膨胀管技术分类和应用
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发布时间：2022-04-23 17:38
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时间：2022-05-01 22:36
膨胀管技术包括两种：一种是实体套管膨胀技术；另一种是割缝管膨胀技术。其中，可膨胀割缝管可用于可膨胀防砂管、裸眼井衬管、可膨胀完井衬管（图3.1）；实体可膨胀管可用于尾管悬挂器和应急套管（图3.2）。实体套管直径膨胀率一般可达10%～30%，而割缝管的直径膨胀率可达到300%。
膨胀管技术主要有以下4个方面的应用。
（1）钻井作业
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，通常的做法是用不同直径的套管封固地层。在这种情况下，需下入多层套管导致最终的井眼很小，还有可能导致不能按计划钻达目的层。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。
当钻井作业需要通过更深的过压地层、枯竭地层或易塌、易漏失地层时，现有的技术是用不同直径的钻头钻进，并以不同直径的套管以套筒的形式层层封固完成。在这种情况下，井越深、套管层次越多，因而要求最初的井眼直径就越大，如果一开直径一定，最终的井眼直径将会更小，这样就有可能钻不到目的层，即使钻至目的层，但井眼太小，满足不了开采及后续修井、增产等重入作业的要求。石油工作者一直在探寻用同一种直径的钻头钻进，以便优质快速、高效地钻达目的层，并用同一种直径的套管完井，可膨胀管技术是向该技术迈进的第一步。
在探井的钻井过程中，为能最终钻至目的层，在井身设计中必须留有套管余地，即必须有应急套管，应急套管上部的井眼或套管直径必须大于应急套管，这样不管应急套管是否用上，其上面部分的钻井费用都增加了。另外，大尺寸井眼耗时长，且相应的钻机设备、钻井液及其他的材料费用耗资大。在目前的钻机及设备条件下，由于钻机的负荷等条件的*，很难钻达更深的目的层，可膨胀管技术为向更深的地层钻进提供了强有力的技术保障，同时由于井眼直径相对较大，可将探井就地升级为生产井。
图3.1 膨胀管裸眼系统
图3.2 膨胀管悬挂系统
（2）完井作业中
扩大完钻时井底的井眼直径，有利于完井作业，可是在实际的钻井过程中，随着井眼的不断加深，不得不下多层套管，使完钻井眼直径太小，满足不了完井作业、采油作业和修井作业的要求。应用套管膨胀技术，套管长度增加了，但套管内径并没有减少多少，因此它可以钻达比预计还要深的目的层。膨胀管柱的直径大于常规尾管串结构的直径，便于将探井转变为具有经济效益的生产井。同时膨胀管技术与防砂技术相结合，可提供一套更灵活的完井方式。膨胀管完井方式最大好处就是对于井壁有很好的支撑，可以用于分支井完井、水平井裸眼完井、欠平衡井完井。割缝筛管防砂完井可以替代砾石充填完井。
（3）采油、修井作业
采用膨胀管完井方式的油井，不但井底井眼的直径较常规井眼大，能为生产管柱的下入提供良好的条件，而且井眼的裸露面积大，能提高油井的产能。在油田的开发后期，套管损坏井越来越多，膨胀管技术为套管损坏治理提供了新的方法。它可以修补数百米的套管，这对于大段套管被腐蚀的井有特别的意义。另外该技术还可以用来封堵炮眼和漏失层。该技术与常规的套管补贴技术相比，井眼内径的减小很少，因而受到油公司的青睐。
（4）其他
膨胀管柱可用作尾管悬挂器，比常规尾管加上封隔器更简单、经济。在作业过程中，膨胀某一小段尾管而不是让整个尾管都膨胀，就可以形成尾管悬挂器。膨胀尾管悬挂器集尾管悬挂器和尾管上部的密封的功能于一身，减少尾管顶部注水泥作业，同时，可以延长故障间隔时间，减少维修费用。膨胀尾管悬挂器坐放后，因环空剖面小，可以增大内部的有效流动面积。作为一种实心结构，在坐放过程中及工作期间可以防止环空泄漏。统计数据表明，多达45%～60%的常规悬挂器在坐放后都会产生这种泄漏。
可膨胀管技术共性作用主要包括：①减小井眼锥度，增加套管长度，使井深处的套管或尾管具有尽可能大的内径；②为各种钻井环境提供经济有效的应急方案，减小过早弃井的可能性；③维修和加固井下现有的套管，并可封堵用常规方法无法封堵的射孔和套管泄漏处；④为后续作业提供作业空间。同时，可膨胀式割缝管还可用于水平井完井筛管和出砂地层的防砂筛管，而可膨胀式实体管还可用做尾管悬挂器。
