73、膨胀管定位多分支井钻井完井技术与应用(定稿)
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
利用膨胀管定位的分支井侧钻技术及应用
关键 词 ： 膨胀 管 ； 分 支井 ； 水 平井 中图分 类号 ： Ｔ Ｅ ２ ４ ３ 文献标 识码 ： Ｂ 文章编 号 ： １ ０ ０ ４ －５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ —０ Ｏ ９ ０ 一Ｏ ４
随着定 向井 、 水 平井 技 术 的 不断 成 熟 和广 泛 应用 ，
技 术 难题 。膨胀 管在 井下形成 了支井的永 久定位 ， 实现 了对斜 向 器的可 靠定位 。下膨胀 管后 ， 进 行 开 窗、 侧钻、 磨平、 套铣等 施工 。膨胀 管的使 用使 主井筒 的 内径 最 大， 保证 以后 的采 油 、 修 井和 油层 改 造 等作 业 能够正 常进 行 。使 用 用膨 胀 管 定 位 的 分 支 井侧 钻技 术 于 ２ ０ １ １年 ８月在 长庆 苏里 格 桃 ７ —
一
＊ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ — ２ ７
第一作者简介 ： 李 勇（ １ ９ ８ １ － ） ， 男（ 汉族） ， 宁夏中宁人 ， 工程师 ， 现主要从事水平井 的技术服务工作。
２ ０ １ ３ 年第 ６ 期
西 部探矿 工 程 （ ９ ） 完成 该分 支井 修井工 艺 。 来自９ ０ 西部探 矿工 程
２ ０ １ ３年第 ６ 期
利 用膨 胀 管定 位 的分支 井侧钻 技 术 及应 用
李 勇 ， 李岩泽 ， 唐 凯， 谭 欢
（ 川庆 钻探 工程技 术研 究院 ， 陕西 西安 ７ １ ０ ０ １ ８ ） 摘 要： 膨胀 管 定位 是 中石油 钻井工程技 术研 究 院研 制 的创新技 术 。它解 决 了用卡 瓦定 位 所 带来 的
表 １ 膨 胀 管 定位 系统 关键 工 具 工 具 名 称
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。
【现代完井技术】完井技术_分支井和膨胀管完井
双膨胀锥系统工作原理
可膨胀式尾管悬挂器
可膨胀管尾管悬挂器不仅具备悬挂器的 功能，拥有很高的承载能力，而且具有 很高的环形封隔能力，不需要外加封隔 器来提高其封隔能力。
TORXS膨胀式尾管悬挂器
可膨胀式管外封隔器
可膨胀管内涂层技术
合适的摩擦因数，不仅能够降低可膨胀套管内的残余应力，而且 可以不因为超过套管的抗内压强度而导致膨胀过程的失败。
斜器的定向、坐放及套管开窗，如Sperry-Sun公司的RDS系统。 （2）预设窗口
将一个特制的留有窗口的短节接到套管柱中，窗口由易钻的复合 材料组成，下井后用专用工具打开窗口。 （3）裸眼侧钻
运用封隔器及造斜器直接进行裸眼侧钻，或打水泥塞，然后从水 泥塞中造斜，或下裸眼造斜器进行侧钻。 （4）井下分支系统（Down hole Splitter System） 集侧钻、完井于一体的多用途系统。它便于在主、分井眼钻出后 安装回接完井管柱。下图为胜利油田采用的定向回接系统。
(2) 封隔缩径、坍塌、井漏或高压层
2、套管修补作业
3、完井衬管膨胀
膨胀割缝衬管或筛管用于更好的支撑井壁和防砂。
二、膨胀管种类
1、实体管膨胀
一般用于尾管膨胀，增大井径。膨胀管+可膨胀式悬挂封隔器。
损坏套管的补贴
割缝膨胀管技术的应用
河坝1井是中国石化总公司南方勘探开发分公司在川东北 布署的一口重点详探井，位于四川盆地东北部通南巴构造带 河坝场高点，设计井深6100m，是川东北设计最深、施工 难度最大的一口井。
2010年9月17日，由中国石油集团钻井工程技术研究院研发 的具有自主知识产权的膨胀式尾管悬挂器在哈萨克斯坦实验成 功。这不仅仅是我国石油公司面向海外市场的首次商业应用， 而且打破了国外石油公司在技术上的垄断，标志着中国石油膨 胀管技术获得重要突破。
