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1、可膨胀套管技术第1页，此课件共25页哦内 容 提 要一、基本概念二、技术背景及需求三、国外发展概况四、国内研究成果及目标五、关键技术六、应用及发展前景第2页，此课件共25页哦什么是可膨胀套管可膨胀套管是一种由特殊材料制成的金属钢管，具有良好可膨胀套管是一种由特殊材料制成的金属钢管，具有良好的塑性，在井下可通过机械或液压的方法使可膨胀套管在的塑性，在井下可通过机械或液压的方法使可膨胀套管在直径方向上膨胀直径方向上膨胀1030%1030%左右，同时，在冷做硬化效应下提左右，同时，在冷做硬化效应下提高自身刚性。高自身刚性。第3页，此课件共25页哦可膨胀套管的操作首先，钻开需要使用可膨胀套管的井段。首
2、先，钻开需要使用可膨胀套管的井段。然后，下入可膨胀套管。可膨胀套管与普通的管材相似，横截面是然后，下入可膨胀套管。可膨胀套管与普通的管材相似，横截面是圆形的，可膨胀套管之间有接头，接头与可膨胀套管之间用螺纹连圆形的，可膨胀套管之间有接头，接头与可膨胀套管之间用螺纹连接。为了达到可膨胀的目的，螺纹必须符合一些质量控制规范。接。为了达到可膨胀的目的，螺纹必须符合一些质量控制规范。最后，一个特别设计的芯轴将胀开可膨胀套管。最后，一个特别设计的芯轴将胀开可膨胀套管。第4页，此课件共25页哦133/8”95/8”7”5”技 术 背 景 及 需 求（一）常规钻井中是将固定尺寸的套管下常规钻井中是将固定尺寸
3、的套管下入井中，从井口到目的层的尺寸是入井中，从井口到目的层的尺寸是逐渐缩小的。逐渐缩小的。工程结果有可能因为套管（井工程结果有可能因为套管（井眼）尺寸而限制某一深度的井眼）尺寸而限制某一深度的井下作业，甚至不能达到目的层。下作业，甚至不能达到目的层。第5页，此课件共25页哦可膨胀套管技术的最终目标是实现使用同一可膨胀套管技术的最终目标是实现使用同一尺寸套管代替原来的多层套管成为可能。实尺寸套管代替原来的多层套管成为可能。实现一种小尺寸套管钻到底的目标，使复杂的现一种小尺寸套管钻到底的目标，使复杂的深井能较顺利的钻到目的层，最大限度降低深井能较顺利的钻到目的层，最大限度降低钻井工作量，预计可以
4、使钻井成本下降钻井工作量，预计可以使钻井成本下降303050%50%。可膨胀套管技术应用将使传统的井身结构发生重可膨胀套管技术应用将使传统的井身结构发生重大变革，实现钻更深的直井和更长的大位移井，大变革，实现钻更深的直井和更长的大位移井，更经济地到达储层。更经济地到达储层。7”技 术 背 景 及 需 求（二）第6页，此课件共25页哦切削量：切削量：230m230m3 3切削量：切削量：70m70m3 3泥浆泥浆/水泥量：水泥量：445m445m3 3泥浆泥浆/水泥量：水泥量：150m150m3 3使用的钻机大使用的钻机大使用的钻机小使用的钻机小133/8”95/8”7”5”7”使用可膨胀套管技
5、术预计节约钻井费用在使用可膨胀套管技术预计节约钻井费用在50%50%以上以上。技术发展的最终目标两种套管参数对比第7页，此课件共25页哦可膨胀套管的优点是可以封堵任意一个复杂地层，可以从可膨胀套管的优点是可以封堵任意一个复杂地层，可以从根本上解决多个复杂地层与有限套管程序的矛盾，使复杂根本上解决多个复杂地层与有限套管程序的矛盾，使复杂的深井能较顺利的钻到目的层，也从根本上解决了大尺寸的深井能较顺利的钻到目的层，也从根本上解决了大尺寸井眼钻速慢的问题。井眼钻速慢的问题。可膨胀套管技术是勘探开发西部及东部深部油气藏急需的关键技术。可膨胀套管技术是勘探开发西部及东部深部油气藏急需的关键技术。技 术
