膨胀管补贴技术
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套管补贴技术与应用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
锥 上 行至 膨 胀管 上端 时 ， 油套 连 通 ， 泵压 下 降 ， 膨 胀 管完成 整体膨 胀 ， 紧贴 于套 管 ， 通过 管外 的密封 件 实现膨 胀管 与原 井套 管的密封 和锚定 ， 达 到修 补套漏和 封堵炮 眼 的的 目的。 ２ ． ２ 膨胀 管 结构 膨 胀 管管柱 主要 由下封 头 、 膨 胀器 、 连接 杆 、 膨胀 管 、 密 封环 、 油管、 打 压 接头 等部 分 组成 （ 见 图 １） ， 其 中膨 胀器 是 由膨胀 管尾 和膨 胀锥 组成 。
２ ． ３ 膨 胀管 技术指 标
①可膨胀管膨胀施工压 力 ￣ ＜４ ５ Ｍｐ ａ ； ②修复后 ， 补贴
段 通 径 为 巾１ ０ ３ 一 １ ０ ８毫 米 ；③ 修 复 后 补 贴 段 密 封 压
１油 田目前生产 现 状 ２ ． ４ 膨 胀管 的优 点与 缺点 随着 油 田开发 的逐渐 深入 ， 大港油 田的开发 已进入高含 ①膨胀管可满足长短井段 的补贴需求，连接简便。 ② 水期 ， 堵水 、 堵 漏的 需求也越 来越 多 ， 部 分油 水 井 由于腐 蚀 、 通 过 金 属 对 金属 密 封 ，接触 面 整 合 良好 ，两 层 套 管 间无 井筒 压力变化 、 不规范 的生产 方式造成油 层套管 的穿孔或破 缝隙。 ③膨胀管补贴套管 ，对漏失部位进行有效封堵的同 损， 套 变井 的数 量在逐 年增 加 ， 另外 有部 分油 水井在投 产 不 时也加固了老井套管 ，提高 了套管的抗外挤强度。 ④膨胀 久就 出现套管 漏失 的问题 ， 采用下 封隔器 、 化 学堵 漏等 常规 管 串两端 的密封 橡胶 件具 有 耐压 、 耐高温、 耐 腐蚀 等 特性 ， 性堵漏 、 修补工艺都存在 明显不足 ， 已不能满足生产需 要。 可保 证较 长 的有效 期 限。 油 田堵 水 技 术是 增 加 油 田的 可采 储 量 和 提 高 油 井产 缺 点 由于 在 套 管 中又 加 入一 层 套 管 ， 使 原 井径 尺 寸 量 的重 要措 施 之一 ， 我 国最 早使 用 水泥 浆堵 水 。后来 发 展 缩小， 影响 了下入 的油 管及 井 下工 具 的尺 寸 ， 给冲 砂 、 下完 为油基 水泥 、 活性稠 油 、 树脂 聚合 物 。 井 管柱 、 打捞、 钻塞 等 施工 带来 不便 ， 比如 油管 过补 贴 井段 ６ ０年 代采 用 封 隔器 卡堵 出水层 和 使 用化 学堵 水 剂 封 时， 接箍 两端 要车 有倒 角 ， 以 防卡阻 。 堵 。７ ０年代 这项 技术有 了迅速 发展 ， 特别 是水 溶性 聚合 物 ３ 膨 胀工具 在 油 田堵水 中应用 以来 ， 使 化学堵水 技术 向前迈进 了一步 。 膨 胀 工具 最主 要 的是 膨胀 锥 ， 目前 膨 胀锥 主要 分 为 固 近 年来 又 出现 了衬 管补 贴技 术 进行 堵 水 ， 与 以上 的技 定 式和 变 径式 两种 ， 膨 胀锥 在 作业 时将 受 到很 大 的界 面压 卒 术相比， 它具 有很 强 的选择 性 、 准确性、 可靠 性和 井 眼 的畅 力， 因此在 设计 、 制造 膨胀锥 的时候 需 要考 虑机 构 形 式 、 材 通 性 。所 以从 修 井 的角度 来讲 ， 这 项技 术 更具 有推 广性 和 质 和 润滑 等 问题 ，要 求 制造 的膨 胀锥 具 有足够帆 的强 度 、 耐 ｍ 段 ， 搬 ｍ ｍ ； ｌ 实用性 。 冲击性 、 耐 磨损 、 耐腐 蚀 等。补 贴 结束后 用 ２ ７ ／ ８ 油 管 内 堵 漏 方式 与分类 ： 径 打捞 矛 （ 长度 大于 １米 ） 打 捞底 堵 ， 完成 施工 。 封 隔 器堵 漏 ： 对油 层 以上 套 管 漏失 有 一 定 作 用 ， 对 浅 ４ 现 场应 用 实例 层 井 套 漏 有 良好 的效 果 ，但 对 于 深 井及 油 层 内 的 出 水 无 井号 ： 枣９ ０ — １ ２井 效 。 由于 受 生产 管柱 蠕 动和 工具 承 受能 力 的影 响 ， 也 会 使 基本 情 况 ： 封隔 器在 使用 一定 的周 期 内失效 。 