液压驱动套管扩胀器全解.doc

液压驱动套管扩胀器设计 针对油田套管损坏严重，其中由缩颈引起的套损井占很大比例，且套管变形修复技术中机械整形(冲胀和磨铣工艺)普遍存在损伤套管、牺牲套管厚度、修整尺寸小、施工周期长和成本高等问题研制了液压驱动套管扩胀器。该工具主要包括滑阀、机械锚、胀管增压器和胀管器等四部分，它利用液体易于增压和远距离可控性，将井口液压力转化成机械力，作用于胀管器锥体上，变形套管在锥体径向扩张力的作用下膨胀，发生塑性变形，进而复原并可准确控制胀头挤胀力的大小。泄压后提放管柱工具可复位，可以实现长距离连续整形；应用小修作业机和泵车即可实施作业，方便、快捷、安全，节省作业成本。 第1章 前 言 油水井的套管损坏通常简称为套损，是指油田开发过程中由于遭受外力作用和(或)腐蚀，采油井及注入井的套管发生塑性变形、破裂或腐蚀减薄至穿孔破裂的一种油、气井套管损坏现象。 油井投产后，随着生产时间的不断延长，开发方案的不断调整和实施，特别是注水开发的油藏，由于不同的地质、工程和管理条件，油、气、水井套管技术状况将逐渐变差，甚至损坏，使油水井不能正常生产，以致影响了油田的稳产。例如，美国威明顿油田，从1920年到1986年开发60年间，由于大量采出地下液体，引起该地区较大的地层构造运动，造成油水井成片错断，损失严重。又如，罗马尼亚的坦勒斯油田开发22年后，已有20%的油井套管损坏；俄罗斯的班长达勒威油田有30%的油水井因套管损坏而停产[1]。 中国许多油气田已进人特高含水开发期，由于长期注水开发，加之频繁的措施作业及井身结构、完井固井质量、套管材质及腐蚀等诸多因素的影响，油水井套管损坏情况也十分严重[2-5]。中原油田于1979年正式投入开发，陆续投产12个油田147个开发单元，目前，套损井数占总井数的23.3%。至今，中原油田东濮凹陷北部地区发生套损的井已达1300余口，占全部井数的30%以上；胜利油田经过 30多年的开发，到2005年底，全油田套损井数为1659口，占总井数的10%。 孤岛油田是胜利石油公司下属最大的油田，也是其套损最严重的地区，套损井数占总井数的25%以上。表1-1为中石油股份公司1995-2005年油气井套管损坏分类调查分析情[6]。 表 1-1 中石油股份公司 1991-2005 年油气井套管损坏分类调查分析表 年度 开发井数 在册套损数 占总井数（%） 套损井分类 变形 错断 其他 1995 48104 2860 5.95 1980 848 420 1996 53259 3429 6.44 2308 524 579 1997 61355 3132 5.10 2234 523 366 1998 70311 3033 4.36 2158 312 563 1999 75780 2850 3.76 1673 294 883 2000 87309 4563 5.32 3086 614 863 2001 48104 2860 5.95 1980 848 420 续表1-1 2002 89017 5147 5.80 3714 553 880 2003 90254 6263 6.93 4029 904 1401 2004 107711 6811 6.32 4279 901 1631 2005 117447 7467 6.36 5009 1049 2409 套损井的大量出现，导致油井开采井数不断下降，产量急剧递减，油田的开发形式不断恶化。套管坏损严重影响了油田的生产，其经济损失巨大。假设钻更新井，投入按100万元／井计算，大庆油田套损的直接经济损失达80亿元。套损井还会造成注采系统不完善，产量递减加快等，间接的损失更大。在套损井大修方面的投资也是巨大的，大庆油田1998年开展套损井大修558口，全年总修井费用为1.674亿元。报废后需打更新井（1998年）约190口，费用为1.9亿元，1998年套损造成的费用增加约为3.5亿元，年套损的直接经济损失超过10亿元[7]。随着油田开采时间的延长，套损总井数增加，套管损坏对油田的影响将越来越大。 油井套管被损坏以后会将井网的正常系统破坏。油井套管的损坏累积到一定的数量之后，很多的油田施工方案都无法进行，油井在这样的不合理的状态下开展开采工作，以致大量的油气资源造成浪费，因此如何预防和治理油井套管的损坏成为影响我国油田开采的至关重要的一个研究课题之一。 第2章 套管损坏及修复技术 2.1套管损坏因素 导致油水井套管状况变差、损坏的原因是多方面的。根据国内外油田开发几十年的经验分析[8-9]，引起套管损坏的因素可大致