我国第一个SET系统

中国石油化工集团公司 (SINOPEC)与EnventureGlobalTechnology合作 ,已成功地在胜利油田安装了第一个可膨胀套管 (SET)系统。长 35 9.0 5m的1 0 7.9mm裸眼可膨胀尾管 (OHL)通过1 39.7mm基础套管下入后 ,在新钻的、已扩眼的、胶结裸眼中膨胀。新井眼通过基础套管开窗 30 .48m侧钻而成。新的尾管膨胀并密封基础套管后完井。在这次现场试验中 ,SET系统用作生产尾管。它使我们更深入储层 ,能够利用大于常规油田工艺提供的井眼尺寸重新完井和采油。SET系统在我国首次应用成功 ,对于提高我国钻井技术具有非常重要的意义。我国第一个…     

可膨胀管工艺

可膨胀管(SET)工艺是国外开发的一项新技术，采用膨胀锥通过钢管就地膨胀，从而使钢管内径减小最少。它可以广泛地用于深水、深井、大位移井、分支井等的钻井和完井，还可用于采油、修井等作业中。文中在简要介绍膨胀系统的基础上，主要介绍了裸眼可膨胀尾管(OHL)系统、套管井可膨胀尾管(CHL)系统、可膨胀尾管悬挂器(ELH)，最后概述了其现场应用。利用可膨胀管工艺，可以最大程度地降低钻井和采油成本，提高产量。     

国外膨胀管技术的发展与应用

膨胀管技术是石油工业中迅速崛起的可明显降低钻井完井成本的一项新技术.威德福公司在可膨胀防砂筛管领域居于领先地位,其膨胀管技术分为三类:可膨胀割缝管、实体膨胀管和膨胀系统.哈里伯顿公司的膨胀产品包括可膨胀筛管系统和可膨胀尾管悬挂器/封隔器系统,这两种系统都经过了大量的室内和现场试验.Enventure公司开发了三种实体膨胀管产品:可膨胀尾管系统、套管井衬管系统和可膨胀尾管悬挂器系统.贝克石油工具公司的可膨胀产品包括可膨胀尾管悬挂器系统、六级分支井完井系统、可膨胀裸眼完井系统、套管补贴系统和膨胀封隔器.基于世界各大公司膨胀管技术上的发展与应用,文章针对我国膨胀管技术现状提出了相关的看法和建议.     

可膨胀套管技术概述

可膨胀套管技术是将为21世纪石油钻采行业起着关键性作用的技术之一。主要应用于封堵复杂层，尾管悬挂器、套管修复等多个领域，该技术的最终目的是实现使用同一尺寸的套管代替现行的多层套管，以提高对付多个复杂地层的能力，提高钻井作业效率，降低钻井成本。文中详细介绍了国内外可膨胀套管技术的发展情况。     

完井修井膨胀悬挂器的研制与应用

针对常规尾管悬挂器的不足,开发出膨胀悬挂器技术。该技术采用了钢管膨胀及高强度橡胶材料作为密封悬挂机构,没有卡瓦机构,集尾管悬挂器及封隔器于一身,解决了尾管头漏失的问题,且内通径远大于尾管内径,相对于常规尾管悬挂器具有诸多的技术优势,是尾管完井技术的最新发展方向。对膨胀悬挂器的膨胀过程进行了有限元分析,对摩擦系数与膨胀压力的关系进行了研究,得出了膨胀压力与摩擦系数的数学表达式。橡胶筒所能提供的悬挂力大小是衡量膨胀悬挂器性能的一个重要指标,对膨胀压缩后的密封橡胶筒所能提供的悬挂力进行了力学计算;对膨胀悬挂器的工作原理及技术特点进行了论述,介绍了膨胀悬挂器尾管完井技术、膨胀悬挂器悬挂小套管修井技术和膨胀管外封隔器悬挂小套管修井技术的技术优势。在永3-侧87、义11-47等21口井对膨胀悬挂器技术进行了现场应用。     

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美国Enventure公司已在中国石化胜利油田成功地完成了世界上第200口和第201口膨胀套管作业,也是目前国内仅有的两口膨胀套管井,文章针对这两口井的膨胀套管结构参数和材料特性参数进行了膨胀过程的力学研究。膨胀套管结构为J55钢级107.9 mm套管膨胀至139.7 mm套管内壁,用弹塑性有限元接触问题对膨胀套管膨胀过程的力学问题建立了有限元力学模型,并对其膨胀力学过程进行了详细研究。文中提出了膨胀套管力学研究的主要参数,通过计算机数值模拟分析,对这些主要参数进行了详细分析,针对力学行为最敏感的参数－摩擦系数、膨胀锥角的变化进行了大量的组合分析,将膨胀锥角直线接触改为圆弧接触后,改善和降低了膨胀套管内的残余应力,提高了其强度性能。同时,优化出了研究的膨胀套管结构尺寸下,膨胀芯头的最佳锥角为9.8°。文章研究结果对开发国内自主产权的膨胀套管结构设计、润滑设计等具有重要的指导意义。     