化 学堵 漏 ： 施 工难度 大 ， 井别： 油 井 人 工 井底 ： ２ ８ １ ２ ． ４ ３ ｍ 生产 井段 ： ２ ４ ４ ５ ． ０ — 有郊 期有 一定 局 限 ， 施 工 中必须连 续施 工 ， 有一定 风 险。 ２４ ７３． ３ｍ 套 管补贴 技 术 ： 漏失井段 ： １ ７ ３ ２ ， ２ ３ ｍ一 １ ７ ４ ４ ２ ． ９ ７ ｍ， １ ８ ５ ２ ． ６ ９ ｍ一１ ９ ２ ６ ． ０ １ 修 复补贴适 用的井 况包括 套管腐 蚀孔 洞、 穿 孔、 破裂 裂 纹、 破 裂裂缝 、 螺纹失 效、 误射 孔补救 等。 这种井 况下 的补 贴
锥 上 行至 膨 胀管 上端 时 ， 油套 连 通 ， 泵压 下 降 ， 膨 胀 管完成 整体膨 胀 ， 紧贴 于套 管 ， 通过 管外 的密封 件 实现膨 胀管 与原 井套 管的密封 和锚定 ， 达 到修 补套漏和 封堵炮 眼 的的 目的。 ２ ． ２ 膨胀 管 结构 膨 胀 管管柱 主要 由下封 头 、 膨 胀器 、 连接 杆 、 膨胀 管 、 密 封环 、 油管、 打 压 接头 等部 分 组成 （ 见 图 １） ， 其 中膨 胀器 是 由膨胀 管尾 和膨 胀锥 组成 。
２ ． ３ 膨 胀管 技术指 标
①可膨胀管膨胀施工压 力 ￣ ＜４ ５ Ｍｐ ａ ； ②修复后 ， 补贴
段 通 径 为 巾１ ０ ３ 一 １ ０ ８毫 米 ；③ 修 复 后 补 贴 段 密 封 压
１油 田目前生产 现 状 ２ ． ４ 膨 胀管 的优 点与 缺点 随着 油 田开发 的逐渐 深入 ， 大港油 田的开发 已进入高含 ①膨胀管可满足长短井段 的补贴需求，连接简便。 ② 水期 ， 堵水 、 堵 漏的 需求也越 来越 多 ， 部 分油 水 井 由于腐 蚀 、 通 过 金 属 对 金属 密 封 ，接触 面 整 合 良好 ，两 层 套 管 间无 井筒 压力变化 、 不规范 的生产 方式造成油 层套管 的穿孔或破 缝隙。 ③膨胀管补贴套管 ，对漏失部位进行有效封堵的同 损， 套 变井 的数 量在逐 年增 加 ， 另外 有部 分油 水井在投 产 不 时也加固了老井套管 ，提高 了套管的抗外挤强度。 ④膨胀 久就 出现套管 漏失 的问题 ， 采用下 封隔器 、 化 学堵 漏等 常规 管 串两端 的密封 橡胶 件具 有 耐压 、 耐高温、 耐 腐蚀 等 特性 ， 性堵漏 、 修补工艺都存在 明显不足 ， 已不能满足生产需 要。 可保 证较 长 的有效 期 限。 油 田堵 水 技 术是 增 加 油 田的 可采 储 量 和 提 高 油 井产 缺 点 由于 在 套 管 中又 加 入一 层 套 管 ， 使 原 井径 尺 寸 量 的重 要措 施 之一 ， 我 国最 早使 用 水泥 浆堵 水 。后来 发 展 缩小， 影响 了下入 的油 管及 井 下工 具 的尺 寸 ， 给冲 砂 、 下完 为油基 水泥 、 活性稠 油 、 树脂 聚合 物 。 井 管柱 、 打捞、 钻塞 等 施工 带来 不便 ， 比如 油管 过补 贴 井段 ６ ０年 代采 用 封 隔器 卡堵 出水层 和 使 用化 学堵 水 剂 封 时， 接箍 两端 要车 有倒 角 ， 以 防卡阻 。 堵 。７ ０年代 这项 技术有 了迅速 发展 ， 特别 是水 溶性 聚合 物 ３ 膨 胀工具 在 油 田堵水 中应用 以来 ， 使 化学堵水 技术 向前迈进 了一步 。 膨 胀 工具 最主 要 的是 膨胀 锥 ， 目前 膨 胀锥 主要 分 为 固 近 年来 又 出现 了衬 管补 贴技 术 进行 堵 水 ， 与 以上 的技 定 式和 变 径式 两种 ， 膨 胀锥 在 作业 时将 受 到很 大 的界 面压 卒 术相比， 它具 有很 强 的选择 性 、 准确性、 可靠 性和 井 眼 的畅 力， 因此在 设计 、 制造 膨胀锥 的时候 需 要考 虑机 构 形 式 、 材 通 性 。所 以从 修 井 的角度 来讲 ， 这 项技 术 更具 有推 广性 和 质 和 润滑 等 问题 ，要 求 制造 的膨 胀锥 具 有足够帆 的强 度 、 耐 ｍ 段 ， 搬 ｍ ｍ ； ｌ 实用性 。 冲击性 、 耐 磨损 、 耐腐 蚀 等。补 贴 结束后 用 ２ ７ ／ ８ 油 管 内 堵 漏 方式 与分类 ： 径 打捞 矛 （ 长度 大于 １米 ） 打 捞底 堵 ， 完成 施工 。 