侧钻井膨胀套管完井技术及应用.pdfVIP

74 西部探矿工程 2013年第 11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257000) 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 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 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：TE257文献标识码 ：B 文章编号：1004—5716(2013)11—0074—05 膨胀管技术就是将管柱 (包括实体套管和割缝管) 向上完成膨胀过程，膨胀机理如图1所示。 下到井底，以机械或液压方法 由上到下或由下往上，通 过拉力或压力使管柱发生永久塑性变形，从而达到使 井眼或生产管柱 内径扩大的目的 。该技术可广泛应 用于钻井 、完井和修井等作业过程。 目前 ，膨胀管技术的理论和应用研究已经取得了 很大的进展。练章华等人对膨胀套管的实物实验模拟 和数值模拟开展了大量研究，奠定了应用的理论基 础 。陈功剑等 (2009)对膨胀套管的膨胀进行了变形 有限元分析睛。在应用方面，胜利油田则进展较大 ，结 合油田实际，开展了多次地面和井下模拟试验，得到了 多次成功的应用 ]。 1 膨胀套管完井技术机理及主要性能 1．1 膨胀套管完井技术机理 膨胀套管的力学机理是通过对钢管冷扩径来达到 井下所需要的内外径尺寸。方法是利用坐放装置将膨 胀套管下入井 内，然后通过机械或液压方式使膨胀锥 受压或受拉从管柱中通过，根据金属的塑性变形原理 通过冷变形使膨胀套管塑性变形从而扩大到所需要的 图1膨胀套管膨胀机理示意图 内外径尺寸，同时保持应力在极限屈服强度之下，使管 1．2 膨胀套管主要性能 柱 内径永久胀大 ]。 膨胀套管的材料要满足膨胀过程中的力学性能， 膨胀套管的底部有一个 “起动装置”，包含一个膨 即具有 良好的塑性变形能力，从而使管体在膨胀时变 胀锥 ，内管柱的高压流体到达压力室推动膨胀锥从下 形均匀。实验表明，管体膨胀后长度收缩3％--4％，壁 收稿 日期：20I3一()3一()5 第一作者简介 -- 、 (汉族)，山东东营人 ，工程师，现从事石油钻井、采油工艺方面的研究丁作。 2013年第 11期 西部探矿工程 75 厚减少3％--6％，因此 良好的塑性变形能力将使管体在 使可膨胀套管达到塑性变形同时保持应力在极限屈服 变形后的力学性能均匀稳定，使膨胀过程顺利进行，避 强度之下。目前胜利油田使用的钢材膨胀后屈服强度 免出现因塑性差异而管体破裂。同时，管体在膨胀后 为400MPa，抗拉强度为470MPa，延伸率20％，弹性模 封隔地层也应具有足够 的屈服强度、抗外挤强度和抗 量为 199～20lGPa。目前胜利油田已开发的膨胀套管 腐蚀性能 卜]。 性能指标见表1。 因此，膨胀管材料选择原则：低屈强比、高延伸率， 2 膨胀套管完井技术的应用