等井径膨胀套管系统研制与试验

为了解决深井超深井钻遇复杂地层时实现无内径损失的机械封堵难题,通过优选大膨胀率管材、设计大变形膨胀螺纹和变径膨胀工具,研制了ϕ219.1 mm等井径膨胀套管系统。通过室内试验,评价了ϕ219.1 mm等井径膨胀套管系统的机械性能、膨胀性能,试验结果显示:ϕ219.1 mm等井径膨胀套管系统膨胀后的抗外挤强度为15.1 MPa,抗内压强度为29.3 MPa,连接强度为1850 kN,满足等井径膨胀套管作为“应急套管”临时封堵的要求;膨胀压力18~20 MPa,膨胀过程顺利,膨胀后整个系统性能良好。在测试ϕ219.1 mm等井径膨胀套管系统井下功能性和裸眼下入性的基础上,进行了井下全过程试验,ϕ219.1 mm等井径膨胀套管系统膨胀顺利,膨胀后内径为245.0 mm,满足ϕ241.3 mm工具下入要求,达到了等径膨胀和无内径损失钻进的目的。研究和试验结果表明,ϕ219.1 mm等井径膨胀套管系统可实现等径膨胀,可满足等井径膨胀及封堵作业要求,为等井径膨胀套管系统现场应用奠定了基础。

等井径膨胀套管技术发展现状

等井径技术是膨胀套管技术的发展方向,该技术可以在钻井过程中保持无内径损失钻进,实现全井采用同一尺寸的套管完井,从而消除井眼锥度,降低建井成本,拓展现有钻探区域。介绍了等井径技术的原理和技术优势,阐述了等井径膨胀套管系统的技术发展及应用情况。

等井径膨胀套管技术应急应用研究

等井径膨胀套管技术是石油天然气领域的一个重大突破,也是膨胀套管技术和井身结构的发展方向,文章介绍了一种等井径膨胀套管系统的原理和技术优势,阐述了等井径膨胀套管系统的关键结构。该系统可以在钻井过程中作为应急措施封堵复杂地层,实现无内径损失钻进,不仅可作为补救措施,也可成为钻井设计中考虑的技术手段之一,从而优化和完善井身结构。该技术已在复杂井中进行应急应用,取得良好的技术效果,建议在我国加快该项技术的研发和提高应用水平。

等井径膨胀套管螺纹接头的应力分析

等井径膨胀套管技术可实现无内径损失钻井,是钻井完井领域的革命性技术。作为其核心技术之一的膨胀套管螺纹接头在膨胀成形时易发生断裂或漏失,这是制约该技术发展的主要难点。鉴于此,根据塑性变形的基本理论,选取新型孪生诱发塑性钢TWIP作为螺纹接头材料,采用ABAQUS有限元分析软件建立模型,模拟膨胀套管螺纹接头的成形过程,并分析螺纹接头成形过程中应力-应变的变化规律以及膨胀后螺纹接头的残余应力分布情况。分析结果表明,螺纹接头成形过程中根部和螺纹顶部为薄弱环节,成形后轴向及周向存在较大残余应力。研究结果可为等井径膨胀套管螺纹接头承载性能的后续研究提供参考。