实体膨胀管技术在TK6－463CH井的应用

季建华

（中国石化西北油田分公司工程技术研究院，新疆乌鲁木齐 830011）

1 膨胀管技术简介

膨胀管技术主要包括膨胀管的生产制造、膨胀尾管悬挂器系统、胀管工具、现场施工工艺等［1］。膨胀管是一种由低碳钢经特殊加工而制成的套管，根据其本体结构的不同，可分为实体膨胀管和割缝膨胀管［2］。实体膨胀管可通过机械或液压方式使膨胀锥从膨胀管管柱中穿过，从而使管柱发生永久性胀大，膨胀率可达10%～30%。割缝膨胀管只能用机械方式胀管，但割缝膨胀管的膨胀率远比实体膨胀管大。

在钻井工程方面，实体膨胀管可以优化井身结构，封隔缩径、坍塌、井漏或高压层；对于套管由于各种原因未能下到设计位置，遗留下钻井隐患或难题，可以采用膨胀管进行补救。在套管修补作业方面，实体膨胀管可以修补磨损的技术套管［3］，修补老井生产套管及封隔射孔层段。

2 TK6－463CH实体膨胀管固井技术

2.1 TK6－463CH井概况

TK6－463CH井是塔河油田首次在超深井、大斜度井段应用φ139.7 mm实体膨胀管工艺的侧钻水平井。该井是位于阿克库勒凸起轴部的一口侧钻开发井，完钻目的层位奥陶系。其井身结构如表1所示。

TK6－463CH井设计井深5728.76 m（垂深5550 m），本开次造斜点自老井TK6－463井5133 m处开窗侧钻，采用φ149.2 mm钻头钻至井深5510 m（垂深5478.17 m）中完，然后对井段5120～5510 m进行扩孔，要求扩孔后的井径不小于165mm（图1）。完井套管采用外径φ139.7 mm、壁厚7.72 mm实体膨胀管。采用膨胀尾管固井，封固好本开裸眼井段及套管重叠段，为后期油气的开发及油气评价创造良好的条件。由于首次进行膨胀套管用作技套封堵试验，对φ139.7 mm膨胀套管及膨胀悬挂器性能及操作要求高，且封固段直径达到φ165 mm以上，对固井施工工艺提出了挑战。针对本井实际情况，对井眼准备、套管下入、膨胀管管体膨胀、固井施工工艺等均采用了相应的技术措施，以保证固井施工的顺利开展。

表1 TK6－463CH井身结构

膨胀套管柱自下而上：旋流管＋浮鞋＋启动器＋膨胀套管＋膨胀悬挂器＋喇叭口。内管柱自下而上：膨胀工具组合＋对扣接头＋安全接头＋挡泥器＋73 mm加厚油管＋挡泥器＋73 mm加厚油管＋挡泥器＋73 mm加厚油管＋转换接头＋88.9 mm钻杆。

2.2 TK6－463CH膨胀管固井施工工艺

2.2.1 膨胀管施工工艺

图1 TK6－463CH井身结构

膨胀管的正常下入是膨胀管施工的关键工艺环节。由于本井存在漏失现象，下入过程需严格控制下放速度，防止压漏地层；同时下钻过程中，坚持灌浆原则，控制管串内外压差，防止管串的提前膨胀或压溃。下入膨胀悬挂器后，将膨胀套管悬挂系统坐放在卡瓦内，安装喇叭口，连接吊卡工作台，下入对扣接头、刮泥器及φ73 mm加厚油管的内管柱组合至膨胀启动器位置，对扣后开泵顶通验封，正常下入。要严格控制上扣扭矩，下入速度不得超过15柱／h（特别是裸眼井段），下钻操作平稳，严禁猛刹、猛放（表2）；通过开窗位置时一定要小心，并注意异常井段。

表2 膨胀套管上扣及下井数据

固井施工结束后，①采用水泥车开展膨胀作业，当压力达到约为20～25 MPa时，膨胀过程开始，该压力将促使膨胀锥向上移动并且使套管膨胀，严格要求控制泵压在35 MPa以内，泵的排量控制在80 L／min以内，天车提升速度控制在8 m／min左右，同时注意上提钻杆、注意指重表数据变化；②膨胀第一个立柱，直到管柱接头提出钻台平面后，坐放吊卡，停泵并放压，卸扣；③卸立柱，并放入钻杆排上，再安装另一个泵入接头和高压水龙带于下一钻杆立柱上，记录下内管柱脱离膨胀面以后的重量；④提高泵压继续膨胀，以立柱的方式膨胀并提升内管柱，直至完成膨胀悬挂器及喇叭口的膨胀；⑤当膨胀套管系统完全膨胀后，开泵进行反循环，循环出喇叭口以上水泥浆；⑥按照作业规程的要求对膨胀套管进行试压，起出内管柱及膨胀工具。该井膨胀率达到8.3%。

2.2.2 膨胀管固井施工

管串下入到目的层位后，充分循环后按常规方法进行固井，水泥浆性能如表3所示。施工依次泵入密度为1.05 g／cm3的冲洗液4.5 m3，密度为1.5 g／cm3的隔离液4.5 m3，注入水泥浆6.1 m3。注完水泥浆后投入多功能胶塞，然后泵入1.5 m3隔离液，并替入密度为1.3 g／cm3的钻井液19.4 m3。当胶塞到位后，继续加压，确保压力比最终循环压力高5 MPa左右，但最高压力不超过20 MPa。井口施工压力满足膨胀管应用要求。碰压后开展膨胀套管施工，膨胀完后，起至喇叭口反循环出水泥浆，并起出全部钻具候凝。

表3 TK6－463CH水泥浆性能

3 现场应用效果分析

TK6－463CH共计使用32根膨胀管，长达437.22 m，膨胀率为8.3%。膨胀前后数据对比如表4所示。候凝128小时，探扫塞面后测得声幅情况如表5所示。套管试压20 MPa，稳压30 min，压降为0.2 MPa。满足设计要求。

表4 膨胀管施工后数据

表5 固井质量

4 结论

（1）TK6－463CH井的实践证明，国产实体膨胀管从材料、制造工艺和施工工艺上来说是成熟的，这将为优化井身结构、解决钻井生产中的井壁稳定、井漏等复杂情况和完井作业方面的某些技术难题提供新的方案。

（2）国产实体膨胀管的成功使用，相对于进口膨胀管，成本大幅度降低，具有广阔的推广前景。

［1］孟庆昆，谢正凯，冯来.可膨胀套管技术概述［J］.钻采工艺，2003，26（4）：67－68.

［2］张新旭，魏学成.膨胀管技术在河坝1井的应用［J］.西部探矿工程，2005，（9）：61－63.

［3］马海涛，林觉振，王海涛，等.应用于套管补贴的膨胀管技术［J］.石油钻采工艺，2005，27（1）：70－71.