亿万奇公司EGT 实体膨胀管技术介绍
膨胀管技术
膨胀管技术及应用一绪论
二国内外技术的研究与应用
1国外方面
2 国内方面
三文章内容
第一章膨胀管的材料分析
1 高品质膨胀管材料的探索
2 不同材料的膨胀管分析
3 一些高性能钢材膨胀管的分析
4胀筛管的基管材料的分析
第二章膨胀管的设计原理及研究
1膨胀管技术机理和研究
2 膨胀管推力理论方面研究
3 膨胀管弹塑性力学分析研究
4膨胀管力学性能和动力方面研究
第三章膨胀管技术发展和应用
1膨胀管加固技术的发展和应用
2膨胀管在钻井过程中的发展和应用
3膨胀管技术在油田开发方面的应用
4膨胀管技术在大港油田中的应用
第四章膨胀管技术的突破和未来
1中国在膨胀管技术的突破2膨胀管技术在中国的未来
一绪论
在传统的油气井钻井作业中,随着井深的增加,下入井眼中的套管层次也在增加,从而使可利用的井眼直径越来越小。
在深井超深井钻井中, 井眼直径的不断缩小有可能导致无法最终钻达目的层。
而膨胀管技术是专门解决这一问题的，实体膨胀管技术是在钻井工程领域发展起来的一项用于钻进过程中充当临时技术套管作用的一项新技术。
随着油田的开采, 油水井套管损坏日趋严重, 介绍了实体膨胀管技术原理及实体膨胀管技术的最新发展方向, 从油田开发这个角度出发, 介绍了该技术在油田开发过程中进行套管补贴、侧钻井完井等多项领域内进行应用的技术优势, 就胜利石油管理局钻井工艺研究院开发的小尺寸实体膨胀管技术在国内石油开发系统中的应用进行了介绍, 该技术的研制成功,
二国内外膨胀管技术的研究和应用
1国外方面。
可膨胀管技术
可膨胀管技术中国石油集团科学技术研究院机械所二00三年十二月目录一、技术简介和用途(一)裸眼系统(二)套管修复系统(三)锚定悬挂系统二、国外研究、应用情况及发展趋势(一)技术发展简史(二)技术发展趋势三、国内研究、应用情况(一)阶段成果(二)研究方向四、结束语可膨胀管技术一、技术简介和用途所谓可膨胀管，就是用特殊材料制成的金属圆管，它具有较好的可延展性，在外力（机械膨胀力）的作用下，其内径和外径均可得到膨胀，内（外）径膨胀率可达到15～30％。
对可膨胀管实施胀管的工艺过程，改变了可膨胀管的组织结构和机械性能，其强度指标得到提高，而塑性指标下降。
通过选择或调整可膨胀管材料、控制膨胀率等技术手段，可在完成胀管过程后获得满成高压容腔，等）,膨胀；随着胀头的轴向运动，整个可膨胀管柱径向均得到膨胀，当胀头达到膨胀管柱上端并最终与管柱脱离后，胀管过程结束。
目前，国外根据该项技术的用途对其进行了分类，构成了裸眼系统、套管补贴系统及锚定悬挂系统三大技术体系。
(一) 裸眼系统裸眼系统的构成及主要用途如图2所示。
目前，该系统主要用于处理井下复杂情况。
在钻井过程中，钻遇有问题的层段时，常常采用提前下套管的技术措施来解决问题。
其结果是，由于打乱了原钻井设计所规定的套管序列，将引起一系列的连带技术问题，甚至影响到最终目的层的钻达。
采用可膨胀管技术的裸眼系统，可在原常用的套管系列间加入一段（或多段）可膨胀管，其机械性能与套管相当。
利用加入的可膨胀管，相当于在有问题的层段提前下入套管，并实施固井，施工过程完成后，井眼通径仅仅缩小两个可膨胀管壁厚的尺寸，从而既达到了处理井下复杂情况的目的，又可保证后续钻井过程的正常进行。
具体方法是，首先采用双心钻头扩眼，其目的是提供足够的井眼直径，既给可膨胀管预留胀管空间，又保证水泥环有足够的厚度。
而后，下入可膨胀管管柱。
可膨胀管管柱主要由下阀座、可膨胀管、密图2封悬挂橡胶、胀头及下放管柱组成。
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。
膨胀管概述及技术研究(DOC)
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。
石油工程技术 井下作业 膨胀管关键技术
一、膨胀管关键技术
1）管材难题（化学成分、性能、热处理状态和尺寸公差）
膨胀前：
