膨胀套管护壁技术研究现状及其工作原理_于好善

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胀套的原理

胀套的原理
胀套，又称膨胀套管，是一种通过加热将套管膨胀以固定件和轴向零件的方法。

其原理主要包括：
1.材料选择：胀套一般采用高强度、高热膨胀系数的材料，例
如钢、铝等。

这样在加热时能够产生足够的膨胀力。

2.套管设计：胀套通常由一个管状的零件组成，内径相对较小，外径相对较大。

套管的长度可以根据需要进行调整。

3. 加热：将胀套置于待固定或连接的零件上，并加热。

通过加热，胀套会因热胀冷缩的原理导致其内径膨胀，外径收缩。

4.套装：当胀套膨胀到合适的尺寸后，将其置于待固定或连接
的零件上，并冷却。

随着胀套冷却，其内径会收缩，与零件形成紧密的连接。

5. 固定效果：经过胀套固定后，胀套的内径收缩会产生一个较大的压力，将零件固定或连接在一起，形成稳定的结构。

总之，胀套的原理是通过加热使胀套膨胀，然后在膨胀状态下将其套装到所需固定或连接的零件上，最后胀套冷却收缩，产生一定的压力将零件固定或连接在一起。

石油工程技术井下作业套损井修复技术(膨胀管应用)

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

实体膨胀管技术在TK4-463CH井的应用

实体膨胀管技术在TK4-463CH井的应用【摘要】油田进入开发后期, 低产、停产及报废井越来越多, 如何利用侧钻井技术的节约投资、中靶精度高、剩余油富集规模要求小等优势, 挖掘断块小屋脊、井间滞留区等小规模剩余油富集区, 进一步提高储量动用程度和采收率, 是一项亟待解决的问题。

采用侧钻井膨胀管完井技术有效地扩大了井眼尺寸, 使得常规尺寸井眼中的各种措施易于在侧钻井中实施，为今后在钻井及完井过程中优化井身结构、减少井下复杂情况提供了一个新的解决方案。

而且膨胀套管技术作为一种新兴的技术已经越来越受到石油行业的重视，应用该技术可以改变现有的井身结构，增大完井井径，有利于后续钻井作业及完井作业。

而目前大部分膨胀管作业时应用在修井及套管补贴作业中。

TK6-463CH井为西北油田分公司裸眼井内使用实体膨胀管作业的目前国内使用井深最深，难度最大的一口井，本井的成功再次为西北局一些难以继续开采的老井提供了新的机会。

【关键词】TK6-463CH；膨胀套管；老井开窗1.国内实体膨胀管的现状1.1胜利油田膨胀管井概况套管开窗侧钻技术是在定向井技术基础上发展起来的。

国外侧钻井已从常规侧钻井发展到短半径侧钻水平井和连续油管侧钻井, 并且代表侧钻井新技术的短半径水平井和连续油管侧钻井所占比例在逐年增加。

胜利油田开窗侧钻工作起始于20 世纪80年代中期, 至今已形成了一整套适合胜利油田地质特点的中短半径侧钻水平井及常规侧钻定向井钻采修配套技术, 并且已先后在95/8 in、7 in 和51/ 2 in 套管中成功地完成了610 口各类开窗侧钻井。

