[發明專利]一種高膨脹率裸眼懸空補貼系統及方法

無效

• 申請號: 201210131798.4
• 申請日: 2012-05-02
• 公開（公告）號: CN102777123A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 李黔;尹虎;肖凱文;李林濤;李維
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B33/12
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及鉆井技術領域，具體涉及一種高膨脹率裸眼懸空補貼系統及方法。

背景技術

對付深井復雜井漏、噴、塌、卡的主要辦法是多下入技術套管封隔復雜地層，復雜層位越多下入的技術套管層數就越多。為了保證鉆達目的層，往往需要采用大開眼尺寸設計，這樣會增加套管、鉆井液、水泥等材料的消耗和廢棄物的排放。如果在鉆井設計中對復雜層位缺乏估計，需要多下套管予以封隔，若開眼尺寸不夠，將會導致鉆井過程中井眼尺寸越來越小，嚴重時會導致無法鉆達目的層。研究不用或少用技術套管安全鉆達目的層的鉆井技術，對于實現套管、鉆井液、水泥等材料用量的減少，加快鉆井速度，提高油氣藏勘探開發效益具有重要意義。

補貼技術的出現為封堵復雜層位，減少技術套管的使用提供了新途徑。現有的補貼技術方案有如下幾種：

1．等井徑膨脹技術，可分為以下兩種方式：A.施工人員在下完技術套管后使用小一級的鉆頭繼續鉆進，當鉆到需要封堵的復雜地層時下入擴眼器對技術套管以下地層進行擴孔，下入等井徑膨脹系統進行第一趟膨脹作（自下而上膨脹）將膨脹套管懸掛于上一層技術套管底部形成重疊區，鉆穿第一級膨脹業系統引鞋后，下入第二趟膨脹系統（具有更高膨脹率）對膨脹套管與上部技術套管底部重疊區進行過度膨脹產生一個喇叭口狀重疊區，膨脹作業完成后膨脹套管重疊區及以下管段內徑與上部套管內徑保持一致。但該技術存在以下不足：1）膨脹作業前需要對上層套管底部到復雜地層底部之間的井段（包括其中的正常井段）進行擴眼，長井段擴眼增大了作業的難度和風險，同時也增加了膨脹套管的材料消耗，長段的擴眼和膨脹作業都將使作業費用倍增；2）第一趟膨脹系統尾端封閉，推動腔室相當于一級液缸，系統提供的膨脹力有限，膨脹完成后需要下入鉆切工具將其打通，鉆切金屬產生的鐵屑有可能導致卡鉆引發井下事故，鉆切時產生的軸向力會影響膨脹管的懸掛強度；3）整套技術起下鉆頻繁，增加了工藝的復雜性、延長了工期。B.施工人員在下完技術套管后（該技術套管套管鞋采用特大尺寸喇叭口套管鞋設計）使用小一級的鉆頭繼續鉆進，當鉆到需要封堵的復雜層位時下入擴眼器對技術套管以下地層進行擴孔，下入膨脹工具先進行固井作業然后通過機械或液壓的方式膨脹膨脹套管使膨脹套管和上層套管鞋的喇叭口重疊段發生過度膨脹并懸掛于上一級技術套管鞋喇叭口內，膨脹作業完成后膨脹套管整體內徑與上一級技術套管內徑保持一致，從而實現全井眼具有同一尺寸的目標。該技術僅需進行一次膨脹即可完成作業，但該技術除了存在上述工藝中長井段擴眼、膨脹系統尾端封閉帶來的不足外，喇叭口狀的套管鞋設計減小了管柱與井眼間的間隙，有可能導致下入過程中技術套管卡在井內不能下到目標層位。

2．波紋管補貼技術，該技術的原理是在復雜層段下入異型襯管，利用液壓或機械作用使其膨脹緊貼井壁來封隔漏失層、垮塌層等復雜井段。該技術方案中所用到的波紋管是由波谷和波峰及過渡曲線組成截面形狀的鋼管，與圓截面鋼管相比，在等周長的條件下，其截面最大尺寸較小。利用這一特性，可順利入井，到達預定井段。通過液壓或機械的方法脹管，使其截面形狀變為直徑較大的圓管，緊貼在井壁上，達到封堵地層的目的。該技術只需對復雜地層進行擴眼，擴眼后通過鉆柱直接將波紋管下入至復雜地層通過機械或液壓的方式完成膨脹補貼作業。但該技術存在以下不足：?1）波紋管壁厚一般只有3mm左右，由波紋管拉制器拉制出波紋狀，因而膨脹后強度明顯下降，抗擠壓能力較低，最終使補貼有效期縮短；2）波紋管下井前需要在井口進行焊接，易引發井口安全事故；3）工序較多，包括測井、擴眼、測井、下波紋管組合、憋壓脹管、磨銑波紋管組合上部、修整脹管、打撈下底閥、清潔井底和電測波紋管堵漏段井徑等工序導致起下鉆過多增加了補貼作業的風險和費用。

3．申請號為“200810014742.4”，名稱為“一種實體膨脹管堵漏方法”的專利提供了一種使用實體膨脹管對惡性漏失層進行堵漏的施工工藝，原理是：對復雜井段擴孔，下入實體膨脹管系統，膨脹管尾端為封閉結構，形成液壓推動腔室，通過打壓使膨脹頭做軸線運動，擴張膨脹管封堵裸眼井段。但其工藝存在以下不足：1）膨脹管尾端封閉，膨脹完成后需要下入鉆切工具將其打通；2）液壓推動腔室相當于一級液缸，提供的膨脹力有限；3）該工藝裝置在整個膨脹作業中有嚴格的液壓密封要求；4）膨脹錐與膨脹管之間未設計定位機構，膨脹作業時可能發生相對滑動。

發明內容