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膨胀管波纹管技术

/expandable tube and bellows technology/
条目作者徐丙贵

徐丙贵

最后更新 2024-12-04
浏览 147
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利用膨胀管或者波纹管解决钻完井过程中遇到的复杂地质工程问题的一系列方法。

英文名称
expandable tube and bellows technology
所属学科
石油与天然气工程

膨胀管和波纹管在原理上具有很大的相似性,都是利用金属延展性以及金属冷作硬化的原理,使用较小外径或异形管柱进入井眼,通过机械、水力或者两者结合的方式使管柱外径扩张,使之贴合井壁,以达到补贴、封堵、简化井身结构层次等目的。

波纹管技术起源于20世纪70年代的俄罗斯鞑靼斯坦石油公司,用于封隔漏层,解决井漏问题,后来发展到用来解决井塌、井涌、修补套管、延长技术套管长度而不减少井眼直径等方面,但因波纹管所需管材延展性较高,其强度受到影响,致使该技术的应用受到限制。膨胀管技术是90年代首先在美国发展起来的一项新技术。该技术利用金属冷作硬化的原理,使管材在井下发生永久性塑性变形的同时强度升高,可广泛应用于钻井、完井、采油和修井作业中,被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。

膨胀管分为实体膨胀管(SET)和膨胀筛管(包括膨胀防砂管ESS和膨胀割缝管EST)。实体膨胀管是一种由特殊材料制成、具有良好塑性的金属圆管,下入井内后,通过机械或液压方法在直径方向膨胀10%~30%,从而使管柱发生永久性胀大,同时,在冷作硬化效应下,管材强度和刚性指标得到提高,而塑性指标下降。膨胀筛管是以常规尺寸下入井内预定位置,然后采用机械或液压方式使其发生永久塑形变形的金属圆管,主要包括基管、多层滤砂网、膨胀保护外套三层。膨胀管技术主要包括四种应用体系:套管补贴技术、膨胀式尾管悬挂技术、膨胀管裸眼封堵技术和等直径钻井技术。

波纹管是对管材进行冷压处理,使管柱截面形状呈波纹状的异形,减小管外径,使其能通过上层套管下放到位后,借助液压将其膨胀还原,再在胀管器的作用下,使其完全膨胀成圆管。波纹管技术用于钻井中,可在不减小井眼尺寸,或者尽可能少地减少井眼尺寸的情况下封堵各种复杂地层,对损坏套管进行补贴修复等。波纹管技术的最大特点是膨胀工艺相对简单,作业周期短。波纹管技术发展较快,已经形成三种应用体系:①裸眼井复杂层段膨胀封隔技术,主要用于漏层、水层等复杂地层的封堵,减少井身结构的锥度,保持井眼稳定;②裸眼井尾管膨胀技术,主要用于侧钻和加深井钻井作业;③套管修补膨胀技术,主要用于修补大段损坏的套管,尤其有利于修补大段已腐蚀的套管。

套管补贴技术可用于修复损坏的套管,恢复正常生产;膨胀式尾管悬挂技术可替代常规尾管悬挂系统,获得更大的通径和悬挂力;膨胀管裸眼封堵技术应用于完井及处理钻井过程中钻遇的复杂井况;等直径钻井技术可实现单一井身结构,降低钻井风险。波纹管技术用于钻井中,可在不减小井眼尺寸,或者尽可能少地减少井眼尺寸的情况下封堵各种复杂地层,对损坏套管进行补贴修复,可作为各种井筒封隔器使用以及延长技术套管长度等。

  • 陶兴华,马开华,吴波,等.膨胀波纹管技术现场试验综述及存在问题分析.石油钻探技术,2007,35(4):63-66.
  • 张德龙,翁炜,黄玉文,等.波纹管堵漏技术及其在地质钻探领域的应用研究.探矿工程(岩土钻掘工程),2012,39(5):28-30+52.
  • 张彦平,田军,赵志强,等.波纹管堵漏技术在吐哈油田L7-71 井的应用.石油钻采工艺,2005,27(1):20-22+80-81.

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