国内尾管悬挂器技术现状与发展思考

国内尾管悬挂器技术现状与发展思考

马开华 马兰荣 姜向东 郑晓志

中国石化石油勘探开发研究院德州石油钻井研究所

摘要 ：针对尾管悬挂器技术在国内深井超深井钻井中面临的新挑战，回顾了国内尾管悬挂器技

术的发展历史，分析了技术现状。指出今后在尾管悬挂器研究中要特别关注高温高压，特殊井身

结构，超大负荷，H2S、CO2腐蚀，复杂井眼轨迹5方面因素的影响，并要着重解决旋转、液压

丢手、抗高温、防碰、防腐、增大过流面积等6大关键技术问题。同时，提出了今后应重点发展

多功能组合式尾管悬挂器和可膨胀式尾管悬挂器的建议。

关键词 ：尾管悬挂器 尾管固井 深井 超深井

Consideration over the Development of China’s Liner Hanger Technology Ma Kaihua, Ma Lanrong, Jiang Xiangdong, Zheng Xiaozhi

(Petroleum Drilling Research Institute, PEPRIS, SINOPEC)

Abstract: China’s liner hanger technology is confronting new challenges during deep and ultra-deep well drilling activities. This paper reviews the development history of China’s liner hanger technology and analyzes the present situation. In addition, this paper summarizes five typical challenges (HPHT, reduced clearance casing programs, ultra-heavy hanging load, H2S and CO2 corrosion and complicated wellbore trajectory) and points out six key problems (rotation, hydraulic release, high temperature resistance, slip and bar protection, corrosion resistance and bypass area enlargement) to be resolved during liner hanger R&D. Finally, this paper presents the recommendations of developing multi-functional liner hangers and expandable liner hangers.

Key words: liner hanger, liner cementing, deep well, ultra-deep well

尾管悬挂器作为深井石油钻井的重要工具，一直受到钻井业界高度重视。近几年，随着以美国BAKER-HUGHES、WEATHERFORD、TIW公司为代表的研发者相继推出集旋转、液压丢手、多塞、管外封隔于一体的多功能组合式尾管悬挂器和新型可膨胀式尾管悬挂器，把尾管悬挂器技术推向新的发展阶段。国内自上世纪七十年代开始研制尾管悬挂器，经过几十年的努力，伴随着深井、超深井钻井不断增多，尾管悬挂器自主研发得到了空前的发展，技术水平不断提高，规格类型不断推陈出新，尾管悬挂器技术日趋成熟，为我国的石油勘探开发事业做出了积极贡献。

当前，国内深井超深井钻井方兴未艾，深井超深井钻井常常遇到特殊的井身结构以及大位移井、小环空间隙井、有腐蚀介质井、高压气井、高温井等复杂的井下条件，要使尾管悬挂器适应深井超深井钻井要求，必须解决尾管悬挂器一些关键性的技术问题，这是摆在广大研发技术人员面前的新课题，同时也给尾管悬挂器技术发展带来新的机遇。因此，必须针对我国尾管悬挂器技术现状，认真分析尾管悬挂器技术面临的挑战，对尾管悬挂器技术发展问题进行战略性的思考。

一、尾管悬挂器技术发展历程

当前，国内尾管悬挂器技术水平已由过去的引进、消化、吸收发展到以自主研发为主阶段。国内尾管悬挂器技术基本上经历了以下几个发展阶段：

上世纪七八十年代为发展初期。当时，随着尾管悬挂器技术从国外的引入，国内如四川、华北等许多油田的科研机构相继开展了该技术的研究，在极其困难的条件下，研制成功了轨道管机械式尾管悬挂器和普通的液压式尾管悬挂器，并在一些油田得到了应用。

1985年诞生了国内第一个尾管悬挂器行业标准(SY5083-85)，成为尾管悬挂器设计、生产、制造和检验的指南。

不过，当时受设计水平、材料、制造技术等综合因素的影响，尾管悬挂器的结构相对简单，对有关问题的认识也不够，因而悬挂器的悬挂能力、抗温能力较有限，坐挂成功率也不太高，另外较突出的问题是倒扣丢手困难，送入工具提出后需要钻密封套，所以，应用范围受到了一定限制。

九十年代进入发展中期，这期间，随着消化、吸收，对该技术的自主研发力量得到了加强，牡丹江、辽河、廊坊、克拉玛依、德州等地的科研机构或厂家成为研究尾管悬挂器技术的后起之秀。竞争带来了技术的进步，无论设计水平还是制造技术都有了新的提高，悬挂器性能和质量趋于稳定，明显的进展包括：

⑴ 尾管悬挂器系列化：悬挂尾管尺寸可从∅88.9到∅244.5；

⑵ 送入工具可重复使用：密封套可随送入工具提出来，省去了钻除时间，而且送入工具可以多次重复使用；

⑶ 可实现无负荷倒扣：在送入工具上安装了承载轴承，不需反复找中和点，丢手十分方便；

⑷ 密封机构耐压能力更强：用W型双向加压密封结构取代了传统的O型密封，密封能力可达30Mpa 以上；

⑸ 回接装置更加可靠：发明了新型回接铣鞋，回接筒得到了保护，回接插头导向和密封性能好，保证了回接成功率。

此外，原始创新得到了发展，如发明了随位自动脱挂丢手尾管悬挂器、液压机械双作用尾管悬挂器等。

进入新世纪以来，尾管悬挂器技术进入了快速发展期。随着油气勘探开发不断向广度和深度推进，深井钻井面临地层的复杂性和不可确定因素越来越多，常规尾管悬挂器已经不能满足深井超深井要求，国内相关机构进一步加大了对技术研发的投入，形成了稳定的专业化研发队伍，并诞生了具有较大规模的专业化生产厂家。这期间相继集中力量重点开展了以下项目的研究：

⑴ 超大尺寸尾管悬挂器研制（∅339.7×∅244.5）；

⑵ 封隔式尾管悬挂器及其回接装置研制（在上层套管—尾管之间形成高压密封）；

⑶ 水平井尾管悬挂系统研制（适应水平井、大位移井）；

⑷ 防腐型尾管悬挂器研制（防H2S、CO2腐蚀）；

⑸ 尾管悬挂完井技术研究。

伴随着国内一些新材料技术和装备制造技术的突破，一些具有自主知识产权的新型尾管悬挂器相继