实体膨胀管补贴修井技术的应用及分析
实体膨胀 管补贴修井技术 的南油 田采 油二 厂 河 南 唐河 ４ ７ ３ ４ ０ ０
摘要 ：近年来 ，我 国油 田事 业得 到 了快速 的发展 ，但是同时很多油 田的油井 因为长期 大量 的开采 ，而不得 不进行修 复才能进行 原油采收． Ｔ － 作 的有效开展 。所以本 丈正是基 于这一背景，结合油井修复 中常见的油井套管破损 问题 ，就如何利用 实体膨胀 管补 贴修井技术加强对破损油井套管修复的几． 最浅见。 旨在 与同行进行业务之 间的 交流 ，才能更好地确保 油井修复质量 的提升 。 关键 词：油井修复 ；实体膨胀管；补贴；修井技 术；应 用
在油井修 复中，经 常会 出现 油井套管破裂 的情况 ，而一旦 油井套 管破裂 ，就会 导致原油采 收工 作难 以有 效的开展 。因 而作为 油 田企业 ，必须 在修井 工作 中切 实加强对 其 的修 补 ， 才能更 好地确保 其安 全高效 的应用 ，进 而在 降低企业 生产 成 本 的同 时促 进企业 生产效率 的提升 。基于 此 ，笔者 结合 自身 工作实践 ，就此展开 以下几点探究性分析。 １破 损油井套管修 复中应用实体膨胀管补贴修井技术的必
好地 确定毛刺 、鼓包 、变形所 在的位 置 ，从 而在膨胀 管补贴 过程 中采取针对性的措施，达 到修复的 目的。 二 是精心 准备各种 设备 。应用 该技术 需要使 用 的设 备主 要有 提升 设备 、水动力设备 、地面循 环设备 。从提 升设备来 看 ，主要是修井机 ，且其大钩的安全 负荷 必须 大于８ ０ ｔ ，提升 的高度不得低于 １ ８ ｍ ；从水动 力设备来看 ，主要是水 泵车 ，～ 般选用７ ０ ０ 型的水泵车 ，其泵 压的控制范围应在 ｌ ０ 到６ Ｏ 兆帕之 要 性 分 析 间 ，其排量 的控 制范 围应 在每分钟 ｉ ｏ ｏ ￣ ］ ， ４ ｏ ｏ 升 的排量 ；从地 为了更好地在破损油井套管修复 中应用实体膨胀管补贴修 面循环设备来看 ，主要是准备２ 根压强为７ Ｏ 兆 帕的高压软管 ， ２ 米 ，并配备 ２ 个高压旋转弯头和一个变 扣接 头。 井 技术 ，作为油 田企业 必须在修 井工作 中充分意 识到其应 用 每根长度１ 的必要 性，具体 来说 ，主要有 以下几个 方面将其 必要 性体现 三是加强对套管的腐蚀与变形情况的检 测，在 实际测量过 出来。 程 中，主要选用１ ６ 臂的井径仪为测量设各 ，从而利用其判 断套 是破 损后 的油井 套管 必须通过 补贴 才能恢 复其 工作性 管接箍位置 的基础上对其内径及其损坏情况进行检查，找出变 能 ，但 是传 统的修补 技术不 仅修复成 本高 ，而且修 复质量 不 形和破漏的位置，从而对其腐蚀和变形的情况进行确定 Ｊ 。 佳 ，经 常会 出现修 复不久就 需要再 次修复 的情况 ，而如果采 ２ ． ２切 实加强对油井套管的修复 在做好准备工作 的基础上 ，就应利用实体膨胀管补贴修井 用 实体 膨 胀管 补 贴修 井 技 术 ，不 仅修 复 质量 好 ，而 且 成本 技术对破 损的油井套管进行修复 ，其技术要点如下： 低 ，所 以加强对其的应用就显得尤为必要。 二 是油井 套管 的修复 是一项 系统而 又复 杂的工 作 ，传 统 是下钻 ，在下钻 过程 中，应采用反扣钻具进行下扣 ，钻 的修补技 术对于修 复人 员的专业 技术水平 要求较 高 ，而 且树 具 的抗拉 强度 不得低于８ ０ ｔ ，且水压密封不得低 于５ ０ 兆帕 ，而 冠工艺 过程复杂 ，使得 修补人 员的工作 成效难 以得到有 效 的 且在 下钻过程 中应采 用直径 为３ ５ 毫米 的通井 规 ，所选 的钻具 提 升 ，而且在修 复过程 中极 易导致油气 层被破 坏 。而 如果采 应 在八成新 之上 ，且 内壁和 外壁干净 没有锈蚀 ，不得 粘带泥 用 实体 膨胀管补 贴修井 技术 ，由于该技 术所采用 的实 体膨胀 土 和 油 污 。 