另外, 目前胜利油田分公司共有停产停注井共5977 口, 占在用总井数的23. 0% , 其中停产井中套损井大约占49.4% 。

在目前经济技术条件下, 具备修复潜力的油井占停产油井总数的36. 6%。

经过几年的研究开发和引进, 胜利油田套损井治理技术得到了较大的完善和发展, 已经初步形成了套损井修复配套技术。

中石油膨胀套管补贴新技术

保障生产安全
膨胀套管补贴新技术能够提高井下套管的安全性能，减少井下事故的发生，保障石油生产的安全。
对未来技术发展的建议
01
02
03
加强研发力度
鼓励企业和研究机构加强膨胀套管补贴新技术的研发力度，不断探索新的材料、工艺和设备。
推广应用
积极推广膨胀套管补贴新技术的应用范围，提高其在石油工业中的普及率。
减少环境污染
膨胀套管补贴技术能够减少油井的泄漏和溢油事故，从而减少对环境的污染。
该技术能够降低油井的生产成本，从而减少生产过程中的废弃物排放，进一步减少环境污染。
03
中石油膨胀套管补贴新技术的实施情况
技术应用范围
适用于各种规格和材质的油管、套管和钻杆等管道。
适用于陆地和海洋油气田的开发。
培养专业人才
加强膨胀套管补贴新技术领域的人才培养，为技术的进一步发展提供人才支持。
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首先对受损管道进行清理和预处理，然后将膨胀套管放置在受损部位，通过加压或加热使膨胀套管扩张，最后对修复部位进行检测和验收。
技术的发展历程
起源
膨胀套管补贴技术起源于20世纪末，最初是为了解决石油和天然气管道的修复问题而研发的。
发展
现状
目前，膨胀套管补贴技术已经在国内外的管道修复工程中得到了广泛应用，为各类管道的安全、高效运行提供了有力保障。
05
中石油膨胀套管补贴新技术的未来展望
技术发展趋势
高效化
随着技术的不断进步，膨胀套管补贴新技术将更加高效，能够更快速、准确地完成套管补贴作业，
提高生产效率。
智能化
未来，膨胀套管补贴新技术将更加智能化，通过引入人工智能、机器学习等技术，实现自动化决策和智能控制，减少人工干预和

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。

膨胀套管护壁技术研究现状及其工作原理

层套管中下入、胀后第３０１８卷第３期
探矿工程（土钻掘工程）岩
膨胀套管护壁技术研究现状及其工作原理
于好善一，王成彪，杨甘生，宋刚，李洪一
（．１中国地质大学（北京）北京１０８；．，００３２中国地质科学院勘探技术研究所，河北廊坊０５０）６００摘要：膨胀套管护壁技术应用于地质钻探是－Ｉ全新的研究，膨胀套管技术国内外研究现状和膨胀套管类型－＇３对
进行了介绍；确定了膨胀套管材质和膨胀器外型的选择原则；分析膨胀套管的膨胀机理；定出膨胀套管护壁技术制
在施工过程中的流程。分析表明，胀套管护壁技术是完全可用于我国地质岩心钻探，过推广应用，大大丰富膨通可我国地质钻探护壁技术的手段。
兴技术，要用于石油开采时的油管修复、油钻井主石时临时隔离漏失、水、水膨胀缩径、碎、涌遇破掉块、
平和城市管网修复水平。１膨胀套管护壁技术国内外发展现状
１１国外研究概况．
坍塌等复杂地层。与常规的套管不同，胀管从上膨
Ａｂｓｒｔｔａｃ：Ｔｈｅｅｐａｄｂｌａｉｅｈｏｏｙｕｓｎｇｉｅ — ｎｉｅｉｇｄｌｉｇｉｉｇｓｕｅｘｎａｅｃｓｎｇｔｃｎｌｇｉｎｇｏｅｇｎｅｒｎｒｌｎｓｂｅｎｔｄｉｄ．Ｔｈｓｐｐｒｉｒｄｃｓｓｕｄｉｉａｅｎｔｏｕｅｔｙｓａｕｓｏｈｘｎａｌａｉｇｔｃｏｏｙａｄｔｙｆｅｐａｄｂｅｃｓｎ．Ｔｈｓｓｕｅｅｍｉｅｅｅｔｏｒｎｉｌｓｏｔｔｆｔｅｅｐａｄｂｅｃｓｎｅｈｎｌｇｎｈｅｔｐｅｏｘｎａｌａｉｇｉｔｄｙｄｔｒｎｓｓｌｃｉｎｐｃｐｅｆｉｔｅｅｐｎｂｅｃｓｎｇｍａｅａｎｈｘｎｉｎｔｏｈａｅ，ａｌｚｓｔｘｎｉｎｍｅｈｎｓｏｘｎｄｂｌａｉｇａｄｈｘａｄａｌａｉｔｒｌａｄｔｅｅｐａｓｏｏｌｓｐｉｎａｙｅｈｅｅｐａｓｏｃａｉｍｆｅｐａａｅｃｓｎｎｅｔｂｉｈｅｈｅｃｎｔｕｔｏｒｃｓ．Ｗａｌｐｒｔｃｉｎｅｈｌｇｂｘａｄａｅｃｓｎａｅｐｐｉｄｎｅ — ｎｉｅｉｇｓａｌｓｓｔｏｓｒｃｉｎｐｏｅｓｌｏｅｔｏｔｃｎｏｏｙｙｅｐｎｂｌａｉｇｃｎｂａｌｅｉｇｏｅｇｎｅｒｎｄｌｉｇｉｉａａｄｉｒａｅｔｅｎｆｗａｌｐｒｔｃｉｎｔｃｎｏｏｆｇｏｄｒｌｉ．ｉｒｌｎｎＣｈｎｎｎｃｅｓｈｅｍａｓｏｌｏｅｔｏｅｈｌｇｏｅ — ｉｎｇｙｌＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｅａｄａｌａｉｇ；ｗａｌｐｏｅｔｏｅｈｌｇ；ｅｐｎｓｏｃａｉｍ；ｃｒｎｇｄｉｌｎｘｐｎｂｅｃｓｎｌｒｔｃｉｎｔｃｎｏｏｙｘａｉｎｍｅｈｎｓｏｉｒｌｇｉ