6、背 景 及 需 求（三）第8页，此课件共25页哦可膨胀套管技术是上世纪可膨胀套管技术是上世纪9090年代初由壳牌公司（年代初由壳牌公司（Royal Dutch ShellRoyal Dutch Shell）提出）提出来的。来的。19931993年壳牌公司在挪威的海牙（年壳牌公司在挪威的海牙（HagueHague）完成了第一次概念性）完成了第一次概念性实验：利用一种用于汽车防撞区的材料，套管之间采用焊接方实验：利用一种用于汽车防撞区的材料，套管之间采用焊接方式，实现了内径膨胀率式，实现了内径膨胀率22%24%22%24%。19981998年开始研究螺纹连接技术，于年开始研究螺纹连接技术，于9 9
7、月完成了膨胀变形后管材性能仍月完成了膨胀变形后管材性能仍然符合然符合APIAPI标准规范标准规范L-80L-80、K-55K-55、J-55J-55的材料膨胀实验，为工业应用的材料膨胀实验，为工业应用做好了准备。做好了准备。同年同年1212月，壳牌和哈里伯顿合作组建了环球工艺技术公司月，壳牌和哈里伯顿合作组建了环球工艺技术公司（Enventure)Enventure)，专门从事可膨胀套管技术的商业运作。，专门从事可膨胀套管技术的商业运作。国外发展概况（一）第9页，此课件共25页哦19991999年年3 3月在美国德州的休斯顿进行了模拟井下实验。月在美国德州的休斯顿进行了模拟井下实验。19991
8、999年年1111月在月在ChevronChevron、USAUSA进行了第一次现场应用。目的是裸眼内封堵进行了第一次现场应用。目的是裸眼内封堵漏层，胀管长度漏层，胀管长度300300米，套管内壁从米，套管内壁从193.7mm(7193.7mm(75 5/8 8in)in)膨胀到膨胀到244.5mm(9244.5mm(95 5/8 8in)in)，膨胀率达，膨胀率达26%26%。到到20022002年年1212月月 Enventure Enventure共为全球共为全球3535家公司作业了家公司作业了106106口井，膨胀套管总长超口井，膨胀套管总长超过过105000105000英尺、膨胀螺纹
9、接头英尺、膨胀螺纹接头27002700个，其中个，其中20022002年一年作业近年一年作业近5050口井。口井。目前目前EnventureEnventure已经完成了实现同一通径钻井的模拟井实验，预计已经完成了实现同一通径钻井的模拟井实验，预计20032003年可进行工业应用。年可进行工业应用。国外发展概况（二）第10页，此课件共25页哦我院于我院于19991999年开始观注这项年开始观注这项新技术及其应用，在技术调新技术及其应用，在技术调研的同时，开展了技术预研研的同时，开展了技术预研工作。工作。20002000年完成了概念性实验，年完成了概念性实验，即用一种即用一种 21912 2191
10、2的管材实的管材实现了内径膨胀率现了内径膨胀率20%20%。国内研究成果及目标（一）第11页，此课件共25页哦利用有限元方利用有限元方法完成了膨胀法完成了膨胀机理分析。机理分析。国内研究成果及目标（二）第12页，此课件共25页哦国内研究成果及目标（三）研究确定了膨胀套管对材料性能、管径与壁厚的基本要求。研究确定了膨胀套管对材料性能、管径与壁厚的基本要求。通过对近十种样管的筛选，优选出二种管材，（通过对近十种样管的筛选，优选出二种管材，（00Cr19Ni1000Cr19Ni10和和20G20G）实现了预定的膨胀率，膨胀后管材机械性能接近）实现了预定的膨胀率，膨胀后管材机械性能接近N80N80套管