管 ，不 仅 内径 小 ，而且 能承受较 高 的压 力 ，尤 其是其 具有较 二是井 口连接膨 胀管 时，应采 用专业 的卡 盘和微 牙痕链 长 的寿 命 ，每 次修补 的套管可 以深达 百米 ，而且还 能利用其 钳 ，且 咬痕不能过 深 ，否 则就会在膨 胀过程 中 出现 应力集 中 对 漏 失段和炮 眼进行修 复 ，尤 其是其 能有效 的保护油气 层 ， 的情况 ，进 而导致膨 胀管 的使用寿命 被缩短 。膨胀 管连接之 从而确保原油采收工作的有效开展。 后 ，就 应及 时的将膨胀 管下入管 具之 中，且对首 次补贴 的管 三是油井套管 出现破损势必会影响原油采收工作的开展 ， 具 的密 封性进行 检验 ，同时在下 钻过程 中 ，应匀速 的下放 ， 不 仅会导致产 量 降低，而且 还会 导致油层被 污染 ，若不 能及 否则就 会导致套 管被损 坏，从而 确保其 安全顺利 的下入预 定 时 的得到修 复 ，其 势必将 导致整个 油井存在 报废 的可能 。因 位置 。当其达 到预定位 置之后 ，就应对井 的深度 进行校核 ， 而 针对如 此严重 的情况 ，就必须切 实加 强对其 的修补 ，鉴于 才 能保 证 其补 贴位 置 的准 确 性 ， 并在 补贴 之 前做 好洗 井 工 实体膨胀 管补贴修 井技 术的先进 性和广 泛的应用 性 ，加 强对 作 ，及 时 的将发射室 内的残 留物清除 ，及 时 的对 井壁进 行清 其 的应用就显得十分必要 …。 洁 ，并确保 油套液柱 的压力平衡 ，从 而更好地进 行膨胀 管补 ２ 油井套管补贴中如何加强实体膨 胀管补贴修井技术应用 贴 施 工 。 的 浅 见 三是在 做好上述 工作 的基础 上 ，就 应对套 管 内及 时 的投 通过上述分析，我们 对破损 油井套 管修 复中应用 实体膨胀 球 和憋压 以及拔 拉等工作 ，对膨胀 管补贴 的距离进行 计算 ， 管补 贴修井技 术 的必 要性有 了一定 的认识 ，那么在 实际修补 从而利 用膨胀锥 进行膨胀 ， 当膨胀 即将完 成时 ，应 将泵压 提 工作 中 ，我们 应如何 加强对其 的应 用呢 ？笔 者结合 自身工作 高 ，将 悬 重 降到最 低 ，套 管 内返 水 之后 钻 具 的重 量迅 速 恢 实践 ，就此展开以下几点探究性的分析 。 复，从而在悬重恢复 的同时完成整个套管的补贴施 工 Ｊ 。 ２ ． １切实做好各项准备工作 ３ 结 语 为了更好地将该技术应用于套管补贴之 中，作为修复人员 综上所述 ，对实体膨胀管补贴修 井技术 的应用进行分析 具 就必须切实做好 以下几方面的工作： 有 十分重要 的意义 。作为修补 技术人 员必须认 识到应用 该技 是切 实做好 井眼准 备工作 。在 井眼准 备工作 中 ，首先 术 的必要性 ，并切 实掌握其应 用要 点，才能 更好 的确保 套管 应 采取针 对性 的技术加 强对井 筒的处理 ，例如 利用整 形技术 修 复质量 。 对套管进 行修整 ，利用 锻打技术 对套 管进行锻 铣，达 到修复 参考文献 破 裂井段 和变 形套管 的 目的，从而 为膨 胀管 的下入 开拓井眼 ［ ｉ ］ 吴福 源， 魏 增红 ， 柳 涛， 张建 华， 赵广堂 ． 实体膨 胀 管补 贴 通道 ；其次就 是对井 眼是否 畅通进行 检测 ，在 检测 过程 中， 修 井技 术 在 江 苏 油 田 的应 用 … ． 石油钻探技术， ２ ０ ０ ８ ， Ｏ １ ： － ８２ ． 主要 是利用通 井规对 其进行检 测 ，确 保其没 有任何 阻卡 的同 ８０ 时 ，对于补 贴的套管 段和修 复 的破 裂井段应 确保其 没有严 重 ［ ２ ］王坤 ．实体膨胀 管补 贴修 井技 术的应用 与分析 ［ Ｊ 】 ．中国 地变 形 ：再次就是修 补之 前利用测 井 的卡 封进行 找漏和 深度 石 油 和 化 工 标 准 与质 量 ， ２ ０ １ １ ， １ ２： ５ ７ ． 的校 核 ，从而找 到套管破 裂的位 置；最后 就是对 井径进 行测 ［ ３ ］马超 军 ．实体膨胀 管补贴技 术的研 究与应用 ［ Ｊ ］ ．油气藏 量 ，在测量 过程 中，利用 １ ６ 臂 的井径仪 为测量 设备 ，从 而更 评 价 与 开 发 ， ２ ０ １ ２ ， ０ １ ： ６ ０ － ６ ３ ＋ ７ ７ ．