封 隔 器堵 漏 ： 对油 层 以上 套 管 漏失 有 一 定 作 用 ， 对 浅 ４ 现 场应 用 实例 层 井 套 漏 有 良好 的效 果 ，但 对 于 深 井及 油 层 内 的 出 水 无 井号 ： 枣９ ０ — １ ２井 效 。 由于 受 生产 管柱 蠕 动和 工具 承 受能 力 的影 响 ， 也 会 使 基本 情 况 ： 封隔 器在 使用 一定 的周 期 内失效 。 化 学堵 漏 ： 施 工难度 大 ， 井别： 油 井 人 工 井底 ： ２ ８ １ ２ ． ４ ３ ｍ 生产 井段 ： ２ ４ ４ ５ ． ０ — 有郊 期有 一定 局 限 ， 施 工 中必须连 续施 工 ， 有一定 风 险。 ２４ ７３． ３ｍ 套 管补贴 技 术 ： 漏失井段 ： １ ７ ３ ２ ， ２ ３ ｍ一 １ ７ ４ ４ ２ ． ９ ７ ｍ， １ ８ ５ ２ ． ６ ９ ｍ一１ ９ ２ ６ ． ０ １ 修 复补贴适 用的井 况包括 套管腐 蚀孔 洞、 穿 孔、 破裂 裂 纹、 破 裂裂缝 、 螺纹失 效、 误射 孔补救 等。 这种井 况下 的补 贴
石油工程技术 井下作业 套损井修复技术(膨胀管应用)
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
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
膨胀管补贴技术在滴西17高压气井中的应用
为 １５ ／ ｍ。 ． ｇ ｃ 。为防止 发生水 淹 产 层 ， 要对 原 有 的 出
简单 、 挂能力 强 、 封 可靠 、 度 高 、 用寿命 长等 悬 密 强 使 特点 ， 先后 在克 拉玛 依 油 田十 多 口井 进 行 了损坏 套
水层 ３１． ００ ０～３ １．ｍ 和射孔层 ３ １． ３２ ．ｍ ０６０ ５９０～ ５６０
接密封的完整性及抗压 ， 抗拉强度的特性在设计上 膨胀管连接方式为无接箍连接 ， 下接头为母扣 ， 上接
头为公扣 ， 接头为本 体的延续部分。实行顺 茬膨胀 保证 了膨胀 前 、 胀过 程 、 胀后 丝扣 的密封 和连接 膨 膨
强度 。
挤封点及上部套管的可能性。
采用 水 泥 对 ３ １． ００ ０—３ １． ｍ 及 ３ １ ． ０６ ０ ５ ９ ０～
对 ３ １ ． ３ １ ． ｍ段 层 位进 行 挤封 施 工 ， 挤 吸 ０ ０ ０～ ０ ６ ０ 试
１ 实体膨胀管技术特点
膨胀管的工作原理参见文献［ — ］在此不再 １ ３， 介绍 ， 技术 特点如 下 。 其
１实体 膨胀 管补 贴 套 管 ， 漏 失 部 位 进 行 有效 ） 对 封 堵 的同时也加 固 了老 井 的套 管 ， 提 高套 管 的抗 并
高、 补贴长度长等诸多优点 ， 新疆 油田滴西 １ ７井为了开发新层位 的需要 ， 已开发层 位和出水层位进行封堵 ， 对 尝试 了
高压气井 中使用膨胀管补贴技术 ， 并取得 了很好的效果 ， 对油 田开发增产节资 ， 起到积极有效 的作用 。 关键词 ： 实体膨胀 管 ； 高压气井 ； 管修 复 套
作业挤 注压 力 的提高 ， 达到地 层破 裂压力 后 ， 泥浆 水
它在管 串膨胀 前 ， 胀 过 程 中和 膨 胀后 均 能 保 持连 膨
简单 、 挂能力 强 、 封 可靠 、 度 高 、 用寿命 长等 悬 密 强 使 特点 ， 先后 在克 拉玛 依 油 田十 多 口井 进 行 了损坏 套
水层 ３１． ００ ０～３ １．ｍ 和射孔层 ３ １． ３２ ．ｍ ０６０ ５９０～ ５６０
接密封的完整性及抗压 ， 抗拉强度的特性在设计上 膨胀管连接方式为无接箍连接 ， 下接头为母扣 ， 上接
头为公扣 ， 接头为本 体的延续部分。实行顺 茬膨胀 保证 了膨胀 前 、 胀过 程 、 胀后 丝扣 的密封 和连接 膨 膨
强度 。
挤封点及上部套管的可能性。
采用 水 泥 对 ３ １． ００ ０—３ １． ｍ 及 ３ １ ． ０６ ０ ５ ９ ０～
对 ３ １ ． ３ １ ． ｍ段 层 位进 行 挤封 施 工 ， 挤 吸 ０ ０ ０～ ０ ６ ０ 试
１ 实体膨胀管技术特点
膨胀管的工作原理参见文献［ — ］在此不再 １ ３， 介绍 ， 技术 特点如 下 。 其
１实体 膨胀 管补 贴 套 管 ， 漏 失 部 位 进 行 有效 ） 对 封 堵 的同时也加 固 了老 井 的套 管 ， 提 高套 管 的抗 并
