用于挠性油管上可膨胀套管补贴技术

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1、用于挠性油管上可膨胀套管补贴技术　　【摘要】文中详细介绍了配置在挠性管（CT）上可膨胀金属套管内部补贴技术的开发与应用。在7-in的套管中，应用套管内部补贴技术延长了油井的寿命，减少了修井次数。可膨胀金属套管补贴技术可应用于各种情况下的套管的局部修补（如堵水、补漏及腐蚀管线的补贴），这种补贴缩径最小，可保证未来修井通道畅通，对油田生产或注水的影响也最小。【关键词】液压系统；可膨胀金属；套管；补贴；测试2005年年初，由ReadWell修井公司研制成功了一种液压式可膨胀钢补片。为了进行膨胀补贴，还研制了送入工具及相关

2、的井下和地面液压设备，以及CT接头。送入工具可安装在CT或钻杆上，补片是金属对金属的密封（对于腐蚀严重的管线可选择弹性密封），可降低套管破裂及挤毁率。1.系统组成1.1补贴管配置及膨胀工具6膨胀工具是一个高压液压式双密封膨胀设备。通过对2个橡胶密封（被10～46ft的加长心轴隔离）加压，以便在2个密封之间泵送高压流体。压力加大，用约5，0001b/in2液压膨胀补贴，开始是弹性膨胀然后是塑性膨胀。控制密封压力确保在与外部油/套管完全接触之前保持密封。当压力继续增加时，外部的套管弹性运动直至压力达到整形器预定的压力。

3、随后，压力开始大幅度地下降，密封撤销，回位循环的压力是1，5001b/in2。密封设计包括：聚合体密封元件及反推钢铁指针，额定操作压力是25，000-1b/in2。1.2井下液压系统该技术的首要条件是挠性管承压不大于4，0001b/in2。为了达到10，000～17，000-1b/in2的整形压力，研制出了井下增压器，安装在井下液压系统中。增压器安装在CT底部钻具组合（BHA）的适配器下，与安装在液压部件的底部的应变剪切丢手装置相连接。设计了内外打捞靠模，使该工具在井中应该成为杆状，易于打捞。1.3增压器增压器是一

4、个7：1的活塞型液压增压器。对于任意入口压力，增压器工作后都能提供一个低的出口压力，该出口压力最终在井下安全条件下，产生高的管子整形压力。增压器入口安装2个流体过滤器以净化进入增压器的液体。1.4控制阀系统控制阀是用来控制井下操作的先后顺序，包括一个可调整的差异压力阀和减压阀，差异压力阀在2个密封之间、主要补贴套管段内，减压阀是确保整形压力不超标。阀塞耐压也大于回位压力，回位压力促进工具关闭，该压力低于1，5001b/in2。61.5井下压力记录系统井下压力记录系统安装在工具的液压部件内，该系统有2种存储模式——记

5、忆模式或地面读出模式，用于记录工具内几个关键压力数据，为地面监测服务。1.6膨胀补贴结合有限元分析（FEA）计算数据与补贴研制试验数据，优化设计出最终的补贴设计，模型和计算表明，为了获得牢固的相互连接，所使用的内部材料必须是柔软的塑胶材料，而且在膨胀过程中机械硬度应最小；外部材料应使用弹性范围内的坚固材料。内部材料的选择范围窄，选择较柔软的316#不锈钢，这种钢具有一定的延展性，在达到极限抗拉应力前膨胀幅度为40%，当达到其极限膨胀幅度70%～80%时出现故障。这一膨胀属性完全能够实现15%的管径膨胀，而且对破裂/

6、挤毁及磨损有较好的抵抗力。这种材料可在要求范围内提供一个安全的柔软膨胀补贴。虽然在此过程中其拉紧变硬。柔软性有益于在超重时，不锈钢拉紧变硬导致界面压力下降。316#不锈钢材料在长度、直径及厚度要求上是可以利用的。膨胀工具的补贴附加装置不仅要承受在油井中的补贴工具的载荷，而且还要承受补贴膨胀过程中产生巨大的收缩力。对补贴工具/膨胀工具以及在补贴管和膨胀工具上的6“剪切丢手”销以及相匹配的主要剖面设备来讲，补贴管设计是安全的。1.7地面液压及记录系统地面设备及压力传递是基于一个简单的氮驱液压泵，用清水罐代替液压油箱。液

7、压泵将液压传递到CT或钻杆上，依次进入井下增压器的入口处。泵需要传递的压力是井口压力的总和，也就是最终整形压力的1/7。地面数据记录通过II区的钻井数据记录器记录并显示整个膨胀施工过程中地面压力、流量及泵入量随时间的变化。2.操作程序编制为了验证设计参数的有效性，项目研制过程中，进行了8次补贴整形试验。试验表明，针对不同补贴长度（10英尺、26英尺及46英尺），系统设计都是成功的。在早期的几次试验中，补贴管收缩量超过了预期值，补贴管的收缩力较大，上部机械安全装置被剪断。在随后的研制过程中，注意解决这些问题，对收缩参

8、数加深理解，完全重新设计了补贴安全装置。随后试验补贴都顺利完成，经整形后可膨胀金属完成进入外部套管，完成了耐压密封补贴，试验压力达5，0001b/in2。6现场引进该系统需注意的事项包括：检验所有的压力设备，制定操作程序手册，对技术人员进行培训，以便安全、有效地操作补贴工艺。首先起草操作手册，在经过各种试验验证、操作过程优化之后，再修改完善操作手册。同时随着