實體膨脹管技術在TK6－463CH井的應用

季建華

（中國石化西北油田分公司工程技術研究院，新疆烏魯木齊 830011）

1 膨脹管技術簡介

膨脹管技術主要包括膨脹管的生產制造、膨脹尾管懸掛器系統、脹管工具、現場施工工藝等［1］。膨脹管是一種由低碳鋼經特殊加工而制成的套管，根據其本體結構的不同，可分為實體膨脹管和割縫膨脹管［2］。實體膨脹管可通過機械或液壓方式使膨脹錐從膨脹管管柱中穿過，從而使管柱發生永久性脹大，膨脹率可達10%～30%。割縫膨脹管只能用機械方式脹管，但割縫膨脹管的膨脹率遠比實體膨脹管大。

在鉆井工程方面，實體膨脹管可以優化井身結構，封隔縮徑、坍塌、井漏或高壓層；對于套管由于各種原因未能下到設計位置，遺留下鉆井隱患或難題，可以采用膨脹管進行補救。在套管修補作業方面，實體膨脹管可以修補磨損的技術套管［3］，修補老井生產套管及封隔射孔層段。

2 TK6－463CH實體膨脹管固井技術

2.1 TK6－463CH井概況

TK6－463CH井是塔河油田首次在超深井、大斜度井段應用φ139.7 mm實體膨脹管工藝的側鉆水平井。該井是位于阿克庫勒凸起軸部的一口側鉆開發井，完鉆目的層位奧陶系。其井身結構如表1所示。

TK6－463CH井設計井深5728.76 m（垂深5550 m），本開次造斜點自老井TK6－463井5133 m處開窗側鉆，采用φ149.2 mm鉆頭鉆至井深5510 m（垂深5478.17 m）中完，然后對井段5120～5510 m進行擴孔，要求擴孔后的井徑不小于165mm（圖1）。完井套管采用外徑φ139.7 mm、壁厚7.72 mm實體膨脹管。采用膨脹尾管固井，封固好本開裸眼井段及套管重疊段，為后期油氣的開發及油氣評價創造良好的條件。由于首次進行膨脹套管用作技套封堵試驗，對φ139.7 mm膨脹套管及膨脹懸掛器性能及操作要求高，且封固段直徑達到φ165 mm以上，對固井施工工藝提出了挑戰。針對本井實際情況，對井眼準備、套管下入、膨脹管管體膨脹、固井施工工藝等均采用了相應的技術措施，以保證固井施工的順利開展。

表1 TK6－463CH井身結構

膨脹套管柱自下而上：旋流管＋浮鞋＋啟動器＋膨脹套管＋膨脹懸掛器＋喇叭口。內管柱自下而上：膨脹工具組合＋對扣接頭＋安全接頭＋擋泥器＋73 mm加厚油管＋擋泥器＋73 mm加厚油管＋擋泥器＋73 mm加厚油管＋轉換接頭＋88.9 mm鉆桿。

2.2 TK6－463CH膨脹管固井施工工藝

2.2.1 膨脹管施工工藝

圖1 TK6－463CH井身結構

膨脹管的正常下入是膨脹管施工的關鍵工藝環節。由于本井存在漏失現象，下入過程需嚴格控制下放速度，防止壓漏地層；同時下鉆過程中，堅持灌漿原則，控制管串內外壓差，防止管串的提前膨脹或壓潰。下入膨脹懸掛器后，將膨脹套管懸掛系統坐放在卡瓦內，安裝喇叭口，連接吊卡工作臺，下入對扣接頭、刮泥器及φ73 mm加厚油管的內管柱組合至膨脹啟動器位置，對扣后開泵頂通驗封，正常下入。要嚴格控制上扣扭矩，下入速度不得超過15柱／h（特別是裸眼井段），下鉆操作平穩，嚴禁猛剎、猛放（表2）；通過開窗位置時一定要小心，并注意異常井段。

表2 膨脹套管上扣及下井數據

固井施工結束后，①采用水泥車開展膨脹作業，當壓力達到約為20～25 MPa時，膨脹過程開始，該壓力將促使膨脹錐向上移動并且使套管膨脹，嚴格要求控制泵壓在35 MPa以內，泵的排量控制在80 L／min以內，天車提升速度控制在8 m／min左右，同時注意上提鉆桿、注意指重表數據變化；②膨脹第一個立柱，直到管柱接頭提出鉆臺平面后，坐放吊卡，停泵并放壓，卸扣；③卸立柱，并放入鉆桿排上，再安裝另一個泵入接頭和高壓水龍帶于下一鉆桿立柱上，記錄下內管柱脫離膨脹面以后的重量；④提高泵壓繼續膨脹，以立柱的方式膨脹并提升內管柱，直至完成膨脹懸掛器及喇叭口的膨脹；⑤當膨脹套管系統完全膨脹后，開泵進行反循環，循環出喇叭口以上水泥漿；⑥按照作業規程的要求對膨脹套管進行試壓，起出內管柱及膨脹工具。該井膨脹率達到8.3%。

2.2.2 膨脹管固井施工

管串下入到目的層位后，充分循環后按常規方法進行固井，水泥漿性能如表3所示。施工依次泵入密度為1.05 g／cm3的沖洗液4.5 m3，密度為1.5 g／cm3的隔離液4.5 m3，注入水泥漿6.1 m3。注完水泥漿后投入多功能膠塞，然后泵入1.5 m3隔離液，并替入密度為1.3 g／cm3的鉆井液19.4 m3。當膠塞到位后，繼續加壓，確保壓力比最終循環壓力高5 MPa左右，但最高壓力不超過20 MPa。井口施工壓力滿足膨脹管應用要求。碰壓后開展膨脹套管施工，膨脹完后，起至喇叭口反循環出水泥漿，并起出全部鉆具候凝。

表3 TK6－463CH水泥漿性能

3 現場應用效果分析

TK6－463CH共計使用32根膨脹管，長達437.22 m，膨脹率為8.3%。膨脹前后數據對比如表4所示。候凝128小時，探掃塞面后測得聲幅情況如表5所示。套管試壓20 MPa，穩壓30 min，壓降為0.2 MPa。滿足設計要求。

表4 膨脹管施工后數據

表5 固井質量

4 結論

（1）TK6－463CH井的實踐證明，國產實體膨脹管從材料、制造工藝和施工工藝上來說是成熟的，這將為優化井身結構、解決鉆井生產中的井壁穩定、井漏等復雜情況和完井作業方面的某些技術難題提供新的方案。

（2）國產實體膨脹管的成功使用，相對于進口膨脹管，成本大幅度降低，具有廣闊的推廣前景。

［1］孟慶昆，謝正凱，馮來.可膨脹套管技術概述［J］.鉆采工藝，2003，26（4）：67－68.

［2］張新旭，魏學成.膨脹管技術在河壩1井的應用［J］.西部探礦工程，2005，（9）：61－63.

［3］馬海濤，林覺振，王海濤，等.應用于套管補貼的膨脹管技術［J］.石油鉆采工藝，2005，27（1）：70－71.