Page 172 - 修井工程

二、 膨胀管的主要用途

1.钻井作业中的应用

在钻超深井或在海洋深水区作业以及需要钻穿高压地层、 枯竭层或易塌易漏地层时， 通
常的做法是用不同直径的套管封固地层。 在这种情况下需下入多层套管导致最终的井眼很
小， 还有可能导致不能按计划钻达目的层。 同时， 由于要求最初的井眼直径很大， 增加了对
钻机负荷、 钻井设备及钻井液处理能力的要求。 采用膨胀管技术可以简化井身结构， 减少套
管层次， 可避免这种情况的发生。 膨胀管技术可以为钻井过程中出现的复杂问题提供应急方
案， 尤其适用于钻进高压层、 漏失层、 泥页岩蠕动层与盐岩蠕动层。

2.完井作业中的应用

扩大完钻时井底的井眼直径有利于完井作业。 可是在实际的钻井过程中， 随着井眼的不
断加深， 不得不下多层套管， 使完钻井眼直径太小， 满足不了完井作业、 采油作业和修井作
业的要求。 应用套管膨胀技术， 套管长度增加了， 但套管内径并没有减少很多， 因此它可以
钻达比预计还要深的目的层。 膨胀管柱的直径大于常规尾管串结构的直径， 便于将探井转变
为具有经济效益的生产井。 同时， 膨胀管技术与防砂技术相结合， 可提供一套更灵活的完井
方式。 膨胀管完井方式的最大好处就是对井壁有很好的支撑， 可以用于分支井完井、 水平井
裸眼完井以及欠平衡井完井。 割缝筛管防砂完井可以替代砾石充填完井。

3.采油、 修井作业中的应用

采用膨胀管完井方式的油井， 不但其井底井眼的直径较常规井眼大， 能为生产管柱的下
入提供良好的条件， 而且井眼的裸露面积大， 能提高油井的产能。 在油田的开发后期， 套管
损坏井越来越多， 膨胀管技术为套管损坏治理提供了新的方法。 它可以修补数百米的套管，
这对于大段套管被腐蚀的井有特别的意义。 另外， 该技术还可以用来封堵炮眼和漏失层。 该
技术与常规的套管补贴技术相比， 井眼内径减小很少， 因而受到油公司的青睐。

4.其他应用

膨胀管柱可用作尾管悬挂器， 比常规尾管加上封隔器更简单、 经济。 在作业过程中， 膨
胀某一小段尾管而不是让整个尾管都膨胀， 就可以形成尾管悬挂器。 膨胀尾管悬挂器集尾管
悬挂器和尾管上部密封功能于一身， 减少了尾管顶部注水泥作业， 同时可以延长故障间隔时
间， 减少维修费用。 膨胀尾管悬挂器坐放后， 因环空剖面小， 可以增大内部的有效流动面
积； 作为一种实心结构， 在坐放过程中及工作期间均可以防止环空泄漏。 统计数据表明， 多
达 45% ～60%的常规悬挂器在坐放后都会产生这种泄漏。

三、 膨胀管结构及膨胀机理

膨胀管分为可膨胀式割缝管和可膨胀式实体管两大类。 前者有一系列串联的、 互相交错
的轴向割缝， 割缝的布置使管柱易于膨胀； 后者对选材要求更加严格， 以利于膨胀。

实体套管膨胀技术与割缝管膨胀技术的原理基本相同， 都是基于管材的三维塑性变形。
以割缝管膨胀技术简要说明其膨胀原理， 如图 9 1 （b） 所示， 膨胀工具为膨胀锥和心轴，
在裸眼井内下入割缝管， 割缝管的本体上有许多交错排列且相互重叠的轴向割缝。 用拉力或
压力使膨胀锥从上往下或从下往上膨胀， 达到使管柱膨胀的目的。 实体套管膨胀技术与割缝

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