刍议尾管固井中膨胀式尾管悬挂器技术

姜龙（四川省川西钻探工程公司 610051）

在固井过程中，风险较高，施工难度最大且施工技术相对复杂的就是尾管固井技术。在大多数施工中都使用的是传统的卡瓦式尾管悬挂器进行固井，虽然具有低成本的优点，但不能达到有效固井的目的。随着实体膨胀管技术的发展，膨胀式尾管悬挂器固井技术迅速发展，不但可以解决传统固井不能解决的问题，还可以对钻井深度进行延伸。

一、膨胀式尾管悬挂器的介绍

1.膨胀式尾管悬挂器是以实体膨胀管技术为基础研发出来的尾管悬挂器。这种悬挂器是利用金属挤压的速变性原理进行制造的，它可以通过可膨胀本体进行径向膨胀，从而使得悬挂器本身发生塑性变形。根据工作原理可以将其分为两种类型，一种是实体膨胀式尾管悬挂器，还有一种是异形管膨胀式尾管悬挂器。

2.对其组织结构进行分析时，可将其悬挂机构分为三个部分，首先是膨胀主体，其次是膨胀锥，最后是中心管。膨胀主体下部有一些加工的螺纹，这些螺纹一般是用来连接尾管的，悬挂器上面有一些数组橡胶带，每组橡胶带都被环形肋分隔开。在悬挂器进行作业时，尾管悬挂器就会受力膨胀，膨胀锥在受力情况下会沿着中心管下垂，使得悬挂器本体对橡胶带和环形肋产生排挤作用，将其挤压到上层套管，使其与内壁相互接触从而产生较大的摩擦力来承受轴向载荷量。方便尾管钻井作业进行，从而减少了施工时间，节省了施工材料。更好的提高了固井水泥浆的凝固质量，简化了施工工序。

二、膨胀式尾管悬挂器的技术特点

1.膨胀式尾管悬挂器在构造中将悬挂功能和封隔功能有效统一，在一定程度上简化了工具结构，减小了外形尺寸，使得其外形比较简单轻便，让其在入井过程中相对安全方便。有利于施工人员进行操作，保障了施工人员的施工安全，也会使得固井成功率相对较高。

2.这种悬挂器是使用金属加橡胶进行密封制作的，使用一种高强度的橡胶密封悬挂的膨胀悬挂密封装置，密封效果好，悬挂力较大，从而使得悬挂器的使用寿命延长。此悬挂器采用液压与机械相结合的膨胀方式和自动释放的方式，为了减少管内的液压，一般通过机械方式辅助膨胀进行作业。

3.悬挂器内部高效的坐挂机构使得施工中高应力集中程度普遍降低，同时也降低了卡瓦对上层套管的损坏，使坐挂机构对上层套管的适应能力增强，对老古井的加深有着更好的作用。从结构上来看，膨胀式尾管悬挂器固井比传统的悬挂器固井的环空更大，使其在施工中水眼比较畅通。

4.膨胀式尾管悬挂器在使用中具有双向承接性，悬挂力的产生是由橡胶和管壁相互摩擦造成的，它既可以起到悬挂的效果又可以起到密封的作用，而且对密封原件的长度进行调整可以设定悬挂力的强度，使其在进行大型酸化压裂等施工时也可以很好的承接。

三、膨胀式尾管悬挂器在尾管固井中的应用

1.在尾管固井施工之前，首先要对水泥浆进行设计和检测，确保水泥浆在混合中对水分的合理添加以及水泥浆的材料使用情况，对水的添加要按照一定的比例进行，水泥材料的选择最好使用商品水泥，这是施工成功的关键所在。一般是在注水泥浆之后才进行悬挂器的坐挂工作，如果不能保证水泥浆的性能稳定，在施工中水泥浆提前凝固会造成尾管串凝固到井眼，水泥浆凝固速度太慢会使得尾串管难以凝固，这两种情况下都会引起施工风险。

2.在尾管入井时，要把握好悬挂器系统在管套内下降的速度，在尾管进入裸眼之前要对尾管串进行上提、下放、旋转等操作。在此过程中还要记录尾管的称重值。在注水泥施工中，先要安装管线，然后再进行水泥的注入工作。

3.当注水泥的工作完成之后，要根据水泥浆的凝固情况对施工过程进行规划。之后再进行坐挂。先将尾管下降至特定的位置，然后在进行投球，等到球降到球座之后，缓慢开泵通过增加气压来膨胀尾管悬挂器。在高压液体作用之下对膨胀锥实行放入，将膨胀管和上层套管的内壁紧贴，使得悬挂尾管串和上层技术套管之间形成环形空间。这时，膨胀锥下部的钻井液将通过内管小孔进入环形空间，液压就可以将悬挂器由较小直径膨胀到较大直径，直至悬挂器外壁与套管内壁贴紧。整个膨胀过程完成之后，浮阀会自动打开，膨胀锥将使用送入工具上的传压孔进行传压，使整个送入工具上的压力下降，从而达到平衡管内外压力平衡的效果。并使用指示灯给地面传递膨胀结束的信息。这时，下放钻具会将膨胀锥与尾管分离，坐挂完成之后，就应该重新建立水泥浆循环通道，将多余的水泥浆循环出井眼完成整个固井作业。

结束语

该技术在尾管固井中的使用很大幅度上减少了套管使用量，使得裸眼井段长度减短。并可以提供更强的悬挂力，不仅有力于提高固井质量，还可以对普通井的加深起到一定的协助作用。膨胀尾管悬挂器技术以其显著的优越性在固井作业中被广泛使用，但是就我国国内膨胀式尾管悬挂器在固井中的使用而言，对这种固井技术还不够完善。为了使膨胀式尾管悬挂器的应用前景更加广泛，需要加快对其的研发速度，提高在固井施工中的应用水平，实现技术上的创新从而达到施工中工程质量安全可靠的目的。

[1]张益,李相方,李军刚等.膨胀式尾管悬挂器在高压气井固井中的应用[J].天然气工业,2009(8).

[2]郭朝辉,马兰荣,姚辉前等.膨胀式尾管悬挂器在国外油田的应用[J].石油机械,2009(9).

[3]刘凤,罗西超,王瑞霄等.膨胀式尾管悬挂器用膨胀管受力分析[J].石油矿场机械,2012(1).

[4]吴柳根,滕照正,侯婷等.国内尾管固井完井技术现状[J].石油矿场机械,2013(10).