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。

膨胀管补贴作业中的管柱力学分析

Ｐ）・ｇ・Ｎ
二、管柱伸长分析
由于在整个施工过程中，管柱受力均小于其屈服强度，所以整个施工过程中，管柱伸长量为弹性变
形，是一个线性变化。
式中Ｐ为地面显示压强，Ｒ为管柱内半径。
则总的伸长量Ｓ：为
Ｓ（ＩＦ＋＋Ｈ）／Ｅ＝Ｆ＋２… ＦＡ
井下作业公司大修侧钻分公司大修５队助理工程师，究方研
向：下作业。井
＝（＋０２ … ｏＮ／ｏ１＋）Ｅ
（责任编辑：陈
倩）
９ｏ中新书业２１９２闯高技企０ｏ１
参考文献［于好善，１１１王成彪，杨甘生，刚，宋李洪．膨胀套管护壁技术
研究现状及其工作原理Ｕ．探矿工程，０１（】２１，３ｌ
［张建，２］肖刚，孙骞，吕玮，吕芳蕾．实体膨胀管膨胀过程数
值模拟及结构优化［．石油矿场机械，０１（）『】２１，５．
＝（Ｈ２一Ｈ）・Ｐ・ｇ／２＋（Ｈ２＋Ｈ）・Ｐ
在没有打压时，管柱仅受自身重力作用伸长，假设经过校深，发现Ｈ米管柱伸长量为Ｌ，取每一米管柱为分析单元，则：
ｏ＝・￡Ｅ
液・ｇ・Ⅱ ・２２Ｈ・Ｒ／＋Ｐ・Ⅱ ・。Ｒ
三、结论
ｐ）・ｇ・Ｎ
式中：Ｐ为管柱每米的质量，ｇ重力加速度，为
０≤ Ｎ≤ Ｈ。
由实际数据可知：
ｐ液・Ⅱ ・２ｐ＜ＯＲ一

可膨胀套管技术

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, 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，同时材料的价要普通套管于同膨胀膨胀胀膨胀技术技术可膨胀套管
可膨胀套管的关键技术（二）
监督重点
连接螺纹技术解决膨胀后的密封技术。技术
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。
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 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。 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 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%。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 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、 55、 55的材料膨胀材性能仍然符合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。 Enventure)，专门从事可膨胀套管技术的商业运作。

勘探所膨胀波纹管护壁技术成功完成超深孔护壁

孔明银铅锌矿区ＺＫ７０３孔￣７６ｍｍ孔段内，采用膨
月采取泥浆调配、人造水泥孔壁等多种事故处理措施后仍未取得较好效果，施工工期受到严重影响，若再无有效护壁措施，该孔即将报废，施工单位面临巨大经济损失。由于膨胀波纹管护壁技术已拥有
的 “ 蓝景梦 ” 。
钻探第一钻。今年４月，在我国南海水深１００ｍ处
（来源：工程所２０１５— ０５ —２９）
勘探所膨胀波纹管护壁技术成功完成超深孔护壁
［本刊讯］不久前，中国地质调查局勘探技术
研究所（勘探所）膨胀管项目组在广西南丹马鞍山
甘肃省阳山金矿是武警黄金第十二支队发现的超大型岩金矿床，由于第四系覆盖层厚、碳质千枚岩层埋藏深且厚度大、钻孔漏失严重等因素，钻探
施工难度大，截至２０１３年，矿区施工最深钻孔仅
为１２４３ｍ。
阳山金矿ＺＫ１３３０孔的深孔钻探施工设计、泥浆体系优选、下套管施工作业、堵漏作业、事故处理等
技术支撑和保障工作，完成了１４０９．８１ｍ的深孔钻
探施工，通过取心证实了矿区矿化深部延伸较大。
勘探所求助。经过技术人员近２个月的艰苦奋战，解决了超深孔孔斜、抬头石、孔压及悬挂等技术难题，最终经２次分段护壁成功解决了孔内坍塌事故。护壁完成后继续钻进直至终孔（终孔深度

