膨脹套管技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

膨脹套管技術(shù)在油田生產(chǎn)中的應(yīng)用

在松散層（或有機層）的情況下，預(yù)防砂帶非常重要。傳統(tǒng)的防砂技術(shù)都存在一定的局限性:例如礫石防砂,雖然利于防砂,但是深度過濾會造成堵塞,從而會降低產(chǎn)量,而且費時,浪費資金;而非礫石的篩管的缺點是阻塞了從篩管周圍的環(huán)空到井壁之間的間隙。在疏松地層,由于井壁倒塌,使得很多井壁微粒和地層微粒流動,很可能阻塞篩管。石油工作者一直在努力探索新方法。九十年代中期,Petroline公司得到殼牌公司的授權(quán)負(fù)責(zé)開發(fā)可膨脹割縫管(EST,expandableslottedtube),并在可膨脹割縫管技術(shù)的基礎(chǔ)上,經(jīng)過5年的研究于1999年推出了可膨脹防砂篩管(ESS,expandablesandscreen)技術(shù)。一、膨脹防砂篩管膨脹防砂篩管實質(zhì)上是具有一系列串聯(lián)的、互相交錯的軸向割縫的管子,割縫的布置使管柱更易于膨脹。通過管體的膨脹心軸推壓或者拖拉管體使其膨脹到預(yù)定位置,它膨脹的程度取決于割縫的位置和尺寸以及膨脹工具尺寸的大小,在直徑方向上膨脹一倍是可以達到的。膨脹主要依靠相互重疊的割縫間的金屬片的拉彎,而且膨脹力一般較低(～10t),拉彎金屬片允許割縫膨脹成菱形,從而增大其直徑,而管的壁厚基本不變,長度減小大約2%。膨脹防砂篩管由三層組成:割縫管本體;過濾層;外部防砂及密封層。割縫管本體實際上就是膨脹割縫管;過濾層是為膨脹濾砂管特別研制的一種金屬絲網(wǎng),它以重疊的方式附著在割縫管本體上,這樣直徑增大時可以起到防砂性能,過濾層就像“三明治”,它由外部防砂層包裹,基本上就類似一個微膨脹割縫管包在濾砂管的外面。膨脹防砂篩管通過固體膨脹錘或軸向隨動膨脹系統(tǒng)進行膨脹。在膨脹過程中,基本管和保護性屏蔽割縫與通過金屬濾網(wǎng)的過流面積充分接觸,金屬濾網(wǎng)通過它自身的相互滑動容納其膨脹,并且時刻保持在重疊狀態(tài),過濾層的有效口徑保持恒定而不受膨脹過程的影響。膨脹篩管內(nèi)部結(jié)構(gòu)見圖1。二、用可膨脹式篩管防砂篩管2002年上半年,Baram應(yīng)用可膨脹篩管技術(shù),實現(xiàn)了防砂和提高產(chǎn)量的目的。這口井自2003年以來,持續(xù)日產(chǎn)量為195.6m3,而且含砂量和含水量均為0%,比預(yù)期的130.4m3提高了50%,估計日后產(chǎn)量還會增加。這口井采用了隨動膨脹技術(shù),即ACE(軸向隨動膨脹)工具,它具有一定的可塑性,內(nèi)部的活塞根據(jù)它經(jīng)過的井眼情況既可以擴張也可以收縮。這樣就可以使其充分膨脹,從而提高它與井壁的接觸面積,提供更好的井壁支持。消除了環(huán)狀流,從而達到防砂的目的。2001年,102mm的可膨脹篩管分別下在Nimr400m,Marmul500m的水平部分,并且使其膨脹到155.6mm的裸眼井中,要求達到日產(chǎn)量最大,生產(chǎn)期最長,并且要有良好的防砂效果,水流對它的影響很快會恢復(fù)?，F(xiàn)在這口井的平均日產(chǎn)量為100m3,比以前的87m3提高了15%,產(chǎn)出中含80%的油,并且含砂量比較低(14g/m3),與礫石填充56g/m3相比,在防砂方面起到了良好的效果。在尼日利亞安裝的首次超過344m102mm的膨脹防砂篩管,該井日產(chǎn)量油201.142m3,每天0.639058m3/m,和該油田配置使用的傳統(tǒng)的篩管的井平均每天0.34760m3/m形成鮮明的對比?？