季建華

（中國石化西北油田分公司工程技術(shù)研究院，新疆烏魯木齊 830011）

1 膨脹管技術(shù)簡(jiǎn)介

膨脹管技術(shù)主要包括膨脹管的生產(chǎn)制造、膨脹尾管懸掛器系統(tǒng)、脹管工具、現(xiàn)場(chǎng)施工工藝等［1］。膨脹管是一種由低碳鋼經(jīng)特殊加工而制成的套管，根據(jù)其本體結(jié)構(gòu)的不同，可分為實(shí)體膨脹管和割縫膨脹管［2］。實(shí)體膨脹管可通過機(jī)械或液壓方式使膨脹錐從膨脹管管柱中穿過，從而使管柱發(fā)生永久性脹大，膨脹率可達(dá)10%～30%。割縫膨脹管只能用機(jī)械方式脹管，但割縫膨脹管的膨脹率遠(yuǎn)比實(shí)體膨脹管大。

在鉆井工程方面，實(shí)體膨脹管可以優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)，封隔縮徑、坍塌、井漏或高壓層；對(duì)于套管由于各種原因未能下到設(shè)計(jì)位置，遺留下鉆井隱患或難題，可以采用膨脹管進(jìn)行補(bǔ)救。在套管修補(bǔ)作業(yè)方面，實(shí)體膨脹管可以修補(bǔ)磨損的技術(shù)套管［3］，修補(bǔ)老井生產(chǎn)套管及封隔射孔層段。

2 TK6－463CH實(shí)體膨脹管固井技術(shù)

2.1 TK6－463CH井概況

TK6－463CH井是塔河油田首次在超深井、大斜度井段應(yīng)用φ139.7 mm實(shí)體膨脹管工藝的側(cè)鉆水平井。該井是位于阿克庫勒凸起軸部的一口側(cè)鉆開發(fā)井，完鉆目的層位奧陶系。其井身結(jié)構(gòu)如表1所示。

TK6－463CH井設(shè)計(jì)井深5728.76 m（垂深5550 m），本開次造斜點(diǎn)自老井TK6－463井5133 m處開窗側(cè)鉆，采用φ149.2 mm鉆頭鉆至井深5510 m（垂深5478.17 m）中完，然后對(duì)井段5120～5510 m進(jìn)行擴(kuò)孔，要求擴(kuò)孔后的井徑不小于165mm（圖1）。完井套管采用外徑φ139.7 mm、壁厚7.72 mm實(shí)體膨脹管。采用膨脹尾管固井，封固好本開裸眼井段及套管重疊段，為后期油氣的開發(fā)及油氣評(píng)價(jià)創(chuàng)造良好的條件。由于首次進(jìn)行膨脹套管用作技套封堵試驗(yàn)，對(duì)φ139.7 mm膨脹套管及膨脹懸掛器性能及操作要求高，且封固段直徑達(dá)到φ165 mm以上，對(duì)固井施工工藝提出了挑戰(zhàn)。針對(duì)本井實(shí)際情況，對(duì)井眼準(zhǔn)備、套管下入、膨脹管管體膨脹、固井施工工藝等均采用了相應(yīng)的技術(shù)措施，以保證固井施工的順利開展。

表1 TK6－463CH井身結(jié)構(gòu)

膨脹套管柱自下而上：旋流管＋浮鞋＋啟動(dòng)器＋膨脹套管＋膨脹懸掛器＋喇叭口。內(nèi)管柱自下而上：膨脹工具組合＋對(duì)扣接頭＋安全接頭＋擋泥器＋73 mm加厚油管＋擋泥器＋73 mm加厚油管＋擋泥器＋73 mm加厚油管＋轉(zhuǎn)換接頭＋88.9 mm鉆桿。

2.2 TK6－463CH膨脹管固井施工工藝

2.2.1 膨脹管施工工藝

圖1 TK6－463CH井身結(jié)構(gòu)

膨脹管的正常下入是膨脹管施工的關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)。由于本井存在漏失現(xiàn)象，下入過程需嚴(yán)格控制下放速度，防止壓漏地層；同時(shí)下鉆過程中，堅(jiān)持灌漿原則，控制管串內(nèi)外壓差，防止管串的提前膨脹或壓潰。下入膨脹懸掛器后，將膨脹套管懸掛系統(tǒng)坐放在卡瓦內(nèi)，安裝喇叭口，連接吊卡工作臺(tái)，下入對(duì)扣接頭、刮泥器及φ73 mm加厚油管的內(nèi)管柱組合至膨脹啟動(dòng)器位置，對(duì)扣后開泵頂通驗(yàn)封，正常下入。要嚴(yán)格控制上扣扭矩，下入速度不得超過15柱／h（特別是裸眼井段），下鉆操作平穩(wěn)，嚴(yán)禁猛剎、猛放（表2）；通過開窗位置時(shí)一定要小心，并注意異常井段。