胀套的工作原理

胀套的工作原理胀套是一种常见的密封装置，广泛应用于工业领域。

它的工作原理是通过利用内外两层套筒之间的空气或液体压力差来达到密封的效果。

胀套有很多种类，包括气动胀套、液压胀套和机械胀套等。

气动胀套是一种利用压缩空气的压力来实现密封的装置。

它由两层套筒组成，内层套筒与外层套筒之间充满了压缩空气。

当内层套筒需要密封时，通过控制气源的开关，将压缩空气注入套筒内部，使内层套筒膨胀并与外层套筒紧密贴合，从而实现密封效果。

当不需要密封时，通过控制气源的开关，将压缩空气排出，内层套筒恢复原状，与外层套筒之间形成间隙，从而解除密封。

液压胀套是一种利用液体的压力来实现密封的装置。

它由两层套筒组成，内层套筒与外层套筒之间充满了液体。

当内层套筒需要密封时，通过液体泵将液体注入套筒内部，使内层套筒膨胀并与外层套筒紧密贴合，从而实现密封效果。

当不需要密封时，通过控制液压泵的开关，将液体抽出，内层套筒恢复原状，与外层套筒之间形成间隙，从而解除密封。

机械胀套是一种利用机械力来实现密封的装置。

它由两层套筒组成，内层套筒与外层套筒之间通过螺纹或其他连接方式相互固定。

当需要密封时，通过旋转外层套筒，使其与内层套筒之间的连接螺纹紧固，从而实现密封效果。

当不需要密封时，通过旋转外层套筒，使其与内层套筒之间的连接螺纹松动，从而解除密封。

胀套的工作原理简单明了，但其应用范围广泛。

在工业生产中，胀套常用于管道、阀门、泵等设备的连接处，起到密封和固定的作用。

胀套具有密封性好、可靠性高、安装方便等优点，被广泛应用于石油化工、电力、冶金、造船等行业。

在使用胀套时，需要注意以下几点。

首先，选择适合的胀套型号和规格，确保其与设备的连接处相匹配。

其次，在安装过程中，要仔细检查胀套的表面是否有损坏或污垢，以免影响密封效果。

最后，在使用过程中，要定期检查胀套的密封性能，如有问题及时更换或修理，以保证设备的正常运行。

胀套是一种重要的密封装置，其工作原理是通过利用内外两层套筒之间的空气或液体压力差来实现密封。

可膨胀套管技术的研究

可膨胀套管技术的研究作者：秦景峰来源：《中国科技纵横》2013年第24期【摘要】可膨胀套管技术，是我国在我国钻井行业的先进技术，在未来几年该技术将备用与大型的油田的生产中，我国的套管技术起步较晚，与国外相比存在一定的差距，本文通过对我国现在管材的研究现状以及不同式宫类型的膨胀套管用钢的选材，性能要求以及组织设计的目标。

与此同时，还对未来可膨胀套管技术的研究作了展望。

【关键词】可膨胀套管背景及需求优势国外发展历程国内发展及规划关键技术1 可膨胀套管以及操作1.1 可膨胀套管可膨胀套管是有特殊材料制成的钢管，并且具有很好的塑性，在井下可以通过或者液压的方式，使可膨胀套管在直径方向上膨胀10%到30%的，与此同时，在冷做硬化的作用下加强自身的刚性。

1.2 可膨胀套管的操作可膨胀套管的操作在井下的操作较为简单，具体实施操作大致可以分为以下三个步骤首先；需要钻开即将使用的可膨胀套管的井段。

其次；将可膨胀套管下入需要的目标井段中，可膨胀套管的横截面类似于一般的棺管材，横截面都成圆形，不同的是，可膨胀套管之间有接头，接头与可膨胀套管之间以螺纹紧密连接，为了达到可膨胀的目的，螺纹必须符合规定的质量要求。

再次；用一个特别设计的芯轴将胀开可膨胀套管。

2 可膨胀套管的优势与传统的套管相比，可膨胀套管的优点主要表现为，在井下施工过程中，可以随时封堵任意一个复杂的地层，可以有效的解决多次复杂地层与有线套管程序的矛盾。