高、 补贴长度长等诸多优点 ， 新疆 油田滴西 １ ７井为了开发新层位 的需要 ， 已开发层 位和出水层位进行封堵 ， 对 尝试 了
高压气井 中使用膨胀管补贴技术 ， 并取得 了很好的效果 ， 对油 田开发增产节资 ， 起到积极有效 的作用 。 关键词 ： 实体膨胀 管 ； 高压气井 ； 管修 复 套
作业挤 注压 力 的提高 ， 达到地 层破 裂压力 后 ， 泥浆 水
它在管 串膨胀 前 ， 胀 过 程 中和 膨 胀后 均 能 保 持连 膨
膨胀管补贴技术
密封橡胶 膨胀管膨胀后补贴套管示意图
一、实体膨胀管应用技术
与国外产品比照
悬挂
产品 性 能
装置 工艺
项目 橡胶 抗内压 抗外压 启动压力 耐蚀 壁均匀度 胀头特点
悬挂方式
洗井方式
ZP-05膨胀管
ZP-08膨胀管
国外同类产品
牢固硫化于本体
牢固硫化于本体
易开裂
＞50MPa
＞50MPa
＞30MPa
≥35MPa
使用后改进磨鞋
使用后普通国产磨鞋
二、套磨铣技术
〔二〕磨铣管柱和参数的优选
二、套磨铣技术
• 不同井况条件下的磨铣参数以及管柱组合的 优磨化铣施工管柱和参数优化
•通过选择井况信息〔井深、井斜角、落物的
尺寸及材质等〕，软件计算选择最优钻压、转
速等参数，推荐最优的磨铣管柱组合〔包括扶
正器和加重钻杆安放位置〕。优化的管柱组合
• 耐内压：≥50MPa
一、实体膨胀管应用技术
明416井膨胀管锚定开窗工具现场试验
地质要求：该井地质要求侧钻换井底，设计侧钻
开窗位置1350m，方位51.8°，水平位移300m。
下膨胀管锚定器：下入深度1350m，陀螺定 向，定向键槽方位51.8°，膨胀定位施工最
施 高打压35MPa，膨胀管定位器座挂成功。 工 简 下导斜开窗一体化工具：导斜器插入膨胀管 况 锚定器，方向键进入定位导向键槽并锁紧，
加深井底：
一、实体膨胀管应用技术
〔三〕膨胀管悬挂器
一、实体膨胀管应用技术
1、悬挂器现状
➢ 常规卡瓦式悬挂器 ➢ 特点：坐封压力低，制造简单。 ➢ 缺乏：① 端口不密封导致水泥返高不到位。 ➢ ② 卡瓦悬挂力小，存在管柱下滑风险。 ➢ ③ 端口内通径小〔86mm〕，作业易碰挂。
中石油膨胀套管补贴新技术
保障生产安全
膨胀套管补贴新技术能够提高井下 套管的安全性能，减少井下事故的 发生，保障石油生产的安全。
对未来技术发展的建议
01
02
03
加强研发力度
鼓励企业和研究机构加强 膨胀套管补贴新技术的研 发力度，不断探索新的材 料、工艺和设备。
推广应用
积极推广膨胀套管补贴新 技术的应用范围，提高其 在石油工业中的普及率。
减少环境污染
膨胀套管补贴技术能够减少油井的泄漏和溢油事故，从而 减少对环境的污染。
该技术能够降低油井的生产成本，从而减少生产过程中的 废弃物排放，进一步减少环境污染。
03
中石油膨胀套管补贴新 技术的实施情况
技术应用范围
适用于各种规格和材 质的油管、套管和钻 杆等管道。
适用于陆地和海洋油 气田的开发。
培养专业人才
加强膨胀套管补贴新技术 领域的人才培养，为技术 的进一步发展提供人才支 持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
首先对受损管道进行清理和预处理，然后将膨胀套管放置在 受损部位，通过加压或加热使膨胀套管扩张，最后对修复部 位进行检测和验收。
技术的发展历程
起源
膨胀套管补贴技术起源于20世纪末， 最初是为了解决石油和天然气管道的 修复问题而研发的。
发展
现状
目前，膨胀套管补贴技术已经在国内 外的管道修复工程中得到了广泛应用， 为各类管道的安全、高效运行提供了 有力保障。
05
中石油膨胀套管补贴新 技术的未来展望
技术发展趋势
高效化
随着技术的不断进步，膨胀套管 补贴新技术将更加高效，能够更 快速、准确地完成套管补贴作业，
提高生产效率。
智能化
未来，膨胀套管补贴新技术将更 加智能化，通过引入人工智能、 机器学习等技术，实现自动化决 策和智能控制，减少人工干预和
膨胀套管补贴新技术能够提高井下 套管的安全性能，减少井下事故的 发生，保障石油生产的安全。
对未来技术发展的建议
01
02
03
加强研发力度
鼓励企业和研究机构加强 膨胀套管补贴新技术的研 发力度，不断探索新的材 料、工艺和设备。
推广应用
积极推广膨胀套管补贴新 技术的应用范围，提高其 在石油工业中的普及率。
