膨胀管技术与应用培训讲义PPT图文并茂

76 mm
7 in 9 5/8 in
132 mm 210 mm
108.6 mm 171.8 mm
悬 挂 器 内 通 径
尾管 通径
四、膨胀式尾管悬挂器
2. 膨胀式尾管悬挂器的特点
➢无卡瓦，整体下入 无提前坐挂危险 外径小，坐挂长度短，可在0-90°大曲率半径井
中安全坐挂
四、膨胀式尾管悬挂器
3. 膨胀式尾管悬挂器的类型
➢ 筛管完井膨胀式尾管悬挂器 ➢ 尾管完井膨胀式尾管悬挂器 ➢ 尾管+筛管半程固井膨胀式悬挂器
四、膨胀式尾管悬挂器
4. 膨胀式尾管悬挂器的固井工艺
（1）筛管完井膨胀式尾管悬挂器：
➢ 刚性外壳，下 放安全，可在 0°~90°斜井 段任意位置顺 利座封；
➢ 丢手简单，座 封、试压、底 堵打捞一趟钻。
四、膨胀式尾管悬挂器
（2）尾管完井膨胀式尾管悬挂器
➢ 下钻过程可上提、 下放、旋转和循 环，保证尾管串 顺利下放到底；
➢ 自动丢手； ➢ 可承受大悬重尾
管重量，无中途 坐封的危险。
四、膨胀式尾管悬挂器
（3）尾管+筛管半程固井膨胀式悬挂器
3 憋 压 、 打 开
4 复 合 胶 塞
1 下 完
2 投 球 坐
井
封
管 柱
管 外
封
最大井斜 最大狗腿 试压 （°） （°/30m） （MPa）
63.1
10.47
20
63.786
11.645 20.34
65.839
8.515
21.5
三、膨胀套管钻完井技术
TH12124CH井井身结构设计
（1）采用177.8.mm（7”)套管斜向器开窗侧钻工艺，
侧钻点在石炭系巴楚组井深5607m。
Φ273.1mm×1206.32mm Φ346.1mm ×1208.91mm
膨胀管应用技术： 1）膨胀管套管补贴技术； 2）膨胀套管钻完井技术； 3）膨胀式尾管悬挂技术； 4）膨胀管定位多分支井技术
一、膨胀管技术简介
膨胀管关键技术（5项）：
1.膨胀管关键技术之一—管材 ➢并非所有管材都适合用作膨胀管 ➢管材的机械性能严重影响胀管压力 ➢工程应用主要追求胀管后的性能指标
一、膨胀管技术简介
治套
通井 定径刮削 处理完毕 下膨胀管 打压胀管 胀管完毕 验封 钻铣丝堵 施工完毕
井筒处理
膨胀管补贴
二、膨胀管套管补贴技术
2、施工工艺 3、技术指标
➢膨胀施工压力不高于40MPa； ➢修复完成后，补贴段密封压力不低 于15MPa； ➢膨胀管抗内压45MPa，抗外压25MPa； ➢膨胀后机械性能达到API-J55钢级。
（2）开窗后，使用149.7mm（57/8”）牙轮钻头侧钻， 增斜至10°井斜后开始进行定向随钻扩孔作业，要求
在鹰山组顶面之上8～10m（斜厚）结束一开，本井取
10m，即一开井深6074.25（斜）/5908.8（垂）m。
（3）扩孔结束后，下入139.7×8mm膨胀管固井，膨
胀后膨胀管外径149mm，内径133mm。膨胀管下入深度
膨胀管关键技术（5项）：
2.膨胀管关键技术之二—膨胀锥 ➢锥角的设计，影响膨胀力的大小 ➢材料的选择 ➢表面特殊处理
3.膨胀管关键技术之三—发射腔
密封环
套管 膨胀管
膨胀锥 压力腔 下封头
一、膨胀管技术简介
膨胀管关键技术（5项）：
4.膨胀管关键技术之四-膨胀螺纹 5.膨胀管关键技术之五-密封与悬挂
二、膨胀管套管补贴技术
从2005年至今，在国内15个油田以及海外已累计施工近200口井， 其中在国外应用了近20口井。
国外主要在：哈萨克斯坦、印度尼西亚
二、膨胀管套管补贴技术
案例1 胜利油田王24井
139.7x7.72
上漏点 下漏点
2007年10月29日至11月14日完成施工。试 压13MPa，稳压30分钟压降小于0.3MPa，补贴 成功，该井已正常生产
4、应用情况
该技术在中石化塔河油田完成了3口井的现场应用，累计使用膨胀管 近1300米，最长连续膨胀长度526.88米、入井深度达到6065.34米。
井号
TH12115CH TK511CH TH12124CH
下入深度（m）
5563.63-5961.88 5065.38-5472.9 5538.46-6065.34
1、技术原理
