膨胀式尾管悬挂器修井固完井技术应用

(中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司,天津 300450)

摘 要：常规尾管悬挂器存在密封性能差、内通径小，挂不住等情况，另外，在后续的压裂施工过程中往往因尾管悬挂器喇叭口有水泥环或者承压能力不足，影响后续对储层的改造。为此,对悬挂及密封材料、液压及机械相结合的膨胀机构、膨胀方式、可固井等关键技术进行了研究,研制了膨胀尾管悬挂器。介绍了其结构和工作原理,阐述了其技术优点:该技术把膨胀套管技术应用到尾管完井领域,密封悬挂机构采用高强度橡胶材料,膨胀方式采用液压和机械相结合、由上至下的膨胀方式,且可固井。P5井的成功实施，对今后新疆油田修井固完井技术的实施具有一定的借鉴作用。

关键词：小井眼;坐挂;膨胀封隔;完井管柱

在大修、侧钻、加深井的完井中悬挂器存在提前坐封、固井质量差、挂不住、倒不开、憋不通等情况，另外，在后续的压裂施工过程中往往因尾管悬挂器喇叭口有水泥环或者承压能力不足，影响后续对储层的改造。因此开发研制了膨胀式尾管悬挂器完井技术，不仅提高了尾管悬挂器的承压能力还可扩大其内通径，为后续压裂对储层的改造提供了有利的条件，提速提效提供强有力的技术支撑。

1 工作原理

采用不锈钢膨胀管、软硬结合方式悬挂。通过液压和机械驱动力迫使膨胀锥运动，将膨胀管胀大并紧密贴合在上层套管内壁上，形成可靠密封，同时承受尾管悬重。

2 工具组成

2.1 膨胀式尾管悬挂器结构：

膨胀式尾管悬挂器由连接施工管柱接头、中心杆、防启动丢手、膨胀管体、悬挂密封橡胶、膨胀装置、固井胶塞、悬挂套管接头组成。

1、施工管柱接口：连接施工管柱作业，可根据施工管柱类型，选择钻杆或油管接头。

2、中心杆：连接施工管柱与悬挂器内部预置的膨胀装置。

3、防启动丢手：膨胀式悬挂器下部悬挂套管数量多、重量大，防止悬挂器未到预定位置之前，膨胀装置由于套管下坠而启动上行；到达预定悬挂位置后，中心杆连接膨胀装置与膨胀管体脱开，注水打压启动膨胀装置。

4、高强塑性膨胀管体（膨胀锚定管）：采用上海管力卜石油设备有限公司自主知识产权的膨胀管，该膨胀管具有高强塑性、承压高等性能。

5、悬挂密封橡胶（内含金属密封装置）：橡胶附着在膨胀管体外部，根据不同井况，选择使用不同性能的橡胶。膨胀装置启动致使膨胀管体内外径增加，膨胀管体与井筒内壁环空缩减，挤压橡胶，形成密封和悬挂力。

6、膨胀装置：由膨胀锥和附件组成。采用摇摆式梨形胀锥，极大降低卡阻风险。

7、大胶塞：根据悬挂套管规格，配套使用固井胶塞。

8、悬挂套管接头：根据悬挂套管规格及其螺纹规格，在膨胀式悬挂器底部预置带有外螺纹的套管短节。

2.2 技术特点：

1.通径大；2.悬挂牢；3.密封好；4工艺简。

2.3  施工工艺：

完井管柱组合：钻杆+膨胀式尾管悬挂器+尾管+浮箍浮鞋。当膨胀式尾管悬挂器下入到悬挂位置，开泵循环，投胶塞，碰压，膨胀，悬挂器悬挂段紧贴套管内壁上。膨胀完成后，管内压力归零，上提钻具，将管串起至井口，完成施工。