减少环境污染
膨胀套管补贴技术能够减少油井的泄漏和溢油事故，从而 减少对环境的污染。
该技术能够降低油井的生产成本，从而减少生产过程中的 废弃物排放，进一步减少环境污染。
03
中石油膨胀套管补贴新 技术的实施情况
技术应用范围
适用于各种规格和材 质的油管、套管和钻 杆等管道。
适用于陆地和海洋油 气田的开发。
培养专业人才
加强膨胀套管补贴新技术 领域的人才培养，为技术 的进一步发展提供人才支 持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
首先对受损管道进行清理和预处理，然后将膨胀套管放置在 受损部位，通过加压或加热使膨胀套管扩张，最后对修复部 位进行检测和验收。
技术的发展历程
起源
膨胀套管补贴技术起源于20世纪末， 最初是为了解决石油和天然气管道的 修复问题而研发的。
发展
现状
目前，膨胀套管补贴技术已经在国内 外的管道修复工程中得到了广泛应用， 为各类管道的安全、高效运行提供了 有力保障。
05
中石油膨胀套管补贴新 技术的未来展望
技术发展趋势
高效化
随着技术的不断进步，膨胀套管 补贴新技术将更加高效，能够更 快速、准确地完成套管补贴作业，
提高生产效率。
智能化
未来，膨胀套管补贴新技术将更 加智能化，通过引入人工智能、 机器学习等技术，实现自动化决 策和智能控制，减少人工干预和
热采井膨胀管补贴技术试验研究
１ 不 锈 钢 环 密 封试 验
由于 目 前 国 内 油 田 大 多 数 热 采 井 为 １ ７ ８ ７． ｍｍ （ ７英 寸 ） 管 ， 此 试 验 采 用 标 准 ０ ７ ． 套 因 １ ７ ８ｍｍ
井口 ］ 。普通膨胀管补贴大多使 用橡胶作 为悬挂密封
介质 ， 热采井注 蒸汽 的平 均温度 在 ３ ０℃左 右 ， ２ 甚至
（ ７英寸 ） 套管作 为膨胀 管补贴 套管 。使 用 Ｏ ４ １ ７ｍｍ ×７ ５ ｍｍ 膨 胀 管 、 １ １ ｍｍ 膨 胀 锥 补 贴 ０ ７ ． ． ｏ ４ １７ ８
Ｉ —ｉｎ ， ｄ Ｙｉ ａ ｇ ＨＡＮ ｅ— ｅ ＺＨＡＮＧ — ｉ ＬＩＴａ ， ｌ Ｗ ｉ ， ｙ Ｌｉ ｎ， ｏ ＣＨ ＥＮ Ｑｉｎ ＧＡＯ ａ ｇｑａ ｘ ａ ｇ， Ｘｉｎ — ｉｎ
（ ｓａ ｃ ｎｔｔ ｔ ｆ Ｐｅｒ ｌｕ Ｅｘ ｌｒ ｔｏ ｎ ｖ ｌｐ ｎ ， ｉｉ ｇ １ ０ ８ Ｃ ｉａ Ｒｅｅ ｒｈＩ ｓｉ ｅｏ ｔｏｅ ｍ ｐ ｏ ａｉｎａ ｄ Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔ Ｂｅｊｎ ０ ０ ３， ｈ ｎ ） ｕ
ｓｓ ａ ｃ ｎｄ ｓ ａ ｉ ａ ａ ｌｔｅ ｅ ｅ ａ ｈｉｖ ｄ， ａ ｎｇ ｔ ｅ ｇｒ ｕｎ ｉｔ ｎ ｅ ａ ｅ ｌ ｎｇ ｃ ｐ ｂｉｉｉｓ ｗ ｒ ｃ ｅ ｅ ｌｙｉ ｈ ｏ ｄｗｏ ｋ ｆ ｒｔ ｎ ｓ ｒａ ｉａ ｉ ｒ ｏ ｈｅ ｉ ｄｕ ｔｉ ｌｚ ｔｏｎ ｏｆ
油 田开发进入 中后期后 ， 井下套管 损坏数量 日益 增多， 对油气 田开发造 成严重影响 。随着 膨胀管套 管 补贴技术 的不断成 熟 ， 项技术 在 修井 、 井 作业 中 该 完 得到了广泛的推 广和应 用 。中国石 油勘探 开 发研究
究 了不锈钢 、 敷焊 、 铜 铜环嵌 焊 等几种 悬 挂和 密封 结
石油工程技术 井下作业 常规膨胀管补贴
常规膨胀管补贴
1补贴原理
对套损井段进行整形或磨铣处理后，用油管将膨胀管柱下至需要补贴修复的井段。
在地面用高压泵向油管内打压，膨胀管发射腔内压力达到一定数值后，膨胀锥推动膨胀管膨胀并与油管一起上行，当膨胀锥上行距离超过膨胀管柱长度时，油套连通，泵压下降，膨胀管完成膨胀且紧贴基础套管内壁，达到锚定、密封与修复套管的目的。
最后起出油管，钻通或打捞出膨胀管底堵完成套管补贴作业。
2应用范围
套管变形、错断、补贴修复
漏失、腐蚀井补贴加固修复
封堵射孔段，封堵层系
高温热采井套管修复
斜井水平井套管修复
出砂井套管修复
修复套管同时修补水泥环
气井套管修复
常规膨胀管修复套损井施工工艺包括井眼准备、通径、定径刮管、膨胀补贴、钻磨底堵五个步骤。
单井施工时间一般2-3天，实际施工时间有所差异。
3技术优点
施工工艺简单，前期打通道—定径刮削—通井规验证—打压膨胀补贴—钻磨底堵或捞底堵—试压验收，以1000米井深为参照施工期只需2-3天。