膨胀管修复套损井技术是指利 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，以达 到修复损坏套管的目的。
高压泥浆 下放管柱 密封环 膨胀管2 可膨胀螺纹 套管 膨胀管1
密封环 膨胀锥 压力腔 下封头
二、膨胀管套管补贴技术
2、施工工艺
膨胀管修复套损井施工工艺包括井眼准备、通井、定径刮管、胀管补 贴、钻下丝堵、试压等步骤。
四、膨胀式尾管悬挂器
2. 膨胀式尾管悬挂器的特点
➢ 通径大 可在7 〞套管内悬挂5-1/2 〞尾管；可在9-5/8 〞悬挂
套管内悬挂7-5/8 〞尾管
采油泵可通过悬挂器下入到尾管串中，泵下深不受悬挂 器内径的影响
膨胀式尾管悬挂器可 常规卡瓦式悬挂器
上层套管规格
达到内径
可达到内径
5 in
98 mm
补贴段上 点1718m
补贴段下 点1814m
二、膨胀管套管补贴技术
案例2 华北油田宁古8x井
井名称 完钻日期
华北油田 宁古8x 井
2009.1
井类型 井深
油井 4906.11m
待补套管 规格
漏失原因
Ф244.5×11.05m 漏失位置 m
1393m~1423m
井深1408m处技术套管由管柱和修井作业提供更多选 择。
发射腔
－16 －
三、膨胀套管钻完井技术
2、施工工艺
➢ 开窗侧钻井眼 ➢ 随钻扩孔或钻后扩孔 ➢ 下入膨胀套管 ➢ 注缓凝水泥，替钻杆胶塞，碰压 ➢ 继续憋压，膨胀套管连续膨胀 ➢ 膨胀管回挂至主套管后实现丢手 ➢ 侯凝
三、膨胀套管钻完井技术
隔
器
分 级 箍 循 环 孔 ， 注 水 泥 固
关 闭 分 级 箍 ， 注 水 泥 完 成
井
四、膨胀式尾管悬挂器
（3）尾管+筛管半程固井膨胀式悬挂器
6
5
下
管憋
平
膨压
底
胀，
磨
，膨
鞋
完胀
磨
成锥
铣
悬上
密
挂行
封
坐，
腔
封膨
底
胀
座
8
7
下
完
回
成
接
悬
插
挂
头
器
回
坐
接
封
至
井
口
四、膨胀式尾管悬挂器
5. 应用案例
➢ 已成功应用150余套 ➢ 已成功应用不同完井方式
430
285（66.3%） 80（18.6%） 20 （4.7%） 45 （10.4%）
优良
397
182（45.8%） 100（25.2%） 65（16.4%） 50 （12.6%）
优良
515.34 435.34（84.5%） 80（15.5%）
无
无
优良
四、膨胀式尾管悬挂器
膨胀式尾管悬挂器是通过液压或机械驱动力迫使膨胀锥运动， 将膨胀管胀大并紧密贴合在上层套管内壁上，形成可靠密封，同时 承受尾管悬重。
侧钻点：5607m
5538.46-6065.34 m，封隔卡拉沙依组和巴楚组地层。
Φ177.8mm × 5890.88m Φ215.9mm × 5893.65m
（4）下入高效磨鞋，钻除膨胀套管固井附件（固井胶
膨胀管Φ140mm ×8mm× 5557~6041m
塞、碰压座、浮箍、浮鞋）。 钻头尺寸：5 7/8″×6 3/4″×4 3/4″-6041m Φ130mm ×6229.15m （5）二开采用130mm钻头钻至完钻井深6229.15（斜）
三、膨胀套管钻完井技术
1、技术介绍
（1）应急套管：
作为应急套管用于解决井漏、井壁坍塌、高压层等复杂井段井壁稳定问题。封 堵复杂地层，并悬挂于上一级套管上，用于接续未钻遇地层的完井及老井加深 。
送入管柱
（2）侧钻井完井：
悬挂密封
用于小井眼侧钻井,在不改变上部井身 结构的情况下可使生产套管具有更大的通径
膨胀管连接与下入
7 (398.25m) 8.5 (406.71m) 10.5 (526.88m)
膨胀管内管柱连接与下入
2.5
3.5
3.5
膨胀管下入至井底（裸眼 内）
3.5
2
2.5
投胶塞、替泥浆、碰压
1.25
0.9
0.9
打压膨胀
2.75
3.4
4.8
钻附件
360
22
30
小计
377
40.3
52.2
设计周期（天）
而出现2m磨穿段，且在磨穿段上下约15m段
有一道纵向凹槽
补贴方案
针对井况，确定补贴段在1390~1427m之间， 总长度为37m 。
漏失段
2009年1月24日12点开始施工，2009年1月25 日凌晨补贴成功，试压15MPa，稳压30min，压力 不降，目前该井已正常生产。
补贴段上 点1390m
