可膨脹管技術(shù)在石油工業(yè)中的應(yīng)用

可膨脹管技術(shù)在石油工業(yè)中的應(yīng)用

0井段可膨脹管應(yīng)用技術(shù)自1998年以來，這家公司在國外投入大量人力資源，研究了可滲透鉆孔技術(shù)（ess）技術(shù)的預(yù)防和沙炮。目前，可滲透管技術(shù)已經(jīng)從地面擴(kuò)展到海洋，甚至海洋。無論是裸眼井還是固井井，在不同的井中進(jìn)行鉆孔和井壓，效果良好，有擴(kuò)大應(yīng)用的趨勢?？膳蛎浌芊譃榭膳蛎浉羁p管和實(shí)體可膨脹管兩大類。本文將綜述這兩種可膨脹管技術(shù)的近期發(fā)展概況。1割縫管膨脹能力的提高可膨脹割縫管有一系列串聯(lián)的,互相交錯的軸向割縫。在膨脹作業(yè)過程中錐形膨脹工具被推入篩管使篩管膨脹?？膳蛎浐Y管的膨脹能力取決于割縫管材料、割縫的布縫方式,割縫尺寸以及膨脹工具的大小。膨脹后割縫管的直徑可高達(dá)原始直徑的2倍,長度縮短約2%?？膳蛎浭礁羁p管(EST)是一種金屬-巖石膨脹技術(shù),主要應(yīng)用在以下三個方面:可膨脹防砂管(ESS)、裸眼井襯管(ABL)、可膨脹完井襯管(ECL)。1.1防砂體系的使用效果可膨脹防砂篩管技術(shù)由于其操作簡單,防砂可靠性高,已經(jīng)在工業(yè)中得到較廣泛的應(yīng)用。小直徑設(shè)計(jì)使可膨脹篩管能夠在各種不同的裸眼井使用,甚至能夠在高彎曲井和水平井中使用。可膨脹式割縫管主要包括三個部分:割縫中心管、中間過慮層和保護(hù)外套。在膨脹作業(yè)過程中,錐形膨脹工具被推入篩管,使可膨脹管膨脹,中心管和保護(hù)外套結(jié)合在一起緊貼井壁,從而達(dá)到要求的篩管外徑,消除了篩管和井壁之間的環(huán)隙空間?？膳蛎浄郎昂Y管的主要優(yōu)點(diǎn)有:①能夠提供較大的過流面積,降低篩管堵塞和腐蝕的幾率;②操作簡單;③比一般的防砂篩管具有更大的內(nèi)徑,改善了井中尤其是水平井中流體的流動狀態(tài),同時易于下入修井工具;④在裸眼井中,能夠消除篩管和井壁之間的環(huán)隙空間,因此可穩(wěn)定井壁,減少砂的移動,降低出砂幾率。應(yīng)用實(shí)例S.W.Ampa油田(文萊)是許多薄砂層疊加和被頁巖分隔的結(jié)構(gòu)。許多油藏都有出砂的現(xiàn)象,且大多砂巖層裸眼完井防砂難度較大。在裸眼井中用鹽水進(jìn)行驅(qū)替時頁巖垮塌導(dǎo)致礫石填充完井防砂的失敗。井徑儀測井表明,隨裸眼時間增長,頁巖段的井徑增大而砂段的井徑縮小。位于休斯頓的貝殼勘探與開發(fā)技術(shù)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室做了大量的防砂實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明可用膨脹防砂篩管進(jìn)行防砂作業(yè)。S.W.Ampa油田SWA-290井防砂面臨的問題:①在油藏長2000ft(1ft=0.3048m,下同)的水平井井段,形成鐘形剖面;②水平段經(jīng)過四個含砂帶,鉆井液壓降速度達(dá)4kPa/m,13000kPa時地層壓力失去平衡;③不同的砂層需要采取相應(yīng)的區(qū)域分隔措施;④頁巖分隔砂層的井眼直徑為6ft;⑤表皮因子低;⑥生產(chǎn)套管直徑為958958ft,舉升管為5ft時,井眼清洗難度較大。