修复后内通径大，以5-1/2″套管为例补贴后套管内径可达108mm。
膨胀管材材质可靠，膨胀后管材级别达到或接近套管N80钢级。
悬挂能力强，抗拉力超过60T。
密封可靠，补贴后抗内压≥55MPa，环空密封≥25MPa，可按特殊需求定制，可满足油田日后压裂酸化要求。
井眼准备下膨胀管打压胀管打捞或磨底堵胀管完成
施工完成。
油水井套损打通道与膨胀补贴技术
通 井规 至 ９ ０５ ｍ处加压 ３ Ｋ ６ ．７ ０ Ｎ通过 ，上提有卡钻现象 。
第 四步 ：打铅印，为了确定套管最小通径 。下 ｃ ４ ｍｍ ｐ ８ １ 铅 印至 ９ ０５ ｍ处打 印，印痕分析为套管错 断，变形处最大 ６ ．７
通径 １８ ３ ｍｍ。
２ 套管 损坏 井 的处理
２ １ 打 通 道 ．
根据铅 印印痕可 以判断分析 出所检查套管 内径的变化 ， 检查出套管变 形裂缝大 小情况 ， 搞清事故的性质及处理的难 易程度，为处理井 下事 故提供较准确 的依据 。
１ ３ 测 井 探 视 ．
第二步 ： 胀管 ， 了修复变形段套管。分别下 ｃ ３ｍｍ、 为 ｐ ４ ｌ
，
，
ｐ３ ｍｍ、 ｑ ３ ｍｍ、ｃ ４ ｍ １６ ） ８ １ ｐ ０ ｍ、ｃ ４ ｍｍ 梨 形 胀 管 器 在 ｌ ｐ ２ １
５ 经 验及 不 足
深 度 ：９５ｏ ６ ． ５．￣９ ７ ｍ ０
跃 Ｉ５６ Ｉ － 井和跃 Ｉ８１ 井补 贴施 工数据对 比如表 ３ Ｉ ．０ 所示 。
表 ３ 跃 Ｉ５ ６井和跃 Ｉ８ １ 井 补贴 施工 数据 对 比表 Ｉ－ Ｉ－ｏ 井 号 补 贴井 段 补 贴压 力 上提 悬重 施工 风险
原井筒是否完好 ，以免开窗 ，造成井下事故。
磨铣 的步骤如下 ：先用铣锥 ，后用 磨鞋 ，再用 复合铣锥 ＋ 铣柱＋ 钢性扶正器 。 每一个直径的工具都要按照 以上步骤逐 次进行施工 ， 直到用与膨胀管相同尺寸的通井规通井 时不遇
阻、遇卡为止 。
膨胀管补贴时 ， 为保证 施工， 下井管柱必须使用 新油管，
方可 开 启 转盘 磨铣 ，在 最初 处 理 时 ， 钻压 控 制 在 ５ Ｎ 内 ， Ｋ
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膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴技术发展历程
• 国内于1999年开始观注这项新技术及其应用，在技术调研的同时，开展 了技术预研工作。 • 2000年完成了概念性实验，即用一种φ 219×12的管材实现了内径膨胀 率20%。 • 利用有限元方法完成了膨胀机理分析。 • 研究确定了膨胀套管对材料性能、管径与壁厚的基本要求。
7”
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
6
其它膨胀管应用原理
切削量： 70m3 泥浆/水泥量：
7”
切削量：
230m3 泥浆/水泥量： 445m3 使用的钻机大
5”
133/8” 95/8”
150m3
使用的钻机小
7”
使用可膨胀套管技术预计节约钻井费用在50%以上。
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
套管
膨胀管2
膨胀锥 膨胀管尾 下接头
膨胀管补贴工艺技术原理
6
其它膨胀管应用原理
常规钻井中是将13”、9”、7”、5”不同尺 寸的套管逐次下入井中，从井口到目的 层的尺寸是逐渐缩小的。带来的问题是 当未能回接到井口时，产生井内台阶， 造成下入工具困难。 工程结果有可能因为有限的套管程序达 不到目的层。
• 2003年在大庆 进行了首次施 工。 • 至目前据不完 全统计，套管 修复施工已达 到300口井。
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
膨胀管补贴工艺是一种机械膨胀装置集合体, 靠液体压
力推进, 下井的膨胀管管件通过膨胀锥体或心轴推进产生冷
拔一样的塑性变形, 达到扩大膨胀管管径形成密封的目的。
主要用于封堵漏失层和高压水层、封隔破裂带、修补损坏套
管和封堵已射孔套管。补贴长度不限, 可封堵连续补孔层位,
具有耐压能力高、有效期长的特点。
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