补贴段下 点1427m
12
15
15
实际周期（天）
27.7
9.68
9.88
三、膨胀套管钻完井技术
膨胀管试压
TH12115CH井试压曲线
TK511CH井试压曲线
TH12124CH井试压曲线
井号 TH12115CH TK511CH TH12124CH
固井质量
封固井段（m） 优秀井段（m） 良好井段（m） 合格井段（m） 不合格井段（m） 固井质量
四、膨胀式尾管悬挂器
1. 膨胀式尾管悬挂 器固井工艺过程
四、膨胀式尾管悬挂器
2. 膨胀式尾管悬挂器的特点
➢ 金属+橡胶复合密封+悬挂方式代替卡瓦牙悬挂和顶部封隔密封 可靠的环空密封，环空密封压力35MPa，彻底解决卡瓦式悬挂器尾管 重叠段环空密封不严的问题； 环空密封段短 尤其适合高温井
➢ 坐挂后永久安全悬挂 金属膨胀悬挂，悬挂力可达到 100- 200t。 金属一体式膨胀悬挂，增大悬挂 器整体刚度。
二、膨胀管套管补贴技术
案例3 辽河油田冷43-50-550井（高温井）
损坏井段
2008年5月8日～9日补贴成功，试压15MPa， 稳压30min，压力不降，目前该井已正常生产。
补贴段上 点1323.9m
补贴段下 点1332.5m
二、膨胀管套管补贴技术
案例4 印尼海上
2012年7月印尼海上钻井平台完成7″套管补贴，补贴位置2768.422783m。
108 mm （膨胀前）
内径
76mm
88.3mm
101.6
mm
104-111 mm （胀后内径）
常规侧钻井
膨胀套管
参数
5"套管
5-1/2"无接箍 套管
φ140×8 mm
外径 127mm
139.7mm
140 mm （膨胀前）
内径 112mm
124.3mm
134-143 mm （胀后内径）
三、膨胀套管钻完井技术
膨胀管技术与应用
主要内容
一．膨胀管技术简介 二．膨胀管套管补贴技术 三．膨胀套管钻完井技术 四．膨胀式尾管悬挂技术 五．膨胀管定位多分支井技术
一、膨胀管技术简介
膨胀管技术是1999年在美国首先发展起来的一项新技术。 膨胀管是一种由特殊材料制成、具有良好塑性的金属钢管，可通过机械 或液压的方法在直径方向膨胀10～30%，并在冷做硬化效应下，管材强 度和刚性得到提高。膨胀管技术利用膨胀管的特性为石油技术服务。
Φ149.2mm × 5985m
Φ149.2mm ×5985m
/5923（垂）m，裸眼完井。
膨胀管施工长度526.88米，下入底深
6065.34米，最大井斜65.8度。
三、膨胀套管钻完井技术
膨胀管作业时效表
膨胀管作业内容
TH12115CH （h） TK511CH （h） TH12124CH （h）
尾管固井（案例： kariman-1侧钻水平井）、 筛管完井（案例： NB1058-2H井 ）、 筛管半程固井（案例NB1068井） ➢ 目前拥有规格型号(10种规格） 9 5/8〞×7 5/8〞/7〞/5 1/2〞 7〞×5 1/2〞/5〞/4 1/2〞 6 5/8〞×4 1/2〞/4〞 5 3/4〞×4〞 5 1/2〞×4〞
二、膨胀管套管补贴技术
4、应用范围
➢各类错断、破损、变形和腐蚀类套损修复 ➢对已射孔井段的补贴封堵 ➢钻井过程中套管的磨损及磨穿的修复 ➢完井过程中套管脱扣 ➢高温井的套损修复 ➢采用特殊材料，可抗H2S、CO2
二、膨胀管套管补贴技术
5、应用情况
2001年国内最早进行膨胀管技术研究 2003年11月国内第一次进行膨胀管补贴套管井下试验成功（大庆 X6-1-127井，X4-1-330井)
3、技术特点
封堵侧钻井段，复杂易漏层、垮塌层，解决多压力体系钻井难题。 完井内径大，满足后续钻完井、增产、采油以及修井作业需要。
5-1/2"侧钻井
7"侧钻井
常规侧钻井
膨胀套管
参数
3-1/2" 油管
4"小套 4-1/2"无 管 接箍套管
φ108×7 mm
外径
88.9mm
101.6m m
114.3 mm
四、膨胀式尾管悬挂器
半程固井案例
井位：哈萨克NB油田NB1068、NB58井、 NB6210、NB1087等侧钻水平井
四、膨胀式尾管悬挂器
筛管完井案例
井位：哈萨克NB油田NB10582H、NB1044-3H、NB1058-4H等 短半径水平井