使复杂的神经能够较为顺利的钻到目的层。

从而从根本上解决了大尺寸井眼钻井速度慢的问题。

可膨胀套管技术是勘探岩开发徐步以及东部深度油气层所需的关键技术。

3 可膨胀套管的关键技术在实际的施工过程中，有很多的石油工作者，怎对施工过程的难题，一直探索用单一的直径的钻头钻井，以便于优质快速高效的到达目的层。

并且单一直径的太管完毕，可膨胀套管技术就是想该技术发展的第一步，目前，可膨胀套管技术在石油钻采行业主要的应用有以下五个方面：（1）钻井方面。

膨胀管技术研究及在油田的应用

膨胀管技术研究及在油田的应用王燕新;刘兴国;周启成【摘要】膨胀管是一项用于钻井、完井和修井作业过程中的新技术,它能有效解决井眼变径和套管损坏等作业难题,又可以为作业节约大量成本,被认为是二十一世纪钻井和采油行业的核心技术之一.本文主要从膨胀管在国内外发展状况、不同类型膨胀管工作原理及其优缺点和在油田的应用情况进行了介绍,为以后该技术的应用推广提供了理论依据.【期刊名称】《内蒙古石油化工》【年(卷),期】2013(000)024【总页数】2页(P112-113)【关键词】膨胀管;钻完井;套管层次;套损修复【作者】王燕新;刘兴国;周启成【作者单位】塔里木石油勘探开发指挥部第四勘探公司,新疆库尔勒841000;长江大学石油工程学院,湖北武汉430100;长江大学石油工程学院,湖北武汉430100;长江大学石油工程学院,湖北武汉430100【正文语种】中文【中图分类】TE256从能源发展角度来看,石油依然处在世界能源发展的前沿位置,石油钻探和开发也正朝着深地层、浅海以及深海领域发展,这也逐渐加大了石油钻井的难度.在钻井过程中,钻遇深井、超深井、高温高压井以及漏失严重和枯竭储层时,以前的钻井技术都是采用直径大小不同的钻头钻进,然后下入不同大小直径的套管进行固井以达到封固不同储层.利用这种固井完井方式,井深越深,套管层数越多,井眼直径要求就越大;相反,如果直径大小一定,钻成的井眼直径就会很小,在未钻至目的层时就已无法将钻头下至井底;或者即使已经钻至目的层,井眼直径太小,根本无法满足后期采油、增产以及套管损坏后修复作业的要求.石油技术人员一直在寻找一种更好的解决方法,以达到既安全又快速高效钻至目的层,最理想的方法就是用同直径钻头钻井,然后用同直径套管固井和完井,膨胀管技术的问世就可以很好的满足这种要求.二十世纪八十年代,壳牌公司的石油工程研发人员就开始研究膨胀管技术,并在一九九九年十一月使该项技术进行了首次成功的油田现场应用.从那以后,膨胀套管无论在技术方面还是经济效益方面都获得了很大地成功.膨胀管技术的概念在2000年引入国内,但直到2001年才引起国内钻井行业的足够重视.我国对膨胀管的研究,主要从套管损坏修复工作着手,以套管补贴为研究对象.而对于膨胀管管材选取的研究,大多都采用了以下两条基本技术路线:一种是在国内所生产管材中进行优选,然后再不断加快自我研发进程;另一种是与一些单位进行合作,研究并开发出专用的膨胀管管材,从而满足膨胀管技术发展的要求.经过这几年不懈的努力,膨胀管技术在国内钻井、完井及修井等作业中也得到了一定程度的应用.1 膨胀管分类膨胀管是一种由低碳钢经特殊加工而制成的套管,根据它本体结构不同可以分为实体膨胀管和割缝膨胀管两种.实体膨胀管可通过机械方式或液压方式使膨胀锥通过膨胀管柱,从而令管柱发生永久性胀大,膨胀率可达10%~30%;割缝膨胀管只能通过机械方式胀管,但割缝膨胀管的膨胀率要比实体膨胀管大很多,最大可达60%.2 工艺原理膨胀管胀管的过程改变了膨胀管的组织结构和机械性能,使它的强度指标得到提高,而塑性指标下降.通过选择或调整膨胀管管材、控制膨胀率等技术手段,在完成胀管过程后可以获得满意的机械性能指标,从而满足石油钻井和采油的使用要求.实体膨胀管胀管工作过程.将膨胀管管柱下入井下预定位置后,从芯轴内注入高压胀管液(清水或泥浆),在胀头下端与下堵头间形成高压容腔,当高压容腔内的压力达到一定值时,就会驱动膨胀锥与下堵头间产生轴向反向相对运动,如果下堵头以及可膨胀管柱运动受到制约(例如下堵头碰到井底等),则膨胀锥将沿轴线向上运动.