11、水套管水平，可进行工业应用。平，可进行工业应用。第13页，此课件共25页哦国内研究成果及目标（四）第14页，此课件共25页哦与攀钢集团成都无缝钢管厂合作，制订了膨胀套管生产工艺和与攀钢集团成都无缝钢管厂合作，制订了膨胀套管生产工艺和质量控制标准。质量控制标准。开发了膨胀变形后达到开发了膨胀变形后达到APIAPI标准标准J55J55钢级水平的膨胀管材，可钢级水平的膨胀管材，可用于用于133/8133/8”、95/895/8”、7 7”套管系列。套管系列。国内研究成果及目标（五）第15页，此课件共25页哦完成了膨胀工艺及膨胀胀头技术研究完成了膨胀工艺及膨胀胀头技术研究表面激光熔覆胀头技术表面激光熔
12、覆胀头技术表面激光熔覆胀头技术表面激光熔覆胀头技术国内研究成果及目标（六）第16页，此课件共25页哦设计了实验台架设计了实验台架国内研究成果及目标（七）第17页，此课件共25页哦进行了三轮台架实验，确定了针对大庆套损井修复的进行了三轮台架实验，确定了针对大庆套损井修复的膨胀套管施工工艺和实验膨胀套管施工工艺和实验国内研究成果及目标（八）(点击动画播放)第18页，此课件共25页哦利用可膨胀套管技术在大庆完成一口井的套损井修复施工实利用可膨胀套管技术在大庆完成一口井的套损井修复施工实验。预计在两年内使这项技术走向成熟，逐步解决套损井影验。预计在两年内使这项技术走向成熟，逐步解决套损井影响油田稳产的
13、问题。响油田稳产的问题。J55J55钢级的可膨胀套管用于川东地区，完成解决井漏问题的技术研钢级的可膨胀套管用于川东地区，完成解决井漏问题的技术研究，争取完成一口井的施工作业。究，争取完成一口井的施工作业。完成膨胀螺纹技术攻关，实现一次施工作业可下成百上千米完成膨胀螺纹技术攻关，实现一次施工作业可下成百上千米的可膨胀套管。的可膨胀套管。国内研究成果及目标（九）第19页，此课件共25页哦可膨胀套管材料技术可膨胀套管材料技术 膨胀管材料性能要求材料延伸率高膨胀管材料性能要求材料延伸率高,易于膨胀变形，变易于膨胀变形，变形后机械性能基本达到普通套管水平，同时材料的价格要形后机械性能基本达到普通套管水平
14、，同时材料的价格要和普通套管属于同一数量级。和普通套管属于同一数量级。膨胀工艺及膨胀胀头技术膨胀工艺及膨胀胀头技术 解决长距离、间断可重复（一次下上千米膨胀套管施工）解决长距离、间断可重复（一次下上千米膨胀套管施工）膨胀技术。膨胀技术。可膨胀套管的关键技术（一）监监监督督督重重重点点点第20页，此课件共25页哦连接螺纹技术连接螺纹技术 解决膨胀后的密封技术。解决膨胀后的密封技术。配套工艺和工具技术配套工艺和工具技术可膨胀套管的关键技术（二）监监监督督督重重重点点点第21页，此课件共25页哦可可膨膨胀胀套套管管技技术术被被公公认认为为是是2121世世纪纪石石油油钻钻采采行行业业的的核核心心技技术
15、之一。术之一。这这项项技技术术能能够够解解决决无无论论直直井井还还是是水水平平井井的的问问题题，预预计计在在勘勘探探、生产和修井的应用中实现快速的发展。生产和修井的应用中实现快速的发展。应用及发展前景（一）第22页，此课件共25页哦用作尾管悬挂器，用作尾管悬挂器，可延长平均故障可延长平均故障时间，减少费用。时间，减少费用。应用及发展前景（二）用作应急套管，解用作应急套管，解决复杂井段的井壁决复杂井段的井壁稳定问题。稳定问题。用于套损井修复，用于套损井修复，可获得最大通径可获得最大通径和强度。和强度。第23页，此课件共25页哦谢 谢！第24页，此课件共25页哦考题（可膨胀套管技术）简述可膨胀套管技术的优势及其三大应用简述可膨胀套管技术的优势及其三大应用（考核目的：了解可膨胀套管技术发展的前景）（考核目的：了解可膨胀套管技术发展的前景）简述可膨胀套管的关键技术及其监督人员其中所起的简述可膨胀套管的关键技术及其监督人员其中所起的作用作用（考核目的：了解可膨胀套管的关键技术，确定监督人员工作职责）（考核目的：了解可膨胀套管的关键技术，确定监督人员工作职责）第25页，此课件共25页哦