文萊貝殼石油公司在2001年5月14~16日期間成功地將1841ftESS/EIS管柱下入到SWA-290井中直徑為6ft的水平井段。使用錐形膨脹工具使ESS膨脹,膨脹后外徑為5.8ft;使用柔性膨脹工具使ESS膨脹,膨脹后的外徑最高可達(dá)6.25ft。兩種膨脹工具從井中取出方便,而且膨脹后管柱沒有彎曲;計(jì)算出套管/鉆桿的摩擦系數(shù)為0.14,比以前降低了44%。1.2地層內(nèi)地層漏失的控制在鉆探更深的過壓地層、枯竭地層或易塌易漏地層時,現(xiàn)在的技術(shù)是采用不同直徑的鉆頭,并以不同直徑的套管層層封固完成。所以,井越深,套管層次越多,井眼直徑就越大;反之,如果直徑一定,最終的井眼直徑就越小,這就有可能鉆不到目的層或者即使鉆到目的層,但井眼太小,滿足不了開采及后續(xù)修井、增產(chǎn)等作業(yè)。水泥固封可膨脹割縫襯管是一種可使井眼直徑不變的金屬-巖石膨脹技術(shù),可以克服上述的一些問題。應(yīng)用實(shí)例阿曼Fahud油田地質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜。Fahud油田某些井在鉆進(jìn)過程中會穿過NatihA、C和E含油層。地層出現(xiàn)虧空時,就會發(fā)生鉆井液漏失現(xiàn)象。NatihA和C含油層下是D5頁巖,在鉆經(jīng)D5頁巖時,鉆井液的壓力梯度為0.55psi/ft時可以保持井眼穩(wěn)定。在D5頁巖下套管終點(diǎn)深度前7ft處時,Natih含油層可能發(fā)生漏失現(xiàn)象。漏失發(fā)生后,鉆井液的重量下降,水竄入井中,會導(dǎo)致D5頁巖層垮塌從而卡住鉆桿,井眼損失。傳統(tǒng)辦法是下入另外一根套管分隔D5頁巖層,增加套管設(shè)計(jì)尺寸以保持穿過目的層井眼直徑不變。這就必須將通過NatihA、NatihC和D5頁巖層的812812ft的套管換成12141214ft套管,從而增加總費(fèi)用和鉆井時間。這就必須考慮一種替代方案——使用Weathford公司的ABL水泥固封可膨脹襯管技術(shù),可膨脹襯管膨脹后的內(nèi)徑比以前使用的套管的內(nèi)徑大。實(shí)踐表明,ABL能夠使套管鞋下面的井眼保持穩(wěn)定。在D5頁巖層使用ABL后,可膨脹管使D5頁巖層和鉆井液分隔,從而降低鉆井液的重量。1.3用可膨脹管完井襯管缺失地層封井技術(shù)目前的可膨脹完井襯管技術(shù)已經(jīng)可以部分取代常規(guī)的割縫管完井技術(shù)、射孔完井技術(shù)。該技術(shù)能夠加固井壁,選擇性分隔開采,降低井眼直徑。具有優(yōu)點(diǎn)如下:①提高油田產(chǎn)量;②在一些油田,大井眼可以提高過流面積,因此產(chǎn)量也就越高;③提高新老油井的開采期限;④通過向井眼中下入分隔器可進(jìn)行選擇性堵水;⑤適用范圍廣,井眼直徑從312～912312～912in(1in=25.4mm,下同)之間都可使用可膨脹襯管完井?？膳蛎浲昃r管尤其適用于側(cè)鉆井過程中水泥固井和射孔完井困難時采用。應(yīng)用實(shí)例2001年9月埃尼-阿吉普公司最先在意大利南部西西里島的Ragusa油田成功使用可膨脹完井襯管完井。水突破油藏中的裂縫網(wǎng)時油井開始出水。