单直径钻井尾管——从概念到现实

在油气工业中，单直径井是一项重要的发明。可膨胀管技术使得同一尺寸的钻井尾管在井内多管柱安装时无需缩小内径(ID)。安装的过程包括在套管下面接上一根单直径的钻井尾管，并使之膨胀和相互搭接。在标准套管内合成的内径使辅助性单直径钻井尾管可伸缩安装并在膨胀时不必减小内径尺寸。单直径井降低了钻井的总费用并使操作人员能以最佳直径完井。     

可膨胀管技术及其在石油工业中的应用

可膨胀管技术是石油工业领域发展十分快速的技术之一。该技术可用于多种类型油井建井、完井及固井作业,使用范围从陆地到浅海,甚至深海。可膨胀管可分为可膨胀割缝管和实体可膨胀管两大类。其中,可膨胀割缝管可用于可膨胀防砂管、裸眼井衬管、可膨胀完井衬管;实体可膨胀管可用于尾管悬挂器和应急套管。文章分别介绍了各种膨胀管的膨胀机理、优点及其应用。     

可膨胀尾管悬挂器膨胀材料及膨胀方式

以实体膨胀管技术为基础开发的可膨胀尾管悬挂器,国外已经基本发展成熟,并在很多油气田投入工业化应用,取得了巨大的经济效益和社会效益。而我国对该技术的研究尚处于理论探索与试验阶段。针对这一现状,简要介绍了可膨胀尾管悬挂器的技术特点和现场优势,说明了其结构原理。通过对可膨胀尾管悬挂器膨胀材料与膨胀方式的详细分析,得出了可膨胀尾管悬挂器膨胀本体材料的性能要求与几种典型膨胀方式的结构原理及特点,指出了膨胀材料与膨胀方式的发展方向。在此基础上,给出了可膨胀尾管悬挂器的发展方向、研究思路与方法的建议。      

膨胀尾管悬挂器研究及应用

常规尾管悬挂器由于密封性能差、内通径小等问题很难满足生产需要,为此,对悬挂及密封材料、液压及机械相结合的膨胀机构、膨胀方式、爆破盘等关键技术进行了研究,研制了膨胀尾管悬挂器.介绍了其结构和工作原理,阐述了其技术优点:该技术把膨胀套管技术应用到尾管完井领域,密封悬挂机构采用高强度橡胶材料,膨胀方式采用液压和机械相结合、由上至下的膨胀方式,设计了爆破盘.为检验膨胀尾管悬挂器的性能指标,进行了膨胀尾管悬挂器室内试验,验证了膨胀尾管悬挂器的基本性能.在王102-侧54井进行了侧钻井现场试验,悬挂φ95 mm尾管901.67 m.膨胀尾管悬挂器集尾管悬挂器及上封隔器于一身,有效解决了尾管头漏失问题,且悬挂密封可靠,内通径远大于尾管内径,是尾管完井技术的最新发展方向.     

等井径膨胀套管技术发展现状

等井径技术是膨胀套管技术的发展方向,该技术可以在钻井过程中保持无内径损失钻进,实现全井采用同一尺寸的套管完井,从而消除井眼锥度,降低建井成本,拓展现有钻探区域。介绍了等井径技术的原理和技术优势,阐述了等井径膨胀套管系统的技术发展及应用情况。     

可膨胀管技术及其管材性能

由于可膨胀管技术应用范围广,近几年在国外得到了极大的发展.可膨胀管技术利用液压或机械方式使管材直径增大,从而保持较大的井径.作为可膨胀管的材料必须具有足够高的变形能力,且膨胀后的力学性能基本能达到普通套管的水平.提出可膨胀管的管材需具有较低屈强比、较高的形变强化指数等性能,且其变形能力可通过改善组织及合理的热处理工艺加以提高,可选用常规套管材料、特种材料及管线钢等.     

