《膨胀管补贴技术》PPT课件VIP

膨胀管补贴工艺及应用实践 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 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 膨胀管补贴工艺及应用实践 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 RoyalDutchShell 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符合API标准规范L 80 K 55 J 55的材料膨胀实验 为工业应用做好了准备 同年12月 壳牌和哈里伯顿合作组建了环球工艺技术公司 Enventure 专门从事可膨胀套管技术的商业运作 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴技术发展历程 1999年3月在美国德州的休斯顿进行了模拟井下实验 1999年11月在Chevron USA进行了第一次现场应用 目的是裸眼内封堵漏层 胀管长度300米 套管内壁从 193 7mm 75 8in 膨胀到 244 5mm 95 8in 膨胀率达26 到2007年12月Enventure共为全球70家公司作业了636口井 膨胀套管总长超过205000英尺 膨胀螺纹接头7500个 其中2007年一年作业近100口井 目前可进行工业应用 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴技术发展历程 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 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 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133 8 95 8 7 5 套管系列 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 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 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴工艺技术原理 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 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 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 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 膨胀后的螺纹密封技术 等径同步膨胀 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴工艺技术原理 膨胀管补贴工艺管柱结构 膨胀管补贴工艺管柱结构分为内外管柱 各部分组成如下 外管柱组成 浮鞋总成 涨头 膨胀管 悬挂器 内管柱组成 对接器 卡瓦锁紧 张力杆 或小管柱 扶正器 安全接头 管柱至地面 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 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 膨胀管施工工艺技术原理 对井筒处理后 用管柱将膨胀管及其组件输送到预定位置后 在地面用高压泵正注工作液通过油管 连接杆内腔 穿过膨胀头进入膨胀管下部封闭空间 以液体传递压强的特性 迫使膨胀头上行 膨胀管被膨胀头扩径膨胀紧贴在套管壁上产生塑性变形 在高压上顶力的作用下管柱负荷趋向降低 上提管柱到管柱悬重 持续打压并上提管柱 当胀头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 紧贴于套管并锚定与密封 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴工艺技术原理 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 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴工艺技术原理 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 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴工艺技术原理 其它膨胀管应用原理 可膨胀套管的优点是可以封堵任意一个复杂地层 可以从根本上解决多个复杂地层与有限套管程序的矛盾 使复杂的深井能较顺利的钻到目的层 也从根本上解决了大尺寸井眼钻速慢的问题 可膨胀套管技术是勘探开发西部及东部深部油气藏急需的关键技术 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴工艺技术原理 其它膨胀管应用原理 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 井筒处理 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 下膨胀管外管柱总坐于井口 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 从外管内下入内管总成 与膨胀头对接 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 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 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 