在膨胀锥向上运动过程中,锥面将对可膨胀管内径以及外径进行膨胀;随着膨胀锥的轴向运动,整个膨胀管柱径向都会得到膨胀,膨胀锥到达膨胀管柱上端,最终与管柱脱离,胀管过程结束.它的胀管过程分为"从下到上"或"从上到下"两种方式(如下图)."从上到下"过程首先要完成膨胀管的坐挂,然后膨胀锥与膨胀管脱离连接,然后下放胀管.Weatherford公司为此开发了旋转膨胀技术,在膨胀锥本体上有3个可旋转膨胀头,膨胀锥与膨胀管的相对滚动使它们之间的摩擦力更小."从下到上"是膨胀锥位于膨胀管底部,通过中心管注入钻井液或清水憋压形成压差,推动膨胀锥上行,同时上提钻具.Envenfure公司采用的就是此种方式.膨胀管膨胀工艺过程3 优缺点在钻井中,采用膨胀管技术可以减少套管层次,使钻井能过到达更深的目的层.在修井中,膨胀管能够满足长井段的补贴要求,连接更简便,并且在膨胀后丝扣的密封性能依然良好.老井原有套管与膨胀管之间不需要填充其它介质,而是利用金属对金属的膨胀密封,接触面配合良好,因此两层套管之间无缝隙.膨胀补贴套管,能够对漏失部位进行有效封堵,同时加固了老井原有套管,提高了套管的抗外挤强度.膨胀管串两端的密封橡胶件具有耐压、耐高温、耐腐蚀的特性,可保证很长的有效期.3.1 割缝膨胀管3.1.1 优点割缝管膨胀性好,膨胀后直径是原直径的几倍;所需要的驱动力较小,施工操作较容易;对管材的要求比较低,可以使用常规的套管管材,因此成本也比较低;主要应用于水平井完井所用的割缝筛管,还可以用作防砂筛管.3.1.2 缺点只可以用作技术套管,不能作为油层生产套管;使用割缝膨胀管时,固井方法只能采用平衡塞法,而不能采用顶替注水泥;割缝管强度较低、抗内压能力较差,主要通过水泥环的强度支撑井壁.因此,为满足水泥环的厚度和强度,必须对井筒进行扩眼;同时对水泥要求也较高,一般采用纤维水泥.3.2 实体膨胀管3.2.1 优点实体管强度高,抗压、抗拉能力强,并且在膨胀前后强度变化不大;可以用作油层生产套管;固井过程中可以采用顶替法注水泥.3.2.2 缺点实体管的膨胀性较差,膨胀率仅有百分之二十五,并且膨胀过程中所需要的膨胀力接近割缝管的三十倍,实体管对管材的要求较高,所需成本也较高.4 应用范围目前膨胀管的应用领域主要有以下几个方面:优化井身结构,减少套管层次,减小井眼直径,节约钻井成本.应用于深井和超深井钻井时,可以减小井眼锥度,井身结构设计路径更多,因此可以钻达更深的储层.封隔复杂地层.当钻井过程中遇到突发情况(井塌、缩径、井漏或高压油气层)无法继续钻进时,可以采用膨胀管封堵复杂地层,同时还不影响井径尺寸,为下一步继续钻进创造条件.当设计套管因为某些原因无法下到预定位置时,可以通过采用膨胀管技术进行补救,用膨胀管封隔未能封堵的地层.进行套管损坏修补作业.①修补磨损的固井技术套管.深井钻井作业中,长时间钻进容易磨坏技术套管,采用内衬式膨胀管可增强套管承压能力.②修补老井完井生产套管.对于已经被腐蚀破损的生产套管,可通过内衬补贴或采用膨胀管回接的方法,恢复老井生产.③封隔不同射孔层层段.5 结论近几年,膨胀管在国内的到了快速发展,在胜利油田、塔里木油田等地区得到了一定范围的应用,对解决复杂地层钻进及老井套损修复作业提供了技术支持.但国内对该技术的研究仍然与国外水平有一定差距,无论是在管材选择及工艺优化方面,都还需要不断提高改进.本文对膨胀管技术进行了详细介绍,希望对膨胀管技术的发展及以后油田的普及应用提供理论借鉴.[参考文献][1] 李作会.膨胀管关键技术研究及首次应用[J].石油钻采工艺,2004,26(3):17~19.[2] 张建兵,施太和,练章华.钻井实体膨胀管技术[J].石油机械,2003,31(增刊):128~131.[3] 陈超.实体膨胀管固井技术在TK1051井的应用[J].西部探矿工程,2012,2:95~97.[4] 张东海.膨胀管技术的现状及未来[J].特种油气藏,2007,1:3~6.[5] 马海涛,林觉振,王海涛,宋胜利,刘鲲.应用于套管补贴的膨胀管技术[J].石油钻采工艺.2005,27(1):70~71.。