要求材料延伸率高，易于膨胀变形（软）
膨胀后：
机械性能达到或接近API
套管水平（硬）管材胀后非对称受压⏹膨胀前后力学性能⏹材料成分分析⏹膨胀压力≤35MPa ⏹胀后机械性能超过J55钢级
薄壁管材塑性形变
2）高性能膨胀锥
◆膨胀锥结构，外形的数值模拟优化
◆激光熔覆金属陶瓷处理，增强抗疲劳性能
◆表面硬度高，本体柔韧性强，抗挤压、耐高温
◆强度及耐磨性，长距离、间断可重复膨胀安全可靠
膨胀螺纹的有限元分析
厚壁膨胀螺纹薄壁膨胀螺纹
3）膨胀螺纹
膨胀螺纹是膨胀管的核心技术之一，是实现长段套损井修复的关键技术。
技术创新：
◆采用特殊连接螺纹，解决了抗拉强度问题。
◆设计了新型螺纹结构，解决了螺纹塑性变形后的密封问题。
◆研制了全新的密封组件，解决了膨胀过程中的耐高压问题。
◆采用特殊的锁定机构，解决了公螺纹胀后回缩问题。
4）膨胀管关键技术—密封与悬挂
设计、试验与优选膨胀管密封与悬挂机构，满足不同井况膨胀管补贴要求。
5）减磨技术
有效减少摩擦，降低施工压力。
同时控制残余应力，防止回缩。
实体膨胀管技术在塔河油旺TK1051井的应用
３ 实 体 膨 胀 管 技 术 应 用
３． 实 体 膨 胀 管 技 术 参 数 １
石炭 系地层压力较高， 井深， 下开次钻井液密度为１ ｇ ． ／ １ ５
ｃｍ 。
，
高工 艺，为石 油工业带 来持续增 长 的经济效益 。
本文将实体膨胀 管技术应用到塔 河油田 Ｔ １ ５ 井，并 Ｋ １ ０
下膨胀管和送放膨 胀管过程 中， 由于实体膨 胀管在膨胀
前抗 外挤 能力 比较低 ，因此必须 时灌 浆。吊膨胀管上钻台时 不允 许使用钢丝绳 ，需要准备 呢绒绳 套，而且上 钻台一定要 慢 ，避 免碰坏 。膨胀管进入 ７ 套管和裸 眼后 ，一定要控制 好下放 速度，特 别是 ７ 悬挂器和套管鞋 处一定要缓慢 下放 。 膨胀 管组合 浮鞋 ＋膨胀器 ＋膨胀管 ＋悬挂器 浮鞋 内组合：
对应 用效果进行 评价 。
对 膨胀管 膨胀后抗挤 强度要求较高 。中 １ ７８ ．ｍｍ 套 ７
管钢级为 Ｐ ０ １ ，壁厚 为 １ ．５ １ ６ ｍｍ，为确 保膨胀 管安全作 ２
业与下开次顺利施工 ，选用亿万奇公司生产的 ① １ ９７ － ３ ｍｍ ×
２ ＴＫ１ ５ 井 基 本 情 况 Ｏ１
Ｃｈｉａ Ｃｈ ｎ ｅ
ｔ ｔ ｊ
实体膨胀管技术在塔河油 田
Ｔ 井的应用 Ｋ １５ ０１
◆ 罗发强 （ 中石 化西 北油 田分公司 新疆 乌鲁木齐 ８ ０ １ ） ３ ０ １
摘 要： 将实体膨胀 管技术应 用到塔河油 田Ｔ ０ １井 ，实现 了裸 眼井钻井技术 与实体 膨胀管技术 的完美结合 ， 创 Ｋ１ ５
地 层压 力当量密 度为 １０ １０ ｇｃ ；②石炭 系地 层易 ．８～ ．９ ／ｍ。
坍 塌掉块，可能存在地层水 ，为平衡其地 应力需要采用密度 为 １３ ．Ｏ～１３ ／ ｍ。 ．２ｇ ｃ 的钻井液 进行抑 制；③奥 陶系地层多 为溶洞裂缝性 ，易发生漏失，若 发生严 重井漏时 ，石炭 系地 层 易发生严 重掉块 ， 发井 内复 杂情况 ；④三开套 管未封隔 引
实体膨胀管补贴工艺的应用
(6)膨胀结束后， 循环洗井作业， 整个膨胀
管可以根据操作方的需要 进行压力测试， 最高
测试压力为 15MPa , 然后起出井内工具。
数童的MetalSkin 短节组成， 补贴管为低 碳钢 管， 膨胀后的性能接近L80, 70D丁晴合 成橡
胶材料覆盖 在管体外璧 上(共3 个) ， 每个合成 橡胶单元的长度约 152mm。 过程分两个 补贴
1. 2. 1 原理
(4)继续膨胀直到膨胀锥 通过第 一个密封
圈。 释放压力进行上提# 试到， M OkN， 如果发 现膨胀管被上提， 马上停止上提测试 (5)膨胀完第一根立柱， 直到钻杆的接头已 高出 钻井平台， 位于合适的卸扣高度， 停泵泄
压。甩悼起出 的钻杆. 接上由壬及高压软管 继续膨胀， 至到膨胀完整个管柱。
内径
12 9 邪
和旋转双动力系 设计加工投球器 统， 等工具.