膨胀管技术在钻井过程中的应用研究
膨胀管技术在钻井过程中的应用研究作者：刘永松来源：《科学与财富》2016年第34期（胜利油田黄河钻井三公司山东东营 257000）摘要：膨胀管技术在石油工程中有着不同的用途。
本文主要阐述膨胀管在钻井生产中的应用，包括优化井深结构、复杂层位封堵、套管补贴、小井眼固井。
关键词：膨胀管；钻井生产；应用引言：膨胀管技术属于将低碳钢透过特殊制作而成的套管，因为具有较低的碳含量，令膨胀管的柔性优于普通套管，具有较强的可塑性。
膨胀管技术是将膨胀管套管下至井中，通过机械或液压的动力，经由冷挤扩张的方式，从上至下或从下至上的透过压力或拉力令膨胀工具透过需膨胀的套管进行掌控，令其内径或外径因为塑性变形膨胀到预定的标准。
一、膨胀管技术的分类对于钻井而言，通过膨胀管技术能够降低套管的层次，令钻井所到达的目的层更加深。
膨胀管技术通过施加于膨胀锥两侧的压差或直接通过机械推力或拉力，令膨胀锥由膨胀管内进入，以此令膨胀管扩张。
压差可以通过两种方式产生，其一，透过对处在膨胀管和膨胀锥先接触的内管泵进液体；其二，将内管进行拉或压，膨胀锥经过膨胀管时，令膨胀管所担负的应力超出界限而进入塑性变形，而且在钢材强度的限制以内。
拓展率最大可为膨胀管内径的30%。
大部分实体可膨胀管的施工需要膨胀管变形量不超出20%[1]。
1、裸眼可膨胀尾管系统裸眼可膨胀尾管系统也被称作OHL系统，在正常运行下，液压驱动膨胀锥朝上转移，右下至上地膨胀尾管。
在膨胀锥位于尾管和上级套管重叠处时，通过膨胀锥膨胀尾管上端具有弹性涂层的悬挂器进行管柱的密封。
2、套管井可膨胀衬管系统此管也被称为CHL系统，是把能够膨胀衬管贴至原本损伤或强度较低的套管柱当中，能够良好地填补或巩固当前套管，除却具有弹性涂层的悬挂器接头分别处在CHL系统的上端及下端外，此系统与OHL系统相似。
CHL系统可以通过以下两种方式进行下入，则为开式和闭式下入套管。
对于开式而言，这一系统在井眼进行定位后，泵送隔离塞，之后进行膨胀。
侧钻井膨胀套管完井技术及应用
西部 探矿 工程
２ ０ １ ３ 年第 １ １ 期
侧 钻 井膨胀套 管完 井技术及应 用
马 明雷 ， 彭希 志 ， 张文博 ， 王 丽红 ， 梁 晓雷
（ 中石化胜利油 田分公司东辛采油厂 ， 山东 东营 ２ ５ ７ ０ ０ ０ ）
摘 要： 侧 钻 井技 术具 有 节约投 资 、 中靶精 度 高和 剩余 油 富 集规模 要 求 小等优 势 ， 然 而制 约侧钻 井发
井技术有效地解决 了这一难题 ， 它提供 了改 变井身结构的技 术手段 ， 既能解决复杂地层钻进 以及井 眼 变径等 问题 ， Ｙ ， Ａｇ 大量 节 约钻 井成 本 ， 并能提 高 固井质 量 。针对 传 统 井身 结构存 在 的 问题 ， 采 用膨
胀套管 完井技术改进 、 完善 以及优化井身结构 ， 合理开发油气藏 ， 对 于老区的稳产、 增产及剩余 油气 资 源的再 开发 具 有极 其重 要 的意 义 。
关键词 ： 膨 胀套 管 ； 完井 ； 小 井眼 ； 侧 钻 井
中图 分类 号 ： Ｔ Ｅ ２ ５ ７ 文献标 识 码 ： Ｂ 文章编 号 ： １ ０ ０ ４ — ５ ７ １ ６ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ７ ４ — ０ ５
膨胀管技术就是将管柱 （ 包括实体套管和割缝管 ） 下 到井 底 ， 以机械 或 液压 方 法 由上 到 下或 由下往 上 ， 通
展 的 因素也 多种 多样 。 目前 大 多数 油 水 井采 用 ５ — １ ／ ２ ” 套管 ， 而侧 钻 井段 所 采 用的 多为 ３ —１ ／ ２ 套 管 ，
井 眼直 径 受到 限 制 ， 这 既影 响 了井眼 泄 油 面积 ， 也 给后 期 的措 施 作 业 带来 了很 多 困难 。膨胀 套 管 完
