记忆合金套补技术推广

1、形状记忆合金套管补贴技术,采油工程技术研究院 井况技术研究室,油水井套管因腐蚀穿孔、螺纹失效、破裂等造成套漏，直接影响正常生产。对于这种套漏井，往往采取机械式堵漏（封隔器卡堵）、水泥浆及添加剂等化学剂堵漏。由于这些堵漏措施施工成功率低、投入成本高，且需反复施工堵漏，因此，国内多个单位相继开展了套管补贴工艺技术的研究与推广应用。,一、目的意义,目前，国内外一般采用金属树脂波纹复合管补井，利用锥状压头挤压复合管，扩张封堵漏失处，但压头撤离后由于复合管发生回弹，在外压作用下发生渗漏，从而使补贴失败，降低了套管补贴的成功率。,形状记忆合金在一定条件下变形，被加热至一定温度后，其形状可自动恢复到变形前的

2、原始形状。 我们利用记忆合金的这种特性增加补贴管密封部位的密封性。从而提高套管补贴的成功率。 因此，开展该项研究具有重要意义。,早在六十至七十年代，玉门等油田就进行过套管补贴技术的研究和试验，采用的是水力胶筒式挤胀工具，耐压较小、补贴长度较短，且成功率低。国外50年代开始研究应用套管补贴技术，初期也是采用胶筒进行粘贴，后来发展了水力机械式胀贴工具，提高了补贴成功率，增大了补贴长度。,二、国内外现状,1990年中原油田从美国HOMCO公司引进了全套51/2套管的水力机械胀贴波纹管补贴工具，1991年-1994年间进行了十几井次的试验，部分井获得成功，初期效果较好，但有效期短，分析原因波纹管强度太

3、低，井底压力迫使波纹管收缩，从而使井筒漏失。从1995年以来，该工艺整套装置基本闲置。,近年来，华北油田等完善了水力机械膨胀补贴技术，补贴管两端采用可膨胀金属，中间采用小套管。该工艺在华北、大港进行了一些试验，工艺基本合理，用在低压油井效果较好，但对注水井仍然存在膨胀力不够，密封失效等缺点，大面积推广需进一步完善。,研究内容,新型套管补贴工具 记忆合金补贴管柱的研制 特制密封环与密封材料的研制 双向液压楔入膨胀工具的研制 井下加热装置与工艺技术 无氧燃烧加热装置的研制 加热工艺技术的研究,51/2套管,41/2套管,上膨胀头,形状记忆合金,可膨胀金属,橡胶密封环,下膨胀头,记忆合金补贴管柱示意

4、图,记忆合金膨胀环的研制,形状记忆合金及分类 形状记忆合金的特性及应用 记忆合金产生记忆效应的本质 Fe基形状记忆合金的特点 记忆合金膨胀环的制作,定义：发生变形后，经适当过程，其形 状能够恢复到变形前形状的的合金。 分类： 按记忆类型单程、双程、全程。 按合金成分NiTi基、Cu基、Fe基。 按恢复方式热恢复型、磁恢复型、电 场恢复型、光恢复型。,特性：形状记忆合金具有形状记忆效应。也 就是说用形状记忆合金做成的物品 （零件），发生变形后（几何尺寸变 化），经适当过程（例如加热），其 形状（几何尺寸）可恢复到原来形状 （尺寸）。 应用： 国防卫星、飞船、飞机、潜艇等。 医疗心脏支架、骨科固定

5、、齿科娇正等。 工业管接头、防松螺母、超高压容器、 热机、魔力水车、存储器等。 日用品工艺品、眼镜架、智能风扇、 服装、防伪商标百叶窗等。,从相变上讲： AMA 从晶体结构上讲： 面心立方密排六方面心立方 从晶体缺陷上讲： 亚结构整体移动。,价格便宜： NiTi基300万500万； Fe基2030万。 单程记忆： 特别适用于紧固件。 成分可调： 可根据用途制成不同的合金。,采用专门研制的高强度、耐腐蚀的铁基形状记忆合金制成一定尺寸的记忆合金膨胀环，经一系列的训练工艺，使记忆合金膨胀环记忆恢复后，其外径大于补贴套管扩张座封后的内径。,液 压楔入膨 胀工具工 作 原 理 图,套 管,上接头,外缸套

6、,内缸套,密封圈,上膨胀金属,41/2套管,剪钉,下膨胀金属,下胀头,记忆合金上胀头,1、下入整体管柱； 2、打压，靠液压动力座封工具加压，产生两个大小相等方向相反的作用力，分别作用在上、下锥体上，使衬管两端的金属锚挤压后变形、膨胀，密封衬管两端和套管的环形空间，最终将衬管锚定在套管内壁上； 3、补贴后由丢手机构实现动力座封工具与补贴部分的分离。,补贴工艺过程,记忆合金上胀头,补贴工艺过程,1、下入整体管柱； 2、打压，靠液压动力座封工具加压，产生两个大小相等方向相反的作用力，分别作用在上、下锥体上，使衬管两端的金属锚挤压后变形、膨胀，密封衬管两端和套管的环形空间，最终将衬管锚定在套管内壁上；

7、 3、补贴后由丢手机构实现动力座封工具与补贴部分的分离。,记忆合金上胀头,补贴工艺过程,1、下入整体管柱； 2、打压，靠液压动力座封工具加压，产生两个大小相等方向相反的作用力，分别作用在上、下锥体上，使衬管两端的金属锚挤压后变形、膨胀，密封衬管两端和套管的环形空间，最终将衬管锚定在套管内壁上； 3、补贴后由丢手机构实现动力座封工具与补贴部分的分离。,1、下入固体燃料加热器管柱； 2、投棒； 3、加热、记忆合金膨胀； 4、提出加热管柱。,加热再膨胀工艺,加热再膨胀工艺,1、下入固体燃料加热器管柱； 2、投棒； 3、加热、记忆合金膨胀； 4、提出加热管柱。,补贴长度516m 补贴部位耐压35MPa以上 补贴后套管内径100mm 下井深度4000mm 有效寿命3年,技术指标,套漏井 错断井打通道后实施套管补贴 封堵误射层、漏失层、调整层,应用范围,室 内 试 验,记忆