • Compliant cone available soon 柔性锥可选 • No internal pressure-assisted expansion required 无需内部压力的协助来膨胀 • No drill-out required 无下钻钻穿要求 (~ 50,000 lb)
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MetalSkin Cased Hole Liner 套管内膨胀管技术
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Overview : MetalSkin®套管内补贴管系统概览 • Permanently repairs corroded or parted casing. 永久修复腐蚀或断裂的套管柱 • Designed to deal with challenges such as: 设计应用： – Excessive water production 水过多产层 – Reservoir sweep inefficiency 油层波及低 – Corroded casing 腐蚀的套管 – Zonal Isolation 层位封隔 – Lateral Shut-off 分支关闭 – Subsidence Remediation 沉陷纠正
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Open Hole Liner System Operation 裸眼内尾管系统步骤
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MetalSkin 膨胀管技术
0
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MetalSkin 膨胀管技术 1. Cased-Hole Liner 2. Open-Hole Liner 3. Monobore Open-Hole Liner 4. Monobore Open-Hole Clad
Cased Hole Liner System Specification 套管内尾管系统参数
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MetalSkin Open Hole Liner 裸眼膨胀管技术
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MetalSkin®套管内补贴管系统部件 Pump – Anchor - Pull Actuated Multi - Joint System 打压- 锚定- 上提作用多单根系统
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Expandable Open-Hole Product Offering 裸眼膨胀管产品提供
D0 D0
D1
D1
MOL D1< D0 MetalSkin Open Hole Liner
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Open Hole Liner System Specification 裸眼内尾管系统参数
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MetalSkin®裸眼膨胀管系统优点(续)
• Hydraulically assisted expansion balances pressure across cone so a seal does not form on the cone face and forces tending to swage the cone are minimized; improves reliability and avoids risk of casing erosion. 液压辅助的膨胀平衡了锥横断面的压力，所以不会在锥面形成密封，使锥变形的力也减到 最小；从而提高了可靠性，避免了膨胀管的腐蚀风险。 • Hydraulic jack reduces risk of costly delays by serving as a backup system to resume expansion of casing in the event pressure is lost during expansion. 液压千斤顶作为膨胀时压力损失的情况下的备用系统来继续膨胀，从而降低了代价很高的 延误风险 • Primary pressure seal contains expansion pressure with greater consistency through use of a valve system rather than relying on darts to create and maintain system's pressure seal. 主压力密封包括了使用阀系统的一致性更好的膨胀压力，而不是依靠胶塞来建立和维持系 统压力密封 • Elastomer sealing elements reduce well construction costs and risks by providing zonal isolation without underreaming and cementing. 合成橡胶密封降低了建井造价以及无扩眼和注水泥的层位封隔风险