膨胀管应用及技术研究
膨胀管应用及技术研究X庄德宝(黑龙江省大庆市第九采油厂新站作业区采油二队,黑龙江大庆 163511) 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 中图分类号:T E 925+.2 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)07—0103—02 膨胀管技术于20世纪80年代晚期诞生于壳牌石油公司[1],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。
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。
后来在割缝膨胀管的基础上又发展出专门用于防砂的膨胀防砂管。
纵向波纹管成本较高,而且不能作为技术套管,只能作为套管补贴用。
因此本文重点介绍实体膨胀管和割缝膨胀管。
1.2 两种可膨胀管的优缺点1.2.1 可膨胀割缝管的优缺点可膨胀割缝管的优点:膨胀性能好,直径可达原来的3倍;驱动力小,容易实施作业;选材要求不太苛刻,可借用常规套管或焊管;成本较低;可用作水平井完井的割缝筛管;可用作防砂筛管。
可膨胀割缝管的缺点:不能用作生产套管,只能用作技术套管或应急套管;不能用顶替方法注水泥固井,只能用平衡塞的方法;机械性能较差,抗内压主要依靠水泥环的强度和质量;为了保证水泥环的厚度,必须扩眼,对水泥浆性能也有特殊要求,一般使用纤维水泥。
浅论多底分支水平井钻井技术及应用
浅论多底分支水平井钻井技术及应用摘要: 分支井指在一个主井眼(直井、定向井、水平井)中钻出两个或多个以上的井眼(定向井、水平井、波浪式分支井)的井；也指在一个垂直井(新井、老井)中侧钻出两个或两个以上井底的井。
如今国内外逐渐加大了对油田开发技术的研究，并探索对不同特征的油井采用不同的开发方法，如针对海相沉积地层的沙特油田采用分支井钻井技术。
分支井钻井技术可以结合地质结构条件和地层岩性特征，在地层内侧钻形成多底分支井眼，以期实现提高油气净产量的目的。
关键词：勘探开发；海相沉积地层；沙特油田；多底分支井分支井是提高油气采收率的一条有效技术途径。
理论上讲分支井可以用于任何类型的油气藏。
在当前的经济发展中，石油资源的开发和利用一直占据重要的地位二沙特油田属于海相沉积地层，对其采用分支井钻井技术，可以通过侧钻形成多底分支井眼，有效降低综合成本，并提高老井利用率，延长老井寿命二沙特多底水平井钻进技术的形成主要分为三种类型，即套管自上而下开窗侧钻多底分支井、套管自下而上开窗侧钻多底分支井、裸眼水平段或大斜度段多次侧钻多底分支井。
1 多底分支水平井钻井技术沙特油田地层主要为中生代和新生代，上部为流沙、白云岩及石灰岩等，下部为石灰岩、砂岩等，根据沙特头天的地层岩性特征，在同一主井眼系统中，采用分支井钻井技术形成多底分支井眼，是比较有效和先进的技术。
多底分支井钻井技术主要存在工序多、工序复杂，容易发生井漏井涌情况。
多底分支井钻井形成方式主要有套管内多次开窗侧钻形成多底井，如套管自上而下开窗侧钻多底分支井和套管自下而上开窗侧钻多底分支井。
另外裸眼水平段或大斜度段多次侧钻多底分支井也属于多底分支井钻井形成方式之一。
（1）按井型分为分支定向井和分支水平井；（3）按钻井方式分为新井预开窗分支井和老井侧钻分支井。
新井预开窗分支井是在地面将套管加工出窗口，然后下入井中并固井，再下入斜向器从预开窗处侧钻分支井的井。
（3）按造斜半径分为四类：长半径分支井、中半径分支井、短半径分支井、超短半径分支井（4）按井眼轨迹分为10类，常用的有3类。
膨胀封隔器在钻井上的应用
部分井段固井的水平井的多 段封隔完井
7. 套管下到位置后，投球并将球循环到球座短节处. 8. 增大循环压力将悬挂器座挂，继续增大循环压力将送入工
具与悬挂器脱开. 9. 上提复合工具至定位短节处. 10. 将下部管外封隔器膨胀座封.