膳蛎浭胶Y管在國內(nèi)的首次應(yīng)用是在西江油田A13ST1井,這是該油田第一口多底井,于2001年8月26日采用可膨脹篩管方式完井,收到良好的效果。迄今為止,膨脹防砂篩管技術(shù)在現(xiàn)場的應(yīng)用中,一直保持100%的成功率。三、可擴展反砂試驗1.膨脹尾管材料膨脹材料除了要有良好的膨脹性能外,還必須對膨脹后管材的綜合機械性能進行研究,其材料必須具有足夠的強度、良好的塑性、沖擊韌性和抗腐蝕、磨損及斷裂的性能。國外在這方面作了大量的研究工作,并對K-55和L-88兩種127mm套管膨脹20%以后的機械性能進行了測試。Enventure與LoneStarSteel一起研制開發(fā)了LSX-80膨脹尾管材料。LSX-80具有在膨脹前與APIL-80材料相似的性質(zhì),它的金屬組分在保持其強度性質(zhì)的同時允許有更大的屈服。該材料是一種電接觸焊管(ERW),它能夠提供更均勻的壁厚。2.管口板和管口下封膨脹管技術(shù)的關(guān)鍵是連接技術(shù),必須保證膨脹前后膨脹管管柱連接及密封的完整性和可靠性。Enventure與GrantPrideco一起研制開發(fā)了XPC連接。其中X指膨脹;P指優(yōu)質(zhì)設(shè)計;C指連接。這些連接在出現(xiàn)膨脹的過程中及以后可以保持機械和水力完整性。3.旋轉(zhuǎn)軸公司的結(jié)構(gòu)驅(qū)動頭的作用是促使可膨脹管膨脹,其作用力的大小與管柱的幾何尺寸、壁厚及機械性能有關(guān)。目前有固定式驅(qū)頭和可變徑式兩種。固定式結(jié)構(gòu)簡單,但工藝性能差;可變徑能保證膨脹管的膨脹,操作也簡便,為了減少驅(qū)動時的摩阻,驅(qū)頭上要涂上潤滑劑(氧化鋯)。4.相關(guān)技術(shù)的研究根據(jù)可膨脹管的具體應(yīng)用情況來完善相關(guān)工藝可行性及工藝實施過程,如擴眼、注水泥、鉆塞等不同于常規(guī)的鉆井技術(shù)。5.篩管割縫參數(shù)設(shè)計割縫的大小和形狀對篩管的機械性能和防砂效果有著非常重要的影響。根據(jù)原油的粘度、砂粒的粒度等地質(zhì)狀況和油井投產(chǎn)后的產(chǎn)量等要求,對篩管割縫的有關(guān)參數(shù)進行設(shè)計。表面縫型分為直線型、曲線型(見圖2)。斷面型分為矩形縫、梯型縫、二次曲線縫和組合縫(圖3)。布縫狀態(tài)的設(shè)計不但要考慮到地質(zhì)情況和產(chǎn)量的要求,還應(yīng)該滿足強度條件、穩(wěn)定條件等,以保證篩管的作業(yè)安全和使用壽命,其布縫類型見圖4。四、發(fā)展我國膨脹管技術(shù)的措施可膨脹管技術(shù)是一項富有生命力的新興技術(shù),涉及該技術(shù)的研究內(nèi)容較多,是一個系統(tǒng)工程,其應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛。如果能夠?qū)馀蛎浌芗夹g(shù)的發(fā)展?fàn)顩r、特點及趨勢進行廣泛的調(diào)研和認(rèn)真的分析比較,結(jié)合我國油田的具體情況,吸收其可取之處,將有助于我國油田的建設(shè)和開發(fā),達到投資少,見效快的目的。為此,對發(fā)展我國膨脹管技術(shù)應(yīng)進行:(1)實驗研究;(2)可膨脹連接及可膨脹式套管附件的研究和開發(fā);(3)膨脹系統(tǒng)的研究;(4)膨脹套管工藝的研究;(5)已經(jīng)加入WTO,我國的企業(yè)將面臨更加激烈的市場競爭。由于以往的引進、消化、吸收然后國