“膨胀管修套工具”获得国家发明专利

“膨胀管修套工具”获得国家发明专利“膨胀管修套工具”获得国家发明专利2016-12-09 09:46:12 来源：中国保护知识产权网内容摘要为了修复油田井下套管，胜利油田石油工程技术研究院完井中心科研人员发明了膨胀管修套技术。

让人惊喜的是，其研究成果“膨胀管修套工具”获得了国家发明专利。

“膨胀管修套工具”应用前景很大，能有效解决眼下油田普遍存在的套管破漏问题。

发明专利可以为企业实现更多的经济价值，它既可用作“盾”来保护自己的技术和产品，也可用作“矛”来打击对手的侵权行为。

近日，由胜利油田石油工程技术研究院完井中心科研人员申请的“膨胀管修套工具”获得了国家知识产权局发明专利授权。

这个发明有效解决了目前油田普遍存在的套管破漏问题，具有很大的应用前景。

据了解，油田的油井或水井经过长期生产，因腐蚀会出现套管穿孔，或者因地下井筒周围应力的变化、井壁坍塌等原因，会出现套管破裂、断裂等问题，尤其到开发后期，此类井日益增多。

为了修复井下套管，科研人员发明了膨胀管修套技术，就是把小直径的套管通过井筒送到套损位置，然后使小直径的套管膨胀使其固定在井下套损处，达到修复破损套管的目的。

与现有技术相比，该发明的独特创新就是，在结构上它采用了在胀头上方建立一个低气压密封腔的方式来减小胀头的上压力，从而达到在胀头下方液压力不变的条件下，提高胀头膨胀力的目的。

同时，因为密封环密封了胀头上方的密封腔，可避免井下异物进入而干扰胀头工作的情形，从而避免了膨胀力增加或胀头遇卡的风险。

该膨胀管修套工具克服了同类工具工作压力过高等问题，可有效解决目前油田普遍存在的套管破漏问题，应用前景广阔。

（如需转载，请注明来源自科技世界网）。

膨胀套管护壁技术研究现状及其工作原理分析

膨胀套管护壁技术研究现状及其工作原理分析摘要：在地质钻探的过程中，膨胀套管护壁技术逐渐发展成主要的方法。

基于此，文章将膨胀套管护壁技术作为主要研究内容，阐述其具体的研究现状与工作原理，希望有所帮助。

关键词：膨胀套管护壁技术；研究现状；工作原理膨胀套管护壁技术是现阶段的全新技术，一般在石油开采领域中应用。

此技术的应用时间并不长，且仅仅被应用于石油勘探和开采中。

伴随膨胀套管护壁技术的深入研究与开发，在实际应用方面，不仅能够推进深部地质矿产勘探工作的有效进行，同时也能够为科学钻探提供有价值的参考依据，进一步优化国内石油钻井水平与城市管网的修复水平。

由此可见，深入研究并分析膨胀套管护壁技术研究现状及其工作原理具有一定的现实意义。

一、膨胀套管护壁技术研究现状阐释膨胀套管护壁技术属于新型技术，但是在其实际发展的过程中，国内外研究的成果与进度有所差异。

为此，以下将通过国外研究与国内研究两个方面对膨胀套管护壁技术的研究现状展开讨论。

（一）国外研究国外膨胀套管护壁技术的研究始终处于初级开发阶段，而所开发的膨胀套管也只有有缝和无缝两种类型，在采油与定向钻井当中得到了有效地应用。

而所开发的膨胀工具主要包括实心锥反拉膨胀工具与旋转拟和膨胀工具两种类型[1]。

在实际钻进的过程中，若遇到了不稳定的孔段、漏失地层、容易坍塌的地层与高压异常的地层，采用套管护壁，就能够保证套管的下入，随后将小一级别的钻头下入，但孔深的结构相对复杂，所以会直接增加钻进的成本支出。