配要了35 MPa 高压水龙带、通井规、刮管 器 等工具， 满足了 补贴工艺 求 补贴后， 的要 清
水试压 12 . OMPa ,稳压20 分钟， 朴贴合格。
壁 } 厚一
}补 告 贴
外 }7 径1 07.二
内径
95. 25
6 6 }11 ，
实体膨胀管补贴修井技术在江苏油田的应用
第36卷第1期2008年1月 石 油 钻 探 技 术PETROL EUM DRILL IN G TECHN IQU ES Vol 136,No 11J an.,2008收稿日期:2006212203;改回日期:2007212203作者简介:吴福源(1975—),男,广西贵港人,1998毕业于西南石油学院石油地质专业,工程师,主要从事修井技术方面的管理工作。
联系电话:(0514)86744043!现场与经验#实体膨胀管补贴修井技术在江苏油田的应用吴福源 魏增红 柳 涛 张建华 赵广堂(江苏石油勘探局井下作业处,江苏金湖 211600)摘 要:江苏油田为解决油水井套管破漏损坏严重的问题,从美国引进了实体膨胀管补贴修复套管工艺技术。
6井次、7个补贴段的现场应用表明,该修井技术具有工艺简单、补贴后井眼内径变化不大、抗压强度高和密封性能好等优点。
介绍了实体膨胀管补贴修井技术的原理、特点及现场应用情况,并进行了经济效益分析。
关键词:膨胀管;套管补贴;修井;江苏油田中图分类号:TE358 文献标识码:B 文章编号:100120890(2008)0120080203 随着勘探开发的深入,江苏油田油水井套管损坏日趋严重[122],主要损坏类型有破漏、变形和错断3种,其中破漏损坏的井数量最多,占套损井总数的4819%。
以往对套管破漏损坏的治理主要采取下封隔器封漏、挤水泥封漏、常规套管补贴、悬挂小套管和开窗侧钻等方法[3],但均存在有效时间短、一次成功率低、施工工艺复杂、成本高、修复后井眼内径变化大等缺点。
为此,江苏油田2006年4月从美国亿万奇全球技术公司引进了实体膨胀管补贴修复套管工艺技术,经过6井次、7个补贴段的现场应用,证明该项技术不仅工艺简单、成本低、占井周期短,而且补贴后井眼内径变化不大、抗压强度高、密封性能好、补贴长度大(达到数百米),因此具有广泛的应用价值和前景。
1 实体膨胀管补贴修井技术111 技术原理[4]实体膨胀管补贴修井技术是指将特制实体膨胀管下到目的井段后,在井下通过冷挤扩张的方法使实体膨胀管胀大到要求尺寸并紧贴在损坏的套管内壁上,两层套管之间无缝隙,从而达到修补损坏套管的目的[527]。
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28750′ deep
28
6867′ liner
Mud Weight
21
(lb/gal)
14
20 16 12 8
7 4
6 4 2
25 1
50
400o F >100o angle
>20 ppg MW
10 8
Length (ft / 1000)
2002: Operating
Range
75 100
2 3
125
SET on lo-penetration slips 打上微牙痕卡瓦
Launcher 膨胀器
Joint from V-door 从坡板处提起膨胀管
Running the liner 下膨胀管
Lower Safety Sub 下部安全接头
Expansion Assembly 膨胀组件
Tongs 套管钳
What had we done?