部分井段固井的水平井的多 段封隔完井
11. 上提复合工具至定位短节处. 12. 将上部管外封隔器膨胀座封.
固衬管的套管修补
10. 下压钻柱10,000 LBS 打开套管开孔短节. 11. 建立循环，进行固井作业. 12. 上提管柱关闭套管开孔短节. 13. 在施工压力基础增加 500psi 测试套管开孔短节
的密封性.
固衬管的套管修补
15. 上提管柱 5M. 16. 加压将球从球座短节内切掉. 17. 循环、清洗固井管柱.
跨隔式封隔器结构
下膨胀式封隔器
Tam-J 多次座封封隔器操作示意图
检漏作业
1. 依次组合封隔器、丢手工具、送入管柱. 2. 下入过程按要求循环. 3. 下到指定井深后投球.
检漏作业
4. 加压膨胀座封封隔器. 5. 上提管柱验证封隔器的座封情况. 6. 关防喷器，加压检漏. 7. 卸去环空压力. 8. 打开防喷器. 9. 上提管柱，封隔器解封. 10. 重复4-9步骤可多次作业.
水平井的多段封隔完井
15. 起出下入的复合工具，起钻过程按要求循环. 16. 进行下一步完井作业.
带管外封隔器的双级固井
1. 组合插入式浮鞋. 2. 组合膨胀式管外封隔器、定位短节.
带管外封隔器的双级固井
3. 下入全部套管. 4. 下入TAM复合工具. 5. 进行一级固井.
带管外封隔器的双级固井
带管外封隔器的双级固井
15. 起出复合工具. 16. 钻浮鞋，进行下一步钻井作业.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
膨胀管定位多分支井钻井完井技术与应用任荣权张燕萍（中国石油集团钻井工程技术研究院钻井机械研究所）徐长安陈健（中国石油勘探开发研究院）摘要：本文介绍了多分支井的关键技术和国内外应用情况，介绍了国家863项目膨胀管定位多分支井技术的主要特点、施工工艺和主要工具。
重点介绍了该技术在中国渤海南堡油田NP35-2-A6井上的应用情况。
关键词：多分支井钻井完井膨胀管斜向器一 . 引言多分支井技术是继定向井、侧钻井、水平井技术之后发展起来的在一个井眼里钻出若干个支井的钻井新技术，可以增大泄油面积，提高油井产量，全面减少油藏开发成本。
多分支井的关键技术主要集中在分支井眼与主井眼的分支接口处，其技术水平主要体现在接口支撑、接口密封和支井重入三个方面。
接口支撑是指各分支井眼的完井管柱都要和主井眼的套管相连接，其联接处要具有机械上的整体性，以解决井壁稳定和储层出砂等问题。
接口密封是指将各分支井眼不同压力系统的油气流分隔开，解决分采问题。
支井重入是指各分支井都要与主井眼沟通，实现从主井眼向任一分支井眼重新进入，以满足采油和修井作业的要求。
世界上各大石油公司和专业服务公司在多分支井技术上的竞争就在于实现多分支井连接性、分隔性和可进性等技术上是否更简单实用、更先进可靠。
本文介绍的膨胀管定位多分支井技术具有通径大、支井数目不受限制、支井重入等优点，简化了在主井筒内侧钻多分支井遇到的诸多技术难题。
该技术在中国渤海海上油田成功实施了3口井的作业，初步形成了一整套独具特色的多分支井钻井完井配套工具和工艺技术。
二 . 国内外多分支井技术应用情况多分支井的概念起源于上世纪30年代，而世界上首先开展多分支井技术研究和实践的是50年代初期的前苏联。
上个世纪，多分支井钻探在俄罗斯、北海油田和北美得到广泛应用，并逐步推广到中东、南美、欧洲与亚洲。
到今天多分支井在世界范围内的许多个油田已经创造了五、六千口分支井的应用记录，并日益得到开发商的重视。
目前国外多家石油公司均拥有自己全套的多分支井钻井、完井、开采和分支井重新进入等技术，并可独立对外承担多分支井施工作业。
国外多分支井技术在中国海上油田得到一定程度的应用，如Halliburton 4501TM、Weatherford Starburst TM和Baker HOOK TM多分支井技术在中国南海西江油田先后实施了15口多分支井，包括1口TAML Level 1、1口TAML Level 3、12口TAML Level 4和1口TAML Level 5多分支井[1]。