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 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 井筒膨胀完井处理 目的是对膨胀管下堵接头进行磨铣去除 打通和修整井筒通道 为使补贴后膨胀管的上下端口平滑 规则 采用上下都有刃齿磨鞋进行磨铣修口 膨胀管补贴工艺及应用实践 工艺分析与认识 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 膨胀管补贴工艺及应用实践 工艺分析与认识 3 膨胀管之间丝扣密封是技术关键 长井段封堵需要接多根膨胀管 关键是其丝扣之间的密封 影响丝扣密封的因素有偏扣 未上紧 下钻过程中管柱旋转导致松扣等 此外 丝扣上的过紧会导致膨胀管缩径 致使膨胀器无法通过使施工失败 4 该项技术完善了华北油田套损井修复技术 为华北油田套损井综合治理提供低成本 高修复率的实用技术 对提高油田套损井修复率和利用率有着积极的意义 也为油田后期开发提供了更加广泛的调整空间 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴施工应用示例 封堵和补贴套管 京708井为京11断块 套层系的高产井 含水较高且产夜中含有大量粉砂 遂怀疑套管损坏 根据区域资料以及产液剖面资料分析 236为主要出水层 因此要求用膨胀管技术补贴堵水控砂 减少无效产水 京708井套管补贴堵水施工示例 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴施工应用示例 封堵和补贴套管 1 起出井内全部抽油杆柱和油管柱等 2 下D118mm通井规通井硬探并反冲砂到人工井底 3 下刮削器GX T140对套管进行刮削热洗 对1530 66 1568 80m进行反复多次刮削 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴施工应用示例 封堵和补贴套管 4 定径刮铣 下定径刮铣器位于1537 00m时 开泵循环 泵车排量达到25m3 h 泵压5MPa 稳定 启动转盘 转速达到16r min 待定径刮铣器刀片完全张开以后开始刮铣 缓慢下放钻具 下放速度为0 5m min 负荷在0 0 5t 对井段1539 1563m内壁进行刮铣 每根重复刮铣一次 返出有铁屑 5 下膨胀管柱 按要求的顺序下入膨胀管3根 用安全卡瓦和提升短节将其下入 其中膨胀胀头预先置入最下端的可膨胀管内 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴施工应用示例 封堵和补贴套管 6 下连杆及油管结构 胀头连杆 油管D73mm3根 4m短节 油管下连接杆7 加压与胀头对接 8 试提验证连接牢靠后下油管下管 输送可膨胀管到预定位置1560 725m9 磁定位校深 调整数据 上提油管0 925m 坐井口 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴施工应用示例 封堵和补贴套管 10 打压膨胀 将泵的溢流阀调至50MPa 管线连接好后调节泵使其排量按10L min进行打压胀管 泵压40MPa 在胀管过程中 上提管柱保持悬重 每当负荷降低4 5t就继续上提管柱 泵压稳定在40MPa 如此操作 直到泵压突然降为零 上提管柱负荷为油管柱悬重 无卡阻现象 说明膨胀管补贴堵水施工进行完毕 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴施工应用示例 封堵和补贴套管 11 打通和修整井筒通道磨铣堵头钻具结构 下六棱平底磨鞋D104mm 钻杆D60 3mm的3根 变扣 D73mm钻杆将磨鞋下到1559 47m 开泵循环洗井30min 启动转盘进行磨铣 缓慢加钻压10KN 泵压0 4MPa 转速40r min 排量在20m3 h 当钻进了0 1m时负荷恢复到原悬重 缓慢下放钻具无遇阻现象 上提无卡钻现象 于是上提钻具至磨洗段上部 高速旋转钻具 缓慢下放在磨洗段进行划眼作业一次 旋转10min 停泵起钻 完成修口 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴施工应用示例 封堵和补贴套管 京708井堵水前 日产液57 1t 日产油3 1t 含水94 6 实施膨胀管堵水后 为了对比其效果 采用与之前相同的工作制度 现日均产液46 7t 产液量下降了10 4t 降低了18 2 日均产油3 9t 含水91 5 含水降低3 1 所以说 补贴后降低了液量 而油量增加 其效果明显 膨胀管补贴工艺及应用实践 膨胀管补贴施工应用示例 封堵和补贴套管 雁50 5井套管补贴固砂施工示例 雁50 5井油层套管D139 7mm 2686 33m 生产井段2571 2632m5层20 1m 由于出砂无法生产 关井至2006年04月 设计要求找出套管破损出砂位置 据破损情况用膨胀管工艺封补破损井段 恢复生产 膨胀管补贴工艺及应用实践 1 找套管破损位置 应用PT封隔器验套找漏 找漏证实1347 15m 1356 75m处井段套管试压不合格 在1347 15m 1356 75m处多次坐封打压油套均连通 遂判断此井段套管有纵向裂口 漏失井段在1347 15 1356 75m 2 定径刮铣 下入D124mm定径刮铣器 D73mm钻杆135根 钻铣井段1340 00 1366 82m 正循环洗井一周后提出管柱 3 下膨胀管柱 下D114mm膨胀管2根13 0m D73mm油管142根 每下20根油管 油管灌水一次 4 补贴 第一阶段打压胀管 控制排量10L min 泵压小于38MPa 保持原悬重上提管柱上行1 0m 第二阶段打压胀管 控制排量20L min 泵压小于42MPa 保持原悬重上提管柱 总共上行13 0m 泵压突降 胀管结束 膨胀管补贴施工应用示例 封堵和补贴套管 膨胀管补贴工艺及应用实践 5 下磨铣管柱 下入D105mm专用磨鞋 D60mm钻杆2根 上修口器 D73