探讨膨胀式尾管悬挂器技术在尾管固井中的应用

谢果任虹宇（.中国石油西南油气田分公司工程技术研究院， 四川 广汉 68300；.中国石油西南管道德宏输油气分公司， 云南 芒市 678400）

探讨膨胀式尾管悬挂器技术在尾管固井中的应用

谢果1任虹宇2（1.中国石油西南油气田分公司工程技术研究院， 四川 广汉 618300；2.中国石油西南管道德宏输油气分公司， 云南 芒市 678400）

为了解决固井施工过程中风险较高，施工困难和施工复杂等问题，开发了一种新型的悬挂器，即：膨胀式尾管悬挂器，此技术不仅有效的保证了固井质量，而且有利于固井后期的开采。随着膨胀管技术的广泛使用，膨胀式尾管悬挂器以其简单的施工工艺、安全度较高等特性被普遍应用于在固井施工中。

尾管固井；膨胀式尾管悬挂器；技术应用

固井作业失败的原因就是尾管悬挂器系统的失效，很多固井施工中都使用的是传统的卡瓦式尾管悬挂器进行操作，虽然此技术使用成本低，但不能更好的保障固井施工的质量。随着膨胀式尾管悬挂器固井技术开发和应用，解决了尾管顶部的封固质量差以及固井作业中的环空漏气等现象，弥补了传统固井施工中出现的问题，在固井作业领域里普遍的认可。

1 膨胀式尾管悬挂器的原理及特性

（1）工作原理 膨胀式尾管悬挂器是利用膨胀管的金属可塑性，通过对膨胀本体进行膨胀，使得悬挂器本体膨胀之变形区形成永久变形的过程。

（2）技术特性①比普通尾管顶部封隔器的密封橡胶带更长，提高了悬挂器和套管的环空封隔质量。②为防止悬挂器入井时的磕碰损坏，减少了外露的零件，除去了有卡瓦和锥套存在而出现的曲折环空流道。 ③清除了普通尾管悬挂器潜在的漏失通道，使得悬挂器本体的抗压能力提高和尾管顶部的密封性能。④除去了普通尾管悬挂器存在的坐挂后卡瓦处高应力集中区，降低了卡瓦对上层套管的损坏，增强了坐挂机构对上层套管的适应性能。 ⑤比普通悬挂器更强的尾管下入能力，从而缩短了施工进度。⑥膨胀式尾管悬挂器将封隔和悬挂集中于一体，简化了施工程序。

2 膨胀式尾管悬挂器技术的施工工艺

膨胀式尾管悬挂器的固井施工程序依次是：尾管入井、入住水泥、替浆、坐挂悬挂器、丢手和钻进。

（1）固井作业前的设计 为了保障固井作业顺利完成，在施工之前要进行一系列的设计和检测工作。①固井施工成功的关键所在就是水泥浆的设计和测试。因为坐挂悬挂器是注入水泥环节之后进行操作的，所以水泥浆的性能是否稳定决定后续工程的开展。②测量尾管入井形成的压力和抽吸作用，规定尾管在套管段及裸眼段的下入速度，避免压扁裸眼段的底层。③预先分析井眼内尾管串及送入工具的扭矩和阻力，同时保证丢手释放的剪钉的剪切值。

（2）下尾管和注水泥施工 ①把握好套管内和裸眼内尾管的最佳下入速度。②在尾管入裸眼段时将尾管串上提下放和旋转，记录各称重值和扭矩值。③安装固井管线和水泥头，根据常规的尾管固井进行注水泥和替浆工作。

（3）坐挂膨胀式尾管悬挂器 ①将坐挂球放进送入工具内，等待其落入到球座上，期间要注意水泥浆的凝固时间。②当坐挂球进入到球座之后，开泵增压来缓慢膨胀尾管悬挂器。③将膨胀锥打开送入工具上的一个传压孔，下降整个送入工具内的压力之后膨胀环节结束。④通过送入工具上提超过井内尾管的的总重量，然后下放送入工具的重量，一般下放0.15m的位移来将送入工具从尾管悬挂器上丢手。⑤提升送入工具至尾管顶部，冲洗悬挂器上多余的水泥浆，可以进行尾管顶部的试压操作。

3 膨胀式尾管悬挂器技术在尾管固井中的应用

（1）首先，在尾管固井作业初始阶段要进行水泥浆的检测和设计，目的是为了保障水泥浆在混合时合理的添加水份，使水泥浆材料得到更好的使用。选择使用最好的商品水泥，根据标准的比例进行水份的添加，这些都是施工成功的关键因素。通常在注入水泥浆之后才能坐挂悬挂器，为了防止施工中水泥浆提前凝固造成尾管串凝固到井口亦或是水泥浆凝固速度太慢使得尾管不稳固，所以必须保证水泥浆的稳定性，否则会引起施工风险。

（2）其次，在尾管入井环节，准确控制悬挂器在管口内下降速度，对尾管串进行上提、下放、旋转之后进入裸眼，同时对尾管的称重值做详细的记录。在水泥注入施工环节之前，还要安装管线。

（3）最后，完成水泥注入施工后，按照水泥浆的凝固程度来规划施工的过程。然后进行悬挂器的坐挂。开始将尾管下降至既定的位置，再进行投球至球座，通过缓慢开泵增加气压来膨胀尾管悬挂器。通过高压液体作用放入膨胀锥，其下部的钻井液经过内管小孔进入环形空间。完成膨胀环节，浮阀会自动打开，膨胀锥通过传压孔传压，降低整个送入工具上的压力，使得管内外的压力平衡，通过指示灯将膨胀结束的信息传达地面。之后分离膨胀锥和尾管，完成坐挂。进行水泥浆循环通道的建立，将多余的水泥浆循环出井眼，完成固井施工。

4 结语

膨胀式尾管悬挂器具有超强的悬挂力，在尾管固井的施工过程中，不仅可以降低套管的使用率，还可以缩短裸眼井段的长度，进而提高固井质量，其在普通井的加深施工中也能发挥一定的辅助作用。该技术凭借自身的优良特性被普遍应用于固井施工中，由于国内对这种固井技术的开发还不够彻底，建议加快研发进度，提高应用水平，促进膨胀式尾管悬挂器未来的市场发展潜力，创造高质量、更安全的施工工程。

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