倪建軍 孫英偉 席江軍 于海峰（中國海洋石油總公司）

一、技術(shù)原理

本次使用的哈利巴頓膨脹式尾管掛，這種膨脹式尾管懸掛器是以實(shí)體膨脹管技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展出來的尾管懸掛器，它是利用懸掛器本體的徑向擴(kuò)張變形，緊貼于上層套管內(nèi)壁上形成緊固的錨定承受軸向的載荷，同時在環(huán)空形成高壓密封封隔，為解決常規(guī)尾管懸掛器自身存在的潛在井下風(fēng)險提供了一條新的途徑。

膨脹式尾管掛的工作原理：膨脹管本體上覆蓋著三組橡膠帶（根據(jù)實(shí)際要求可增減橡膠帶數(shù)量），橡膠帶被膨脹管本體上的環(huán)形肋分隔開，當(dāng)懸掛器被膨脹時，膨脹錐受液壓力的作用沿中心管下行，擴(kuò)張懸掛器本體將橡膠帶和環(huán)形肋擠壓到上層套管，使其緊貼到內(nèi)壁上并在貼合面上產(chǎn)生巨大的摩擦力來承受軸向載荷，同時在環(huán)空形成高效的密封，橡膠帶提供主要懸掛力，而環(huán)形肋提供的則是附加的懸掛力。

二、施工流程

1、工具入井前的準(zhǔn)備及檢查

檢查水泥頭、尾管附件、尾管及懸掛器，確認(rèn)無損壞、管柱內(nèi)無異物堵塞；確認(rèn)套管及尾管掛的磅級、鋼級和內(nèi)徑，核對連接管柱的扣型，保證變扣（帶倒角）齊備；丈量入井工具長度、外徑、內(nèi)徑等，與哈利伯頓的圖紙進(jìn)行校對；對尾管（98mm通徑規(guī)）,保證1-7/8″