裸眼完井很難下入?yún)^(qū)域分隔工具進(jìn)行堵水作業(yè),需采用可膨脹管技術(shù)?？膳蛎浌芡昃夹g(shù)的原理是在可膨脹管外套上一些橡膠圈,膨脹后緊貼地層井壁。管上的膨脹橡膠圈具有耐壓、耐高溫、耐腐蝕等特性,可以保證其較長時間的有效期限。中心管直徑范圍在278～512278～512英寸之間。Ragusa油田使用可膨脹管技術(shù)后含水量大幅下降。2膨脹頭產(chǎn)生的非織造材料實(shí)體可膨脹管基本原理是基于油氣井筒內(nèi)的金屬管材冷擴(kuò)徑技術(shù),通過機(jī)械擠脹的方法對下入井筒內(nèi)的管柱進(jìn)行徑向膨脹,使其發(fā)生永久塑性變形,最終發(fā)生永久機(jī)械變形,從而達(dá)到增大套管內(nèi)徑,“節(jié)省”井徑的目的。用來使套管產(chǎn)生永久變形的工具是膨脹頭(或錐體)。具體講是利用施加在錐體兩端的壓差或直接用機(jī)械推力或拉力迫使膨脹頭從套管中穿過,從而達(dá)到擴(kuò)張?zhí)坠艿哪康?。壓差可以通過位于套管內(nèi)與膨脹頭相連的鉆柱泵入液體產(chǎn)生,而機(jī)械力則需拉或壓鉆柱即可產(chǎn)生。膨脹頭通過套管時,使套管鋼材所承受的應(yīng)力超過了其彈性極限進(jìn)入塑性變形階段,當(dāng)然須保證不超過鋼材的破裂極限。膨脹管的強(qiáng)度和斷裂性能隨著膨脹管在膨脹過程中長度和厚度變化而變化。目前實(shí)體可膨脹管主要應(yīng)用是尾管懸掛器(ELH)和應(yīng)急套管。這兩種方法都是金屬-金屬膨脹技術(shù)。2.1尾管懸掛器及尾管分隔器可膨脹尾管懸掛器,比常規(guī)尾管懸掛器和尾管上封隔器更簡單、經(jīng)濟(jì)。膨脹時,其驅(qū)動頭不是讓整個尾管膨脹,而僅膨脹一小段(約33ft)來形成尾管懸掛器,同時,這一小段尾管還充當(dāng)尾管上的分隔器?？膳蛎浳补軕覓炱骱臀补苌戏指羝飨啾?可膨脹尾管懸掛器可延長平均故障時間,減少維修費(fèi)用。應(yīng)用實(shí)例2002年5月,在印度尼西亞海域的油田,成功地向井深3500ft的井下入可膨脹懸掛器懸掛長60ft可膨脹防砂篩管,縮短了操作時間,同時防砂有效。2.2膨脹管制作地層為了有效地解決復(fù)雜井段的井壁穩(wěn)定問題,最初人們試圖利用軟心水泥塞來封固井壁,但純水泥塞在后續(xù)作業(yè)中由于鉆柱的劇烈沖擊震動和摩擦、掉塊,從而失去封固效果。因此,就開發(fā)利用可膨脹管技術(shù)。其中固體膨脹管是金屬加強(qiáng),主要承受沖擊、磨損,具有耐摩性強(qiáng)、摩擦系數(shù)低和抗應(yīng)力/應(yīng)變能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)用實(shí)例長慶油田W11-261井是1口套損井,采用分隔器隔采方式生產(chǎn),該井未修井前含水大幅上升,表現(xiàn)為隔采失效。采用Φ108mm(內(nèi)徑Φ94mm)的可膨脹管對該井的破損段577.29~582.46m進(jìn)行補(bǔ)貼修復(fù),長期封堵出水層段,提高井筒的整體密封性和安全使用壽命。3國內(nèi)研究現(xiàn)狀可膨脹管技術(shù)在堵漏、修復(fù)、防塌和防砂方面為石油工業(yè)提供了一種新的方法和手段。目前,國外已經(jīng)成功地利用可膨