1 膨 胀 管 一种由特殊材料制成、具有良好塑性 的金属钢管，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，以满 足不同工艺的要求 ; 同时，在冷做硬化效
前
言
膨胀管分为割缝膨胀管和实体膨胀管。
割缝膨胀管主要用于封隔复杂层段、防砂。
实体膨胀管主要用于修补套管和进行多分支井、单一井径 油井的完井等。 膨胀管在堵漏、修复、防塌和防砂方面为钻井和井下作业 提供了一种新的方法和手段,可使用膨胀管来减小上部井眼尺寸, 以节省井口设备、钻井液、循环时间、水泥、钻头等费用 , 有 较高的推广价值。
对接膨胀头
加压对接膨胀头
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴施工程序-封堵和补贴套管
4
连接安全接头下入管柱至目的深度
调整连杆长度
装配密封接头,调整调节环与膨胀管适配(位置及紧密度)
连接安全接头+校深定位短节 连接送井管柱依次下入管柱至目的层附近
中途遇阻可采取循环等方法解除,切不可大力上提
坐井口
将最后一根膨胀管下入后坐于井口 连接膨胀螺纹
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴施工程序-封堵和补贴套管
3
从外管内下入内管总成,与膨胀头对接
下连接杆总成
依次下入连杆(小直径高强度油管或钻杆),下带与膨胀头相配 的对接密封头
探试膨胀头
:加压探试并依据连杆深度确定位置到达膨胀头
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
4
膨胀管补贴工艺管柱结构
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
4
膨胀管补贴工艺管柱结构
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
5
膨胀管施工工艺技术原理
高压流体 送井管柱 密封环 膨胀管1 膨胀接螺纹
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
2 膨胀管材料特性
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
3 膨胀管核心技术
1.膨胀管材技术（包括管材化学成份、 性能、热处理状态和尺寸公差 控制标准） 膨胀管材料性能要求材料延伸率高， 易于膨胀变形，膨胀变形后机械性能基本 达到普通套管水平。 2.膨胀管连接技术（膨胀螺纹技术）
1.膨胀管补贴是一项新颖的套管堵漏、封堵工艺技术。与其他补 贴工艺相比具有实现长段、整段密封, 能保持较大的通径, 同时具 备加固套管、防止出水段套变恶化加剧等优点, 施工工艺简单, 可 实现长井段封堵, 实用性强, 在修复套管、堵漏、防塌和防砂方面
提供了一种新的方法和手段。
2.井筒清理、处理是不可缺失的工作。膨胀管补贴施工要求 井筒畅通, 需进行通井、热洗、刮削、定径刮铣等井筒前期处理, 为膨胀管顺畅下入提供保证, 也为封堵后密封创造条件。
应下，管材强度和刚性得到提高，膨胀变
形后的机械性能达到API套管钢级的同等水
平。
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
2 膨胀管材料特性
当金属材料受到的应力超过材料的屈服 极限应力时 , 塑性变形开始 , 应力增大 , 变 形不再随应力呈线性增加 , 解除应力时材料 保持变形后的形状。达到强度极限应力时 , 材料最终破坏。膨胀管基于金属材料这一特 性 , 选择了一个膨胀区间 , 即膨胀管膨胀过 程中 , 使应力始终保持在材料的屈服点以上 合理的范围 , 使其适度的膨胀 , 避免材料的破 坏,如图
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴施工程序-封堵和补贴套管
6
试压检验
试压目的是检验可膨胀管连接之间的丝扣密封性以及与套管之 间的密封性 膨胀补贴管之间的丝扣连接密封性检验,可在实施补贴时在胀头上
行到补贴管最上边暂停,稳压观察进行检验
膨胀补贴管与套管的密封直接井筒试压验证。对于上部有打开的层位, 则使用封隔器试压验证.