通过对膨胀套管的使用即可对以上问题加以解决，特别是应急套管并不需要将井眼的尺寸减小，仅仅将问题井段隔离即可，无需选择对整个孔段隔离，有效地降低井筒管壁的层数，使得孔眼的尺寸达到最大，有效地节省钻井的成本。

（二）国内研究在我国，对于膨胀套管的研究也并不多，但是研究的重点始终为膨胀套管应用于油管修复与采油领域。

另外，针对非开挖旧管替换技术而言，即便与膨胀套管有相似之处，但仍存在明显的差异。

实体膨胀管套管补贴技术研究及工程运用

实体膨胀管套管补贴技术研究及工程运用武刚;刘强;上官丰收;齐国权【摘要】随着油田的不断开采,油套管损坏日趋严重.本文主要介绍了实体膨胀管套管补贴技术的原理及工程运用,为油田老井的恢复及再生提供了崭新的技术手段,并指出了实体膨胀管套管补贴技术的发展方向和前景.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】3页(P6-8)【关键词】实体膨胀管;套管补贴;工程运用【作者】武刚;刘强;上官丰收;齐国权【作者单位】中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TE925随着油田开发步入中后期,套损的井数量与日俱增,严重影响了油田的后期生产。

根据报道，国外遇到的常见问题主要是套管腐蚀,与国外相比，我国的套损问题更加严重，类型也更多，包括套管腐蚀、变形、错断等。

常规的套管修复工艺主要有取换套技术、打通道技术、波纹管技术、加固管加固技术等,其中，取换套技术是最彻底的修复技术，修复后仍能保持原井眼通径,其余的密封加固技术都是局部修复技术，修复后不可避免地导致井眼通径的缩小。

这些局部修复技术普遍存在修复后承压能力较低、无法实现长井段补贴、补贴段通径小、补贴段的悬挂能力差易和挂脱等问题,严重影响了套管修复的质量；因此,存在较大的局限性。

实体膨胀管补贴技术是采用特殊材质的实体钢管作为补贴管,利用其塑性变形能力使其膨胀并产生永久变形, 并且采用悬挂密封元件使其膨胀后与外层套管内壁紧贴,从而达到套管补贴修复的目的。

目前,该技术正展现出强劲的发展势头,并被应用于钻井、完井、修井等行业。

1 膨胀管技术简介实体膨胀管技术是将待膨胀的套管下到井内,以机械或液压为动力,采用类似拉拔金属加工工艺,使套管发生径向膨胀的一种技术。

《膨胀套管技术的发展及应用》XXXX0807

➢ 油水井套管是油气产出的通道，套管的完好是油气田实现油气产量硬增长的关键一环。
➢ 随着我国各个油田进入开发后期，井筒维护、剩余油的挖潜、套损井的治理已经成为各油田特别是老油田二次开发的重点工作
油田的套管
套损井治理的重要性
➢ 中国石油所属油田每年上报的待修套损井数居高不下（8000口左右），一些老油田套损井比例已经超过50％，大量的井停产停注，可采储量损失严重
洗井刮管通井
下补贴管柱
校正、调整深度
膨胀管补贴
液压膨胀管补贴
套管直接试压验封
钻底堵
交井
应用情况
中石油膨胀管补贴技术已经在大庆、胜利、辽河、长庆等国内11 个油田得到了现场应用推广，累计总施工井数超过了850口（2011年 250口），在油田产生了较大经济效益，每年直接效益折合数亿元。
应用情况
试件7
5
试件 13
0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130
时间 (s)
材料对膨胀力影响
膨胀锥角度对膨胀力影响
12.8
12.6
12.4
12.2
12.0
B
11.8
F1Data1B源自11.611.411.2 角度（度）
锥角与膨胀率
40
改进结构
35
2）裸眼系统：尾管悬挂：悬挂牢靠，通径最大；老井加深/侧钻：用膨胀管完井，通径大。
最终目标：
1）以全井同一尺寸套管，代替现有的多层套管结构。可以： ➢ 节省59%的钻屑处理费用 ➢ 降低38%的套管重量 ➢ 节省42%的固井水泥 ➢ 节省44%钻井液用量。
膨胀管技术应用范围
2）用套管代替钻杆钻井，可以： ➢ 减少起下钻的时间—比传统用钻杆起下钻大约快5倍至10倍； ➢ 减少井下复杂情况的发生； ➢ 改善水力参数、环空上返速度和清洗井筒的状况； ➢ 钻井成本将大大下降—打一口井深为10000ft的井，和传统钻杆

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。