膨脹套管用密封接頭設計

1、膨脹套管用密封接頭設計一、膨脹套管膨脹套管是用高延展性材料制成的套管，入井后，通過井下管件，在膨脹錐體推進作用下逐漸產生塑性變形，使其內徑和外徑均得到膨脹，達到擴大管徑的目的。目前外徑膨脹率最大可達到30%。膨脹管分為割縫膨脹管和實體膨脹管。實體膨脹管主要用于封隔復雜井段，防止地層垮塌，減小井眼尺寸、減少套管層次，還用于套管補貼、建井、多分支井和單一井徑油井的建井。割縫膨脹管主要用于封隔復雜層段、代替常規割縫襯管和防砂。由于膨脹篩管緊貼

2、井壁，可防止井壁垮塌，提高防砂效果，結合膨脹套管、管外封隔器使完井方式更加靈活。解決了密封不可靠、錨定力小、加固后通徑小的問題，并可實現長井段加固。早在1990年初，荷蘭皇家Shell公司就開始了對膨脹套管技術的可行性研究，主要集中在管材實現膨脹變形的可能性研究，之后開始尋求既能實現管徑膨脹變形、又能在膨脹變形后符合API標準要求的管材和（膨脹）螺紋連接兩個方面。Shell公司還研制了膨脹接頭和膨脹螺紋接頭。1993年在挪威海牙進行了第

3、一次概念性試驗。1993年~1998年，開始對該項技術進行深入系統的研究工作，工作重點主要集中在管材和連接方式的研究上。對膨脹套管提出的要求是，既滿足脹管工藝要求，盡可能降低脹管壓力；脹管后其性能又要符合API標準對套管的要求，以達到工程應用的水平。石油管材油井系統公司專門研究完井用的膨脹防砂網技術。威德福公司1999年9月收購了石油管材油井系統公司，收購后，威德福公司繼續投資以便使這種技術迅速投入市場。膨脹防砂網的許可證屬于殼牌國際公

4、司，殼牌公司的膨脹防砂網技術處于世界領先地位并取得了數項專利。同時，殼牌公司已與幾家公司合資繼續開發實體膨脹管。貝克公司、哈里伯頓公司正與威德福公司合作把膨脹防砂網技術推向市場。目前，擴管錐和旋轉擴管方法的使用使實體膨脹管技術在膨脹管懸掛器、套管內襯裸眼井襯管和鉆井尾管等領域得到進一步的發展。對膨脹管懸掛器來說，使用了兩種技術以便在膨脹管和套管間產生壓配合。實體膨脹管在增加膨脹管與井壁的間隙、降低波動壓力和抽吸壓力（當地層的孔隙和破裂壓

5、力接近時這兩種壓力對地層影響比較大）方面具有優勢。然而，膨脹管懸掛器最基本的優勢浮鞋的設計進行了改進，使之在用磨銑總成進行鉆出作業時更加有效，同時為尾管膨脹確定最佳泵排量。通過使用758in958in可膨脹尾管，在枯竭油砂層鉆成812in擴大的井眼，并下入7in常規生產尾管，克服了使用常規技術，套管和井眼尺寸收縮較大的問題，解決了孔隙壓力和裂縫梯度等引起的鉆井問題，同時降低了鉆井成本。在南得克薩斯，為了將幾個壓力衰竭油砂層隔開，并盡量使

6、達到總深的井眼尺寸收縮最小，應用了可膨脹尾管，但沒有達到預期目的。同樣，為了解決深水鉆井邊際利潤低的問題，在墨西哥灣7790ft的超深水區，安裝758in978in可膨脹尾管系統，也沒有獲得成功。但是，這些嘗試為可膨脹管技術在工程和應用方面提供了有益的學習機會，從而可以改進可膨脹管系統，為鉆井業提供更加經濟有效的產品。眾所周知，常規套管是逐級地往下延伸的，下一級套管必須從上一級套管穿過，而且下入后套管尺寸不變，因此越下一級的套管直徑越小

7、。在鉆井過程中，可能出現意外的地質條件，從而需要增加套管級數，這樣最終可能會導致無法鉆達較深處開采豐富的油氣資源，或者即使能夠鉆達目的層，但由于套管級數增加導致了最終油管尺寸減小，從而無法獲得經濟可行的油氣產量。隨著勘探開發越來越多地進入深層復雜地層，鉆井技術面臨著前所未有的挑戰。解決的辦法之一是一開始就鉆很大的井眼，這樣就為后面的應急處理留有余地，并保證最終的油管尺寸足夠大，其缺點是鉆大井眼所需成本高，且最后可能發現本來不需要那么大的

8、井眼。而膨脹管技術為解決這一問題提供了一個新的解決途徑。二、技術現狀目前國外提供膨脹套管技術服務的公司有Evevture公司、Halliburton公司、BakerHughes公司、Weatherfd公司等。2003年7月，WldOil組織對膨脹套管技術進行評估，主要包括三部分：膨脹管技術現狀、測試和開發的新技術、膨脹管未來。其中六家公司提交了可市場化的膨脹管技術及新工具的數據，這六家公司分別為TIW、BakerOilTools、REA