实体膨胀管工艺安装与应用

1、实体膨胀管A B C工艺安装与应用亿万奇全球技术公司（Enventure Global Technology, L.L.C.）所印发的这本手册只可用于常规信息，而不是以设计参考为目的。尽管我们尽力保证其中信息的可靠性和准确性，但亿万奇全球技术公司不会承但用户因使用其中的资料和数据而造成的任何的损失、损坏和伤害。所有由于使用了本书中的资料而导致的风险均由用户承担。亿万奇全球技术公司的注册商标为Enventure Global Technology, L.L.C.。2003 Enventure Global Technology, L.L.C.目录简史1-1由来1-1章节简述1-2ENVENTURE 的解决办法2-1不同的方面2-1膨胀系统2-2解决办法的发展2-2专门的安装要求2-3HSE 的考虑2-3膨胀技术培训的人员2-4膨胀尾管2-4膨胀连接2-5膨胀系统构成2-6润滑2-6本章小结2-7工艺技术3-1基本原理3-1应力-应变: 基本关系3-1膨胀器3-3滑套3-5机械水力关闭阀 3-6膨胀尾管的要求3-8尾管膨张后的性能3-8膨胀接头设计3-10本章小结3-10下膨胀管步骤4-1

2、井下行程4-1裸眼井尾管系统下入步骤4-1套管井尾管下入步骤4-8FlexClad系统下入步骤4-12膨胀尾管悬挂系统下入步骤4-16本章小结4-19应用5-1应用范畴5-1井身结构5-1减小井径5-1克服孔隙压力/破裂压力梯度问题5-5钻井通过过度层或含盐地层5-8套管开窗侧钻5-12在基础套管内悬挂尾管5-14修复作业5-15修复损坏或腐蚀的套管5-15完井5-17整修增产措施井5-17项目的经济效益5-18持续效益5-18本章小结5-20展望7-1前景7-1本章小结7-2技术参考8-1常见问答9-1系统如何工作9-1应用9-3节省成本和效益9-4工艺9-5尾管悬挂器9-7作业9-8现有产品规格9-9Enventure 全球工艺技术9-9更多资料9-10图Figure 31. SET 系统应力/应变曲线3-2Figure 32. 膨胀器3-4Figure 33. 滑套剖面3-5Figure 34. 机械水力关闭阀 (MHSV)3-7Figure 35. 尾管膨胀过程中的应力分布图3-9Figure 41. OHL裸眼井尾管膨胀系统下入步骤4-3Figure 42. CHL套管井尾管

3、膨胀系统下入步骤4-9Figure 43. FlexClad系统下入步骤4-12Figure 44. ELH尾管悬挂系统下入步骤4-17Figure 51. 常规方案与 Enventure 解决办法对比小井眼建井程序5-4Figure 52. 常规方案与 Enventure 解决办法对比克服孔隙压力和破裂压力梯度问题5-7Figure 53. 常规方案与 Enventure 解决办法对比封隔过度带5-9Figure 54. 过度带5-11Figure 55. 用磨洗套管段与造斜开窗侧钻的节省5-13前言在1996年的下半年，我第一次看到了这样的一段录像，它展示了如何能将一段150英尺长的焊制钢管进行膨胀。我最初的反应是：这真是一项有趣的技术，但为什么要把一段完好的套管膨胀变形呢？幸运的是，我当时的职位是壳牌公司Bellaire技术中心的技术总监，这促使我对这项技术进行了认真的考虑。处于当时的工作职位上，我有责任对一些新技术进行评价并推荐壳牌公司参预到这些新的技术的发展中去。我很快就意识到实体膨胀管技术对于整个工业钻井方面会产生根本性的影响，于是我就满怀热情地追踪这项技术的发展情况。这项

4、工艺从根本上改变了我们如何安装在所有井的施工完成中都要用到的主要承载部件，即套管。正如晶体管代表着一个根本的改变，即电子管可以完全替代真空管的功能一样，我认为实体膨胀管技术为我们对付和处理井身结构问题提供了一个革命性的、新的方法。本书中所讨论的产品及其应用只是一个开始。如同晶体管最初只是用于微型收音机，而最终却成为登月工程中的一项重要技术一样，实体膨胀管技术对整个工业界井身设计方面有让人难以置信的潜力。我们自己的“登月工程”就是单一井径井（ModoDiameterTM），它可以使我们的用户使用更小更少的设备去钻更小的井，而且还能保证得到较大的生产通道。更小而又更大，这也就是我们将一段完好的套管进行变形的原因。下次您如果遇以了井径问题，请您考虑一下如何用实体膨胀管技术来解决您的问题。我想您一定会对这个可带来高回报的工艺感到惊奇的。Lance Cook高级执行官亿万奇全球技术公司（Enventure Global Technology, L.L.C.）第一章简史本章概述第一章简史追述Enveture的由来，解释实体膨胀管是如何由设想到实现的，介绍目前可以应用的膨胀管系统。由来早在上个世纪九