等井径膨胀套管连接密封功能解耦与创新设计

膨胀套管连接密封技术是膨胀套管技术关键问题之一。通过公理设计理论分析发现：现有的膨胀螺纹连接是一种耦合设计,其既要承载下一级膨胀管的重力又要起到膨胀后的主要密封作用。引入资源解耦法、零功能解耦法和效应解耦法3种解耦方法,逐层逐级针对螺纹密封机构进行分析,并且给出了相关的解耦方案。     

HFW管在可膨胀管领域的应用前景

阐述了HFW管作为可膨胀管的发展历程。对HFW管和无缝管在可膨胀管领域的应用进行了对比,包括相关标准、质量要求、力学性能及生产成本的对比。通过对比分析得出,经过无缝化处理的HFW管在可膨胀管领域中的使用性能优于无缝管,应优先考虑;在HFW管的生产和使用过程中,制定合适的微合金工艺以提高其强度和韧性,选择套管膨胀润滑剂以提高其使用性能及寿命,采用超声冲击等方法降低膨胀管的残余应力。     

J55套管的膨胀性能研究

膨胀管技术是21世纪石油钻采行业的核心技术之一,掌握膨胀管在径向膨胀过程中发生永久塑性变形的力学性能变化是膨胀管选材的核心。为此,采用膨胀锥自上而下对J55套管（Φ114.3 mm） 进行了膨胀工艺试验,测定并比较了9.3%的径向膨胀后与膨胀前的力学性能。研究结果揭示了J55套管的膨胀性能：套管的长度减小约4.4%,壁厚减小约6%,不均匀变形程度增加;由于加工硬化,套管的洛氏硬度和抗拉强度增加,而断后伸长率和断面收缩率出现不同程度下降,但均满足API SPEC 5CT标准。断口SEM形貌进一步表明膨胀前后均属于韧性断裂,膨胀后断口上的韧窝小而浅,且分布不均匀,断面较膨胀前的更为平整。该试验成果为膨胀管的材质研究、加工质量控制与工程应用提供了数据支持。     

膨胀筛管防砂技术研究

膨胀筛管技术是一种新兴的防砂技术,介绍了大通径膨胀筛管悬挂器、带有割缝的膨胀螺纹及具有变径功能的膨胀工具等膨胀筛管的几个关键技术。大通径膨胀筛管悬挂器能够确保变径膨胀工具的顺利下入,带有割缝的螺纹膨胀后与筛管本体具有一样大小的内径,变径膨胀工具使得膨胀筛管可以紧贴井壁,减少砂粒的运移和冲蚀。膨胀筛管技术在两口套损井中的防砂应用表明,在满足选井条件的情况下,采用膨胀筛管可以获得较好的生产效果,筛管膨胀后紧贴套管内壁,膨胀后筛管内径比普通筛管内径大,有利于增大泄油面积,提高油井产量。     

膨胀悬挂器技术在石油工程中的应用

膨胀悬挂器作为膨胀套管技术的衍生产品,能够有效地对尾管头和套管重叠段进行密封,优化侧钻井窗口深度,拓宽悬挂器的应用范围。胜利油田已开发出套管膨胀悬挂器、筛管膨胀悬挂器和旋转尾管膨胀悬挂器3种类型,并实现产业化应用,涉及钻井、完井和修井等领域。通过分析膨胀悬挂器的结构特点、工作原理、技术参数及技术优势,结合现场应用情况,对膨胀悬挂器进行结构优化设计,取得了较好的应用效果。     

膨胀套管膨胀心头的结构设计

根据弹塑性有限元理论 ,建立了膨胀套管和膨胀心头的力学模型。采用单级和多级膨胀心头 ,在相同工况下对N80钢级 2 4 4 5mm套管膨胀至 2 98 5mm的过程进行计算机模拟 ,得出 2种膨胀心头膨胀后套管的等效应力、接触应力和轴向收缩量模拟曲线。定性和定量分析表明 ,相同工况下 ,采用单级膨胀心头比多级膨胀心头所需推动力小 ,且膨胀后的套管壁厚大 ,抗外挤性能好。     

大通径膨胀管技术试验研究

普通膨胀管存在壁薄、承载能力差等问题,并制约本体的膨胀幅度,是限制该技术进一步发展的主要因素。针对上述问题提出大通径膨胀管技术,将膨胀工具外置于膨胀管,利用液压缸作为动力,能够进一步提高膨胀幅度、降低膨胀压力。以114mm×5mm膨胀管为例进行试验,结果表明：与传统膨胀管结构相比,大通径膨胀管技术能够在相同膨胀率条件下降低膨胀压力30%;大通径技术无需悬挂橡胶,膨胀管与套管之间为全段金属密封,进一步提高膨胀管悬挂力。新技术简化了膨胀管加工工艺,提高了安全性和可靠性。