国内最早开展多分支井钻井技术尝试的是玉门油田1960年在老君庙地区的浅井上进行的，共钻成6口多分支井，均为裸眼完井，其中第1口多分支井共钻了4个分支。
四川油田在1965-1966年间钻成2口多分支井，均为裸眼完井。
从上世纪80年代后期开始，随着定向井和水平井技术的发展和成功应用，国内对多分支井技术的研究工作逐步重视起来，到了90年代后期，许多科研院所开始开展级别水平更高的多分支井技术的研究和应用工作。
近几年来，中国石油勘探开发研究院、辽河油田工程院和胜利油田钻井院利用自己的研究成果分别在国内打了3口、5口和3口TAML Level 4多分支井，这些技术的成功应用标志着我国多分支井技术已经进入新的发展阶段，并在世界分支井技术领域中占有一席之地。
三 . 膨胀管定位多分支井技术简介3.1技术特点“十五”期间，中国石油勘探开发研究院机械所与中海石油研究中心联合攻关，共同承担了国家高技术研究发展计划(863计划)“多分支井完井工具研制”研究项目。
项目组开发了主套管为7″和9-5/8″两个系列的多分支井钻井完井工具和工艺技术，形成了具有独立知识产权的膨胀管定位分支井技术。
关键技术包括：（1）膨胀管定位技术：在分支井技术领域中，率先将膨胀管技术应用于分支井定位，与其他分支井技术相比，主井筒通径最大，施工工艺简单。
（2）膨胀管座挂密封技术：自主研发的膨胀管座挂和金属密封技术，承载能力大、密封压力高、定位安全可靠。
（3）斜向器技术：可回收钻井完井一体化斜向器可完成开窗、钻进、下尾管、固井、套铣和回收等功能，简化了施工工艺，降低了作业难度。
（4）支井固井技术：可旋转尾管丢手固井工具具有旋转钻进的功能，保证了尾管串的顺利下入；具有固井初凝后不起钻挤水泥的功能，提高和改善了窗口乃至整个支井段的固井质量。
（5）套铣技术：解决了固井后斜向器和尾管重叠段套铣和回收一趟钻完成的技术难题，简化了施工工艺，降低了作业风险。
（6）支井重进技术：实现了任一支井的选择性进入，保证了支井采油、修井和油层改造等后续作业能够正常进行。
3.2施工工艺与主要工具施工工艺主要包括刮管、通径、下膨胀管、下斜向器、开窗、下尾管固井、套铣、钻铝堵、下重进斜向器、回收重进斜向器等工序，所使用的主要工具包括定向接头、膨胀管定位总成、轴承短节、斜向器总成、尾管丢手总成、翻板阀、套铣鞋、重进斜向器总成等18种专用工具（见表1）。
表1 主要工序与所使用的专用工具四 . 膨胀管定位多分支井技术应用案例膨胀管定位多分支井技术在渤海海上埕北油田CB-A22井和CB-A10井及南堡油田NP35-2-A6井成功地钻成了3口TAML Level 4分支水平井，取得了显著的经济效益。
本文仅介绍NP35-2-A6井的现场应用情况。
4.1 NP35-2-A6井基本情况该井是一口生产井，共有2个主支井，分别位于不同的油层，每个主支井眼里又侧钻了鱼骨刺井，共有5个水平井底，井身结构示意图见图1[2]。
下部主支井里侧钻了2个鱼骨刺井，形成的3个水平井底处在下部油层里。
上部主支井里侧钻了1个鱼骨刺井，形成的2个水平井底处在上部油层里。
图1 NP35-2-A6井井身结构示意图由于上下两个油层属于同一压力体系，上下主支井完成后可合采生产。
为了弄清各主支井的供产能力，采取了先完成下部主支井，试采求产后再打上部主支井的方式。
下部主支井9-5/8″套管下到下部油层着陆点，8-1/2″钻头加深完成主裸眼和2个鱼骨刺井，主裸眼下7″筛管并用带卡瓦顶部简易防沙封隔器悬挂在9-5/8″套管鞋之上。
下部主支井完成后下电泵试采三个月，日产油稳定在42-145方。
上部主支井从9-5/8″套管开窗后，8-1/2″钻头钻进到上部油层着陆点，下7″套管固井，6″钻头继续加深完成主裸眼和1个鱼骨刺井，主裸眼下4-1/2″筛管并用带卡瓦顶部简易防沙封隔器悬挂在7″套管鞋之上。
上部主支井完成后试采求产，日产油稳定在20-83方。