表2 膨脹套管上扣及下井?dāng)?shù)據(jù)

固井施工結(jié)束后，①采用水泥車開展膨脹作業(yè)，當(dāng)壓力達(dá)到約為20～25 MPa時(shí)，膨脹過程開始，該壓力將促使膨脹錐向上移動(dòng)并且使套管膨脹，嚴(yán)格要求控制泵壓在35 MPa以內(nèi)，泵的排量控制在80 L／min以內(nèi)，天車提升速度控制在8 m／min左右，同時(shí)注意上提鉆桿、注意指重表數(shù)據(jù)變化；②膨脹第一個(gè)立柱，直到管柱接頭提出鉆臺(tái)平面后，坐放吊卡，停泵并放壓，卸扣；③卸立柱，并放入鉆桿排上，再安裝另一個(gè)泵入接頭和高壓水龍帶于下一鉆桿立柱上，記錄下內(nèi)管柱脫離膨脹面以后的重量；④提高泵壓繼續(xù)膨脹，以立柱的方式膨脹并提升內(nèi)管柱，直至完成膨脹懸掛器及喇叭口的膨脹；⑤當(dāng)膨脹套管系統(tǒng)完全膨脹后，開泵進(jìn)行反循環(huán)，循環(huán)出喇叭口以上水泥漿；⑥按照作業(yè)規(guī)程的要求對(duì)膨脹套管進(jìn)行試壓，起出內(nèi)管柱及膨脹工具。該井膨脹率達(dá)到8.3%。

2.2.2 膨脹管固井施工

管串下入到目的層位后，充分循環(huán)后按常規(guī)方法進(jìn)行固井，水泥漿性能如表3所示。施工依次泵入密度為1.05 g／cm3的沖洗液4.5 m3，密度為1.5 g／cm3的隔離液4.5 m3，注入水泥漿6.1 m3。注完水泥漿后投入多功能膠塞，然后泵入1.5 m3隔離液，并替入密度為1.3 g／cm3的鉆井液19.4 m3。當(dāng)膠塞到位后，繼續(xù)加壓，確保壓力比最終循環(huán)壓力高5 MPa左右，但最高壓力不超過20 MPa。井口施工壓力滿足膨脹管應(yīng)用要求。碰壓后開展膨脹套管施工，膨脹完后，起至喇叭口反循環(huán)出水泥漿，并起出全部鉆具候凝。

表3 TK6－463CH水泥漿性能

3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

TK6－463CH共計(jì)使用32根膨脹管，長(zhǎng)達(dá)437.22 m，膨脹率為8.3%。膨脹前后數(shù)據(jù)對(duì)比如表4所示。候凝128小時(shí)，探掃塞面后測(cè)得聲幅情況如表5所示。套管試壓20 MPa，穩(wěn)壓30 min，壓降為0.2 MPa。滿足設(shè)計(jì)要求。

表4 膨脹管施工后數(shù)據(jù)

表5 固井質(zhì)量

4 結(jié)論

（1）TK6－463CH井的實(shí)踐證明，國產(chǎn)實(shí)體膨脹管從材料、制造工藝和施工工藝上來說是成熟的，這將為優(yōu)化井身結(jié)構(gòu)、解決鉆井生產(chǎn)中的井壁穩(wěn)定、井漏等復(fù)雜情況和完井作業(yè)方面的某些技術(shù)難題提供新的方案。

（2）國產(chǎn)實(shí)體膨脹管的成功使用，相對(duì)于進(jìn)口膨脹管，成本大幅度降低，具有廣闊的推廣前景。

［1］孟慶昆，謝正凱，馮來.可膨脹套管技術(shù)概述［J］.鉆采工藝，2003，26（4）：67－68.

［2］張新旭，魏學(xué)成.膨脹管技術(shù)在河壩1井的應(yīng)用［J］.西部探礦工程，2005，（9）：61－63.

［3］馬海濤，林覺振，王海濤，等.應(yīng)用于套管補(bǔ)貼的膨脹管技術(shù)［J］.石油鉆采工藝，2005，27（1）：70－71.