940 Job numbers:
installations (updated to
May 2008)
940 到今天为止(2008-5)，成功安装
次/口
Expandable Operating Parameters
膨胀参数
Depth
2007:
35 (ft /1000)
Established ten years ago as a Joint Venture between Shell
and Halliburton 是皇家荷兰壳牌和哈里伯顿于 10年前合资成立的
Enventure Global Technology is based in Houston, Texas and
Inclination
4
Temp
5 (F / 100)
2000: Operating
Range
(degrees)
Overview of SET Technology 实体膨胀管技术概览
Expandable Product Line 膨胀管产品线
Openhole Liner Cased-Hole Liner
9-5/8” or 9-7/8”
7-3/4” 7-5/8”
5-1/2”
Conventional design SET technology
Nested Systems
SET
11-3/4”
11.286” 11.385”
SET
8-5/8”
8.637” 8.762”
SET
7-5/8”
7.946”
SET
5-1/2”
5-1/2 X 7 in. FlexClad System
Spacer Pipe: 5-1/2 in. 7.72 mm, VAM TOP, 140 ID:124.26 Callapse : 8170 psi Burst: 13540 psi
Spacer Pipe: 5-1/2 in. 14.27 mm, VAM TOP, 140 ID:111.16 Callapse : 25690 psi Burst: 25030 psi
Launcher Assembly 膨胀器组装
Casing套管
Connection and Connection Sleeve膨胀接头和膨胀接 头衬套
Connection Sleeve Installation 膨胀接头衬套安装
Anchor Hanger 悬挂器
Connection sleeve
False Table & Slips 小平台和卡瓦
Running and screwing onto lower safety sub
下入安全接头并连接
Launcher 膨胀器
Upper safety sub on innerstring 和内管柱连接的上部安全接头
Lower Safety Sub
13-5/8” 11-3/4” 9-5/8” 7-5/8” x 9-5/8” SET 7”
SlimWell Program优化井深结构
Conventional Plan传统方案
SET Plan亿万奇方案
36” 26” 20”
20” 16” 13-3/8” × 16” SET
16”
13-3/8”
Expansion Assembly 膨胀组件
Float Shoe
The Makeup 组装
Running the Inner String下入内管柱
Running In
the Hole 下入井内
Rig Floor钻机平台
Applications 应用
Range of Products/Applications
Specifications 规格 7 5/8” X 9 5/8” system
• 750,000 lb hanging 悬挂力 • 10,000 psi burst 抗内压 • 4,800 psi collapse 抗外挤 • 15,000 psi differential seal
密封压力差
• 15,000 ft-lbs torsional limit
7-5/8”
6”
* SET values can be found in the Enventure Solid Expandable Tubular (SET™) Systems table, under colum “system size” by: SET OD (chart) x Base casing
is the only company in the world to develop a robust and dependable solid expandable system 亿万奇全球技术公司总部设于美国德州休斯顿，是世界上唯一 一家致力于开发稳定而可靠的实体膨胀系统的公司
Dedicated 100% on Expandable Technology. Enventure has
9-3/8”
7”
5”
SET
13-3/8”
13.632” 14.058”
10.247”
SET
9-5/8”
9.851” 9.880”
SET
7-5/8”
7.544” 7.821”
SET 6”
6.131” 5.795”
SET
5-1/2”
5.351”
Prod Liner
16”
13-5/8” 13-3/8”
11-7/8” 11-3/4”
-Minimal loss of ID
Side Tracks with OHL
- Side track with minimal loss of ID
Open Hole Clad
- Cure Lost Circulation - Prevent Shale-sloughing
Pre-Abandonment
Safety Sub 安全接头
Expansion Cone Float Shoe 浮鞋
Launcher 膨胀器
EX-80 Connection
Expansion Sleeve连接滑套
Cone膨胀锥 Dart
Seat标塞座
Float浮鞋
Stabilizer扶正器
Rupture Disc爆破盘 Transition Nose连接器
4
3
TRIR
2
1.66
1.25
1
0.68
0.57
0 2004
2005
Operators
NAICS 211111
Service Industry
NAICS 213112
2006
2007
Service Industry Our Size
50-249 Employees
Enventure
*Actual values not available from OSHA
Overview of System Components 系统组成部件概览
System Components
系统组成部件:
Anchor Hanger 坐封器
Solid Expandable Tubulars SET™ 实体膨胀管系统
Launcher 膨胀器
Elastomer Segments 密封圈
filed over 300 patents related to expandable technology. 全心致力于膨胀管技术。亿万奇公司已经申请了有关膨胀管技 术超过300项的专利。
Total Recordable Incident Rates
Injuries and Illnesses
13-3/8” 11-3/4” 9-5/8”
7”
11-3/4” 9-5/8” × 11-3/4” SET 9-3/8” 7-5/8” × 9-3/8” SET 7”
Questions问题?
Thanks 谢谢
FlexClad
System裸眼井
System套管井 System套管加固
ห้องสมุดไป่ตู้
Openhole Clad System 裸眼封堵
CHL™ System 套管井系统
The high technology solution for casing repairs. 套管补贴的高科技解决方案
Used by International Oil Companies in 29 countries 被跨国石油公司使用在29个国家
Collapse – 11,600 psi
Computer Modelling for Case #2