4.2 NP35-2-A6井上部主支井作业过程4.2.1 刮管作业（1）起下部主支井试采电泵。
（2）下刮管钻具组合：8-1/2″CONE＋弹簧式套管刮削器GX245T＋震击器。
（3）刮管至井深1359m，其中在膨胀管预定膨胀位置932.5m上下30m范围内刮管3次，确保膨胀管膨胀位置刮洗干净。
4.2.2 通径作业由于9-5/8″套管为新套管，下部主支井用8-1/2″钻头钻成，下部主支井下7″筛管之前和起出电泵后分别实施了刮管作业，膨胀管等下井专用工具外径均小于8-1/2″，经甲方、作业方和承包商研究决定，取消通径作业。
4.2.3 下膨胀管作业（1）下膨胀管钻具组合：膨胀管定位总成＋定向接头。
（2）下钻到膨胀管预定膨胀井深932.5m，用固井泵小排量缓慢打压，最高压力10.22MPa，3分钟后压力突然掉零，井口有返出，证明膨胀管膨胀结束。
（3）停泵，上提、下放钻柱0.5m，悬重不变，证明送入工具已脱手；下压20吨，证明膨胀管已膨胀牢固。
（4）对防喷器组试压，万能防喷器试压15MPa×10min合格，闸板防喷器试压15MPa×10min合格。
防喷器试压也检验了膨胀管密对下部主支井的封隔能力，达到了后续工序中上部主支井固井和挤水泥的压力要求。
4.2.4 下斜向器作业（1）下斜入器钻具组合：斜向器＋轴承短节。
（2）下钻至井深931.14m时钻压开始上升，当钻压升至9.5吨突然回零，表明剪切销钉已被剪断，送入工具脱手。
（3）继续下放钻具0.5m，悬重不变，证明送入工具确已脱手。
4.2.5 开窗作业（1）下开窗钻具组合：8-1/2″锥铣＋8-1/2″钻柱铣＋8-1/2″西瓜铣＋振击器＋5″加重钻杆。
（2）下钻至920m，开泵，缓慢下放多次轻压慢放探实斜向器鱼头位置，校深，上提至斜向器顶部以上1m左右，开泵至1600L/min，转速60-70r/min。
（3）缓慢下放至斜向器顶部，开始开窗作业。
初始钻压控制在0.5-1吨，磨铣进尺1m 后钻压提高至0.5-3吨。
磨铣至930.5m，磨铣工具全部进入地层，提高转速上下提放钻具5次反复修整窗口，无明显阻卡。
整个磨铣过程安全顺利，推算窗口长度为4.95m，历时19.0小时，平均机械钻速0.26m/h。
4.2.6 8-1/2″定向钻井作业（1）下旋转导向钻具组合：8-1/2″PDC钻头＋φ171.45mm导向马达（弯接头1.15°）＋φ190.5mm稳正器＋φ171.45mm Ontrack＋φ165.1mm无磁加重钻杆＋φ165.1mm浮阀＋φ165.1mm挠性接头/振击器＋5″加重钻杆。
（2）钻进至1442m，井斜86.7°、方位336°、垂深1101.72m、水平位移498m，已着陆进入上部油层。
4.2.7 7″尾管固井作业（1）下尾管管串组合：简易可钻钻头与浮鞋组合＋7"尾管1根＋浮箍2个＋7"短套管＋承托环＋7"尾管41根＋送球器＋短套管2根＋翻板阀＋变扣＋延伸筒＋尾管丢手总成＋5"钻杆。
为保证尾管串顺利下钻到底、提高窗口处固井质量和安全脱手，所使用的尾管丢手总成具有以下三大功能：具有旋转钻柱的功能；固井与挤水泥通道在井下可切换，具有固井初凝后不起钻挤水泥的功能；具有3种独立的丢手方式：2种液压方式和1种倒扣方式。
（2）下钻到底开泵循环两周，投小球，固井泵送球入座，确认到位后憋压8.5MPa剪切销钉；带压上提管柱0.19m时压力突然掉零，证明丢手工具已经脱手；重新下放管柱至原位置，继续打压12MPa剪切送球器；泵送送球器至承托环，打压至18MPa剪切球座，打通循环，进入正常尾管固井作业。
（3）复合胶塞碰压后上提钻柱11m（翻板阀关闭），循环清洗多余的水泥浆。
初凝2.5小时后注平衡水泥塞6方；起钻至水泥塞顶，循环清洗至返出干净；关闸板防喷器，固井泵间歇挤水泥，累计挤入4.8方，最大挤入压力7.6MPa；憋压候凝；放压，打开防喷器，起钻。
（4）组合8-1/2"钻水泥塞钻具组合，钻进至7"尾管顶部以上2m，起钻。
（5）组合6"钻水泥塞钻具组合，钻水泥塞及尾管附件至浮鞋以上5m。