膨胀套管技术在钻井完井工程中的应用研究

钟勇

摘 要 目前，复杂结构井和特殊工艺井钻遇高压层、漏失层等复杂地层时，常因常规技术难以封堵或井眼尺寸受限而导致后续钻井和完井方案无法实施。膨胀套管钻完井技术能有效解决复杂地层封堵、井身结构优化和完井内径过小等复杂钻完井难题。本文主要研究分析了膨胀套管技术在钻井完井工程中的应用，以供参考。

关键词 膨胀套管;钻井;完井;应用研究

引言

随着油气开发向深部地层和难动用区块发展，深井、超深井、复杂结构井和特殊工艺井越来越多，所遇到的地层结构日益复杂，面临的钻井、完井难题也日益增多，传统的技术手段往往难以解决，严重影响油田老区、难动用区块和深层油藏的开发能力和钻井完井技术水平发展。针对复杂结构井和特殊工艺井钻井和完井所面临的问题，应用膨胀管技术可以提供一系列的解决方案，通过优化井身结构和封堵复杂地层以确保钻井安全，通过扩张套管完井直径的一系列措施，使作业得以实施，采用膨胀悬挂器悬挂大直径尾管和提供尾管头密封，优化钻井方案并满足特殊完井要求。

1膨胀套管技术

膨胀套管技术是通过将管柱下入至井底，以机械或液压方法，通过拉力或压力使管柱发生永久塑性变形，从而扩大井眼或生产管柱内径。膨胀管技术在套管结构设计中的应用具有显著的技术优势。一是，优化套管结构，可以减小井眼锥度，使井眼变瘦，从而使目标层钻得更深，增大完井直径，便于后期生产作业。二是，利用膨胀管解决复杂层段的钻井问题，如封隔缩径，坍塌，井漏或高压层等， 实现在不增大开眼直径和不减小完井套管直径的条件下，封隔复杂地层，以利安全钻井[1]。

2膨胀套管技术在钻井完井工程中的应用

2.1 膨胀套管完井技术

老井开窗侧钻已成为剩余油开采的主要手段，但侧钻固井质量和完井直径也是制约侧钻技术发展的瓶颈。国内标准139.7毫米套管管侧钻井因完井尾管内径小，影响以后的生产和作业的问题，创新性地采用膨胀套管作为完井尾管，对侧钻井完井提供了一个完成的新方法，有效地提高固井质量，大幅提高完井套管内径， 从而可下入常规修井及生产工具、实施分层开采和机械防砂等系列措施。

2.2 膨胀套管钻井封堵技术

近年来，随着国内油田的发展，西部地区深井、超深井、复杂结构井和特种技术井的数量越来越多，复雜条件下的钻井问题也越来越突出。在高压地层、漏失地层等复杂地层中，钻井时压力系统难以平衡，常规技术无法对目标地层进行钻井。膨胀套管作为技术套管，封隔复杂裸眼段，形成“临时井壁”，以满足下一层地层钻进的要求。其技术优势如下：①可对长井段裸眼井进行封堵，封隔缩径、坍塌、井漏或高压层等复杂层钻井难题;②可优化井身，增大完井直径，减小井眼锥度角，为后续钻井、采油和修井工程作业提供依据。

2.3 膨胀悬挂器完井技术

膨胀悬挂器解决了井下不同规格技术套管与尾管之间的机械连接和密封问题，消除了尾管头水力泄漏现象。由于其优良的尾管密封性能，重叠段套管由200m减少到30m，节省了大量套管，满足了尾管完井后期压裂等特殊完井要求。此外，原则上侧钻井窗口选择要求上部套管完好，采用膨胀悬挂器进行尾管头封隔，优化侧钻井开窗点至套损段以下，可以忽略窗口选择要求，可避免钻遇窗口附近高压水层或漏失层，避开原井套管射孔井段或套漏影响，从而大大减少了长裸眼钻井[2]。

2.4 膨胀悬挂器辅助封堵技术

在深井、复杂井钻进过程中，钻遇不同压力体系时容易发生漏失等钻井事故，而下套管封隔存在固井水泥浆返不到尾管头的风险，造成复杂压力体系封隔失效的后果，从而影响后续钻进;甚至小井眼窄间隙井因常规悬挂器内径小无法悬挂大尺寸尾管，无法下套管封隔而造成后续钻进无法实施。该技术利用膨胀悬挂器高强密封性和膨胀后通径增大的优势，可以悬挂更大直径尾管，采用水泥浆固井封隔结合尾管头膨胀悬挂器密封方式，封隔钻井过程中的复杂压力体系，保证后续钻进安全。其技术优势有：①解决钻井中辅助封隔高压层、漏失层等复杂难题， 彻底解决尾管头的环空漏失问题，保证后续钻进安全; ②悬挂更大尺寸直连型尾管，实现小井眼窄间隙多下入一层技术套管，优化井身结构，增大完井内径[3]。

3膨胀套管及膨胀悬挂器技术研究方向

国内膨胀管技术发展迅速，但与国外同类技术相比，仍存在一定差距，膨胀套管技术裸眼井封堵应用推广力度较小，在大尺寸膨胀套管应用方面尚有所欠缺， 等井径膨胀套管技术尚处于研发阶段;同时，膨胀悬挂器应用范围主要集中在侧钻井的尾管完井，且规格尺寸不完全，尤其缺少特殊尺寸的产品。因此，建议在现有技术基础上，与国际先进公司对标，开展先进的膨胀套管及膨胀悬挂器技术深化研究，重点开展以下工作：①研究完善高性能、抗高温、抗腐蚀的膨胀管系统及其配套膨胀工具，以应对深井、超深井、热采井、含硫井等特殊井的应用要求，形成多样化、系列化的产业群;②积极推动大尺寸膨胀套管在钻井封堵领域的应用，研究多层膨胀尾管相互嵌套形成的“嵌套系统”，对井身结构进行瘦身，并与多分支井、智能井和套管钻井等技术相结合，拓展现有钻探技术;③加快等井径膨胀套管钻井技术研究，尽快实施现场试验，实现等径井眼钻进;④加快完成膨胀悬挂器系列化及产业化，扩大膨胀悬挂器在尾管钻井、旋转尾管固井、深水固井等作业中的应用范围。

4结束语

总之，膨胀套管钻完井技术能有效解决复杂地层封堵、井身结构优化和完井内径过小等复杂钻完井难题，膨胀悬挂器作为膨胀套管技术的衍生产品，有效拓宽了悬挂器应用领域，为复杂井况条件下尾管完井提供技术手段。

参考文献

[1] 唐明，吴柳根，赵志国，等.深层侧钻水平井膨胀套管钻井封堵技术研究[J].石油机械，2013（2）：6-9.

[2] 朱春林，刘爱民，赵志国.膨胀管技术在塔河超深井侧钻井中的应用[J].科学技术与工程，2012（31） ：8384-8389.

[3] 吴柳根，马建忠，宁学涛，等.膨胀悬挂器技术在石油工程中的应用[J].石油矿场机械，2012（9）：59-63.