注：固井悬挂器与非固井悬挂器的区别在于多了固井环节。

2.4  与常规悬挂器对比技术优势：

1.悬挂牢——依靠管体金属环+耐高温橡胶环悬挂力＞60t；

2.密封好——金属橡胶环组合密封，密封段短，密封压力30MPa，解决卡瓦式悬3.挂器尾管重叠段环空密封不严的问题；

4.通径大——5 ½”井通径＞102mm；

5.工艺简——下入、膨胀、上提三部完成施工作业；

6.适宜性强——下入过程可循环；固井过程上提、下放、旋转，保证尾管固井质量；可在0°-90°井斜中任意位置座封，不受井斜位置限制；

7.胀锥锁紧牢靠——避免提前坐封风险

3  应用膨胀式悬挂器实例

3.1 P5井基本情况

本次大修找漏施工表明上部吐谷鲁水层段封堵失效。下套管二次固井封堵3921.0m-3922.5m处漏点的水层封堵或封隔，保证该井正常采气。采用φ99mm无节箍套管+膨胀式尾管悬挂器半程固井，尾管悬挂器座挂井深3850m，采用油井G级水泥浆体系可控固井，水泥浆返至悬挂器以上。

3.2 尾管结构                                                           

浮鞋+浮箍+承托环+变扣短节+Ф99mm套管+防水击短节+膨胀式尾管悬挂器一套+送入器+转换接头（Ф73mm外加厚公*210）+ Ф73mm钻杆+水泥头   

3.3  固井、膨胀式悬挂器悬挂

固井队顶替水泥浆2.3m3后，压小胶塞，顶替9.2m3清水压塞液后，小胶塞顺利入瓮于大胶塞之中。小胶塞过摆式膨胀锥位置泵压可增加1~2MPa，大小胶塞为一体后，大胶塞悬挂短接在10~11 Mpa压力作用下剪切锁钉，使之继续下行，。继续顶替清水2.5m3，至碰阀压力达20MPa后，说明大小胶塞已碰压座封。水泥车继续打压至约 30～35MPa，膨胀管悬挂器膨胀启动，悬重开始波动，钻柱上窜，方余上升到1.75～1.80米后，泵压突然降至为零，井口返液增加，膨胀悬挂完毕。继续快速起钻5柱以上循环洗出多余水泥浆后，提出全部钻具，关井候凝。48小时后，探钻水泥塞，全井清水试压达15Mpa，30min压降≤0.7Mpa 为合格。

P5井使用膨胀式悬器坐封后，进行水泥固井并通过膨胀管技术提高密封承压能力，该悬挂器是一种新型尾管悬挂器，通过改工艺提高尾管悬挂器的承压能力，首次适用于P5小井眼固完井作业中，为后续的压裂储层改造工艺的顺利实施提供了有利条件。

4 结论

1） 膨胀尾管悬挂器集成了悬挂和封隔功能， 并能实现大排量循环， 遇阻后通过上提下放，使管串顺利入井，并提高固井质量。 膨胀悬挂器技术优势明显， 本体机构、旋转机构、膨胀机构、固井机构、丢手机构、应急机构的研制是其关键技术。

2）通过完善现场施工工艺， 优化胶塞憋压操作及其机构，确保丢手机构及应急机构的正常工作，可有效提高膨胀悬挂器作业的可靠性。

3）国外膨胀尾管悬挂器技术已经比较成熟，并进行了较为广泛的应用。目前， 国内在开窗侧钻、小间隙井和复杂井尾管固井方面有较大需求，建议加大膨胀尾管悬挂器的研发力度，同时提高工具可靠性，发挥其技术优势，提高固井质量。

通过采取膨胀式尾管悬挂器小井眼完井技术解决施工中的难题,取得了效果,达到了预期目的，提高综合经济效益，为今后大修、侧钻井完井固井技术提供参考或借鉴。

参考文献

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　　来源：化学工程与装备 - 官方网站 - 创刊于1972   2022年第12期   在线投稿  >>