国内外钻井技术发展.docVIP

1. 膨胀管技术 膨胀管分为割缝膨胀管和实体膨胀管两种类型。 割缝膨胀管是一种管体上带有纵向交错割缝的可膨胀管，其使用方法是，在割缝膨胀管下到预定位置后，通过下推、上提或旋转膨胀锥，使膨胀锥穿过管子而达到预定的尺寸。割缝膨胀管的膨胀量取决于割缝的尺寸、割缝在管体上的位置、割缝的形状以及膨胀锥的尺寸，膨胀管的膨胀量可以高达膨胀管原始直径的200％。它的膨胀原理是，只需要较小的力（约10吨）就可弯曲两个交错割缝间的金属拉筋。弯曲割缝间的金属拉筋可以把割缝扩为菱形，从而使割缝管的直径增大而管材的厚度不变，但长度减少20％。 割缝膨胀管有下列三种主要用途。 （1）用其代替割缝衬管在不损失井眼尺寸的情况下临时隔离复杂层段。可以在设计井段就决定应用割缝膨胀管，也可以在钻遇复杂层段时作为一种应急措施而使用这种技术。 （2）膨胀完井衬管的结构与普通割缝衬管的结构相似，可以作为常规衬管的替代品。 （3）壳牌研究公司在割缝膨胀管的基础上研制出一种膨胀防砂网，在需要防砂完井的油井中可用膨胀防砂网代替普通防砂网，把特制的膨胀防砂网下到井内并通过扩管使膨胀防砂网贴到其所对应的井壁上，可以对井壁提供更好的支撑，降低环空间隙，其防砂效果要比砾石充填完井好。膨胀防砂网已成为一种新的防砂完井方法。 实体膨胀管是由标准的管材钢轧制的无缝钢管。钢材经过特殊处理后增强了延展性，降低了损伤敏感性并增加了抗破裂韧性。实体膨胀管的膨胀原理是材料的三维塑性形变。扩实体膨胀管所需要的力约为割缝膨胀管的10－30倍，需要使用特制的高强度陶瓷膨胀锥来扩管。在扩管过程中实体膨胀管的长度和厚度都要减少。因而影响了膨胀管的强度和抗挤压能力。到目前为止，丝扣连接仍然为首选连接方式。目前，对设计者的挑战是开发丝扣，这种丝扣预膨胀和膨胀后的特性适应油井设计而且与膨胀工艺相一致 实体膨胀管的用途 1. 修复 实体膨胀管可用来封堵套管上的射孔眼和修补套管、油管或防砂网。修复时，实体膨胀管在套管或油管内以扩张的方式来封堵诸如接头漏失、套管和油管因腐蚀或冲蚀所造成的漏失。既可使用厚壁管作为实体膨胀管，也可使用薄壁管作为实体膨胀管。就薄壁管而言，可将其扩张为3－4mm的壁厚。25％－35％的扩张率使薄的内衬能穿过油管的接头、安全阀和内径。而当需要时，可在同一根管柱内加多层内衬。厚壁和薄壁膨胀管都可用来封堵套管的射孔孔眼，封堵裸眼井中水层和气层以及修补损坏了的防砂网。 2.建井 实体膨胀管在裸眼井中可作为临时衬管或永久性衬管回接在以前下的套管柱上。在需要下应急衬管情况下，实体膨胀管可作为临时衬管使用。例如，在深水和高压井中，当地层压力与破裂压力之间的差很小时，可作为临时衬管到设计深度而不损失井眼尺寸。实体膨胀管可作为永久性衬管使用，包括回接到以前下入的套管或衬管上。 3．发展单一直径的油井 套管完井，井眼的直径约损失20％。利用膨胀管完井，井眼直径的损失约为10％。采用单一直径的油井，不但省去了复杂的套管系列，而且可用减少岩石的切削量，提高钻速和加快建井速度。 实体膨胀管可用于实现单一直径的油井设计。其作法是按照实际需要设计一合理的单一尺寸的井眼。在钻完一段井眼后，下实体膨胀管，扩管并固井。然后用双中心钻头打下一段井眼，完钻后再下膨胀管并固井。由于双中心钻头钻出的井眼比钻头直径大，所以下膨胀管和扩管后仍能保持与上一井段同样的井眼直径。然后重复这种作法，直至达到设计深度。这就是单一直径的井眼。 2.?套管钻井技术 套管钻井共分为三种，即普通套管钻井技术、全程套管钻井技术和阶段套管钻井技术，也叫尾管钻井技术。 ?1. 套管钻井总成 套管钻井工艺用套管代替钻杆，由套管作为向钻头传递水马力和机械能的通道。一种可回收式钢丝绳井下钻具组合连接在套管的底端，钻一段足尺寸的井眼以允许套管向下前进。 井下钻具组合使用一种联顶总成,所以可以使用钢丝绳装置回收和重新下人井下钻具组合而不需要起下套管。 井下钻具组合由尺寸能穿过钻井套管的领眼钻头和下部扩孔器组成。因此可以钻出一段与钻井套管有一定间隙的并可以进行注水泥的井眼。 在定向井中，井下钻具组合还包括弯外壳井下马达和随钻测量仪，诸如随钻测井仪或取心设备等其他工具也可以同时下井，进行常规钻井的任何作业。 2.下钻和回收工具 为了安装和拆卸井下钻具组合，使用了一种专门设计的钢丝绳下入和回收设备。水龙头可防止辫状钢丝绳旋转打结，所以在钢丝绳作业期间可以转动套管。当钢丝绳的拉力达到9T时，应急剪切接头提供垂直拉力释放在缩经条件下产生的锁定力保证断开连接。 3. 钻头和管下扩眼器 用套管和可回收式钢丝绳钻具钻井时要求切削结构要小到能穿过套管同时又能钻出比套管外经大的井眼。这要通过小直径的领眼钻头和后面的管下扩眼器来完成。 用牙轮钻头和PDC钻头进行过试验，也用两臂和三臂P