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实体膨胀管技术在套管补贴中的应用
何育荣朱海波唐明马建忠
（胜利石油管理局钻井工艺研究院石油完井研究所，山东东营，257000）
【摘要】随着油田开发后期的到来，套损井越来越多。而目前采用的常规套管补贴技术无法满足长井段、高井温的要求以及施工工艺复杂、工序多、修复后井眼内径变化较大的问题，提出了膨胀管套管补贴技术。本文介绍了膨胀管补贴的原理及在王70-63、辛109-40、梁38-1等多口井上进行套管补贴的应用情况。应用结果证明，该技术克服了以往套管补贴技术存在的不足，具有施工工艺简单、套管修复后能产生永久性密封且井眼尺寸变化小等特点，具有广阔的推广应用前景。
【关键词】膨胀管套管补贴

前言
实体膨胀管技术就是将管柱下入井底，用膨胀锥以液力或机械力的方法使管材永久变形，从而达到增大井眼内径的目的。该技术可应用于钻井、完井及修井等作业过程，被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。
目前在国外有多家石油技术服务公司，如Enventure公司、Weatherford公司等，可以提供膨胀管的技术服务，其中最有名的是壳牌和哈里伯顿合资的Enventure公司。从2000年至2005年，该公司共在全球20个国家为72个客户完成313口井次膨胀管施工，累计使用膨胀管106000m，2003年、2004年每年施工的井次达到100口以上。
国内西南石油学院开展了“钻井实体膨胀管技术研究”，对实体膨胀管的膨胀进行了塑性变形有限元分析；成都钢铁公司引进了成套的实体膨胀管生产线；胜利石油管理局钻井工艺研究院正在承担中石化课题“膨胀管技术研究及应用”，目前该项目有了实质性的进展，已进行了多次地面试验及井下模拟试验，并成功地在王70-63、辛109-40、梁38-1井进行了套管补贴的现场应用。
随着油田开发时间的延长，特别是到油田开发的中、晚期，油水井井下套管的损坏将越来越严重，套管故障井的数目将越来越多。这已成为各油田普遍存在的严重问题，其中胜利油田套管损坏井已占总井数的1/10。套管损坏，不仅使油水井无法正常生产(尤其是分层开采井)，给井下作业(尤其是分层作业)造成困难，而且直接降低井的使用寿命，影响油田开发井网的完善和最终采收率，给整个油田开发的综合经济效益带来严重影响。
针对这个问题，最简单有效的方法就是对损坏套管进行补贴作业。以往的补贴方法，如水力、波纹管补贴技术，均对管柱的密封性有较高的要求，波纹管补贴技术用环氧类胶与套管粘接、密封，其固定力度低，易于脱落，并且耐高温性差，不适合注汽热采井。爆炸焊接补贴技术只能用于套管外约束力较大的井段，不适合对埋藏浅、地层胶结疏松、固井质量未作评价的井进行修复。而膨胀管补贴技术能够胜任各种条件下的套管补贴作业。
1膨胀管技术概况
1.1膨胀管技术
膨胀管是用API标准序列的套管下入技术套管内，然后用特殊工具和工艺将下入的套管膨胀与上层技术套管内壁紧贴。

在裸眼部分可注水泥，在套管内重叠部分具有悬挂和密封元件。两层套管之间的内径差仅仅是膨胀后套管的壁厚。膨胀管技术的最大优点在于，管柱在井下径向膨胀以后，其外壁可以紧贴上层管柱内壁，节省了两层套管之间的环形空间，也就相当于节省了井眼直径。（见图1）
实体膨胀管技术是通过机械的或液压的方式使膨胀锥受压或受拉从管柱中穿过，使管柱永久变形，增大井眼内径的技术。
1.2膨胀管的应用
1.2.1钻井方面
图1膨胀管技术
（1）优化井身结构。在套管程序设计上应用膨胀管技术，可减少套管层次，在保证下部井径尺寸不变的情况下，可使上部井眼采用较小尺寸的技术套管，从而提高机械钻速和降低钻井成本。对于超深井，可减少井眼锥度，提高处理井下突发事故的能力，从而钻更深的井眼，以便顺利达到勘探开发目的。
（2）封隔缩径、坍塌、井漏或高压层。对于在钻井设计中没有预料到的井眼缩径、井壁坍塌、地层漏失或高压，如果通过处理和调整钻井液性能的方法仍难以凑效，常规的方法是通过补下一层技术套管来封隔。由此缩小了井径，给下一步施工带来了潜在的风险。应用膨胀管技术，可在保持与同层技术套管尺寸不变的情况下来封隔上述复杂层段，为下一步施工创造条件。
1.2.2套管修补作业方面
（1）修复补贴。适用于套管腐蚀穿孔、破裂裂纹裂缝、螺纹漏失的修复以及误射孔的补救等，与爆炸整形、磨铣打通道等工艺结合，可解决套管错断、坍塌、长井段弯曲等复杂套管变形井的修复问题。
（2）调整补贴。由于地层的非均质性，经过一段时间的开发，出现层间矛盾恶化的现象。为充分挖掘层间潜力往往需要分层开采，利用补贴技术可实现此目的，使调整开发层系的工艺取得更理想的施工效果。
（3）封堵高含水层段。利用补贴工艺对油井的高含水油层实施补贴，减少高含水井段的干扰，挖掘低动用层的潜力。
实体膨胀管补贴技术具有以下特点：
（1）膨胀管可满足长井段的补贴需