5、十年代初，荷兰皇家壳牌公司就开始研究在井下膨胀油田管材的可能性。最初的概念实验是在荷兰海牙进行的，所用的钢材类似于汽车的冲撞吸收带所用的钢材，将用这样的钢材制成的管子焊接在一起后成功地进行了膨胀，膨胀后的管子直径比其原始的直径大了24%左右。在1997年末，壳牌公司和哈里伯顿能源服务公司开始探索组成一个有限责任公司来着力于实体膨胀管(SETTM)技术开发和商业化的可能性。该新公司将由两个合伙共同投资和管理。在组成合资公司工作进行的同时，1998年9月在哈里伯顿公司休斯顿技术中心和其它实验现场进行的概念实验表明膨胀石油领域的管材(OCTG)是可行的。在1998年12月，亿万奇全球技术公司在特拉华州填写了公司营业证书，从而宣告了Enventure Global Technology, L.L.C.的成立。这个新公司的名字是由哈里伯顿能源服务公司(Halliburton Energy Services)和壳牌公司(Shell Technology Ventures)的名字组合而成的。技术方面的开发一直持续到1999年的年初，在那一年的三月取得了如下里程碑式的成绩：在地面膨胀了600多英尺3-

6、1/2英寸的连续油管。在13-3/416英寸的裸眼井中进行了全面的井场实验。1999年5月，亿万奇公司在休斯顿海洋技术会议上介绍了它的三种系列产品：裸眼井膨胀套管系统(OHLTM)套管井膨胀套管系统(CHLTM)膨胀尾管悬挂系统(ELHTM)1999年11月25日，亿万奇在西喀麦隆48区块的)OCS-G 1351#23井内成功地安装了第一个裸眼井膨胀套管系统(OHLTM)。这个区块位于雪佛龙(Chevron)的西喀麦隆17油田，就在墨西哥湾路易斯安那州水域的外面。从此SET系统就真正实现了商业化应用。至今，亿万奇公司已经成功地安装了60多件/次商业化的SET系统裸眼井膨胀套管系统(OHLTM)和套管井膨胀套管系统(CHLTM)膨胀了47,000多英尺的套管和1,200多个专利膨胀接头。本章小结亿万奇的SETTM系统包括如下的产品系列：OHL系统CHL系统ELH系统第二章ENVENTURE的解决办法本章概述ENVENTURE的解决办法描述了膨胀系统是如何工作的，如何为了实施这一技术面发展了不同的设备，并且定义了这一工艺的实施要求及职责分工。多样化的应用ENVENTURE的解决办法是在井下

7、环境中对实体管进行精确而严谨的膨胀施工，以自来增加：钻井技术产能修复作业标准配置和特殊定制的方案包括：裸眼井膨胀系统，套管井膨胀系统，悬挂系统在如下方面对钻井技术进行了加强：在钻达较深的目标时依然保证了井眼的大小优化井下生产通道来增加产能提供了一种衬管系统或可以对现有的大段套管进行加固提供了一种可行的悬挂系统ENVENTURE的解决办法适用于所有厚度的符合美标(API)的钢质套管，并不是限定于高弹套管或薄壁套管。膨胀后的套管的机械性能与我们现在钻井中常用的套管极其类似，这也保证了ENVENTURE的SET系统有着很广泛的应用范围。膨胀系统ENVENTURE开发了一整套的可膨胀套管系列其规格与当前的大多数油气井所用的套管的尺寸相配套。可膨胀系统以下面的方式来描述：AB其中：A是可膨胀套管在膨胀前的外径，B是膨胀套管所安装的外层套管的外径，膨胀系统的规格包含了从4-1/45-1/2英寸到13-3/816英寸的所有套管。详细的资料请请参见附录A或者http:/www.EnventureGT.com。系统方案ENVENTURE的系统方案可以根据具体的要求进行设计。为了确保施工的成功，ENVEN

8、TURE和操作方在整个方案的设计阶段就密切的合作至关重要。这个方案最好作为整个系统方案的一部分来进行实施，无论是作为一个主体的方案或只是一个应急的方案，这都要比用来处理井上出现危险情况要好得多。系统施工要求ENVENTURE施工方案所要求的材料、设备和技术和常规的施工所需的设备略有不同。实际上，ENVENTURE的施工方案需满足如下的条件：.HSE要求.经过膨胀管施工培训的人员.可膨胀管柱.膨胀接头.特殊的操作工具.膨胀管柱.达到最好润滑效果的特殊镀层HSE要求ENVENTURE在整个系统的施工前、施工中和施工后都很注重HSE。因为大多数的操作人员，钻工和基地人员都没有或者只有很少的膨胀管操作经验，ENVENTURE及其合作方需要对所有参与膨胀施工的人员进行操作及安全方面的培训。经过培训的膨胀管施工人员由于可膨胀套管是一项新的技术，只有很少的人曾经有过膨胀管的施工经验。虽然膨胀管的安装过程和常规套管的安装过程基本类似，但其膨胀性能在井身设计和系统安装过程中都增加了新的要求。所有的膨胀管安装需要考虑到如下的因素： .由于每口井的具体情况其施工过程可能不同 .钻机的大小/型号/设备和操作人员 .井身的结构 .岩性的因素 .施工的目的可膨胀管柱ENVENTURE公司与Lone Star Steel公司合作一起开发了LSX-80型钢材，一种可膨胀的材料。主要使用LSX-80型钢材是因为其特殊的性能可满足膨胀施工要求。LSX-80型钢材的要求比常规的能源工业所用的满足API标准的钢材更加严格。膨胀接头ENVENTURE公司与Grant Prideco公司合作为膨胀管的施工设计了一种特殊的接头，并且授权Grant Prideco为ENVENTURE公司的膨胀管加工这种接头。这种接头被称为XPC接头，其中：X代表expandableP代表premium thread designC代表connection这种接头能够在经历了膨胀操作的重大变形之后依然保持其机械和水力的密封性。ENVENTURE公司在除了镀铬管系统之外所有的系统中应用

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