通 井
套管刮削
定径刮铣
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴施工程序-封堵和补贴套管
2
下膨胀管外管柱总坐于井口
依据需要封堵补贴层段长度, 考虑一定 附加量确定膨胀管的长度 将带有导向式浮鞋总成及内置膨胀头+膨 胀管下入井内, 依次接入一定量的膨胀 管继续下入 下入膨胀管
确定长度
下外管总成
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
2 膨胀管材料特性
膨胀管是一种由特殊材料制成的具 有良好塑性的金属钢管, 膨胀管材料性 能要求材料延伸率高, 易于膨胀变形, 变形后机械性能基本达到普通套管水平, 即膨胀变形后达到API标准N80钢级水平. 在井下通过机械或液压的方法使膨胀管 在直径方向上膨胀10~30%左右, 同时, 在冷做硬化效应下提高自身刚性
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膨胀管补贴施工程序-封堵和补贴套管
5
打压膨胀施工,边打压边上提管柱
采用物理等测井方法校正深度位置
调整管柱, 使膨胀管位置对准封堵补贴层段 正循环井液,投球关闭膨胀器底部接头 打压并提管柱,胀管,至泄压悬重恢复正常,即为膨胀结束 当膨胀管中间有接头时,在打压中间停留稳压观察 提出管柱+安全接头+调节短节+连杆+膨胀头等管件
• 通过对近十种样管的筛选，优选出二种管材，（00Cr19Ni10和20G）实 现了预定的膨胀率，膨胀后管材机械性能接近N80套管水平，可进行工 业应用。
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴技术发展历程
• 开发了膨胀变 形后达到API标 准J55钢级水平 的膨胀管材， 可用于13 3/8”、 9 5/8”、7”、5 ½”套管系列。
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
提
纲
膨胀管补贴技术发展历程 膨胀管补贴工艺技术原理 膨胀管补贴工艺施工程序 工 艺 分 析 与 认 识
膨胀管补贴技术发展历程
• 可膨胀套管技术是上世纪90年代初由壳牌公司（Royal Dutch Shell） 提出来的。 • 1993年壳牌公司在挪威的海牙（Hague）完成了第一次概念性实验：利 用一种用于汽车防撞区的材料，套管之间采用焊接方式，实现了内径膨 胀率22%~24%。 • 1998年开始研究螺纹连接技术，于9月完成了膨胀变形后管材性能仍然
5”
133/8” 95/8” 7”
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践
膨胀管补贴工艺技术原理
6
其它膨胀管应用原理
• 可膨胀套管技术的最终目标是实现使用同一尺寸套管代 替原来的多层套管成为可能。实现一种小尺寸套管钻到 底的目标，使复杂的深井能较顺利的钻到目的层，最大 限度降低钻井工作量，预计可以使钻井成本下降 30～50%。 • 可膨胀套管技术应用将使传统的井身结构发生重大变革， 实现钻更深的直井和更长的大位移井，更经济地到达储 层。
膨胀管补贴施工程序-封堵和补贴套管
1
井筒处理
验证套管的完整性及畅通情况, 同时对管柱进行试压, 验证油管的密 封性和完好程度, 以满足后续的高压施工。 刮削器, 对套管内壁进行清理, 并进行热水洗井, 以便更好的清理和 清除套管内的油污、硬蜡和铁锈、垢、毛刺等, 保证膨胀管能顺利下 到预定深度。 工具见下图,用循环液作为驱动刮削片伸缩的媒介迫使刮削片与套 管充分接触, 以更彻底的清除套管内壁的毛刺、铁锈和垢等, 从而 更有效的确保可膨胀管与套管的密封性。
膨 胀 管 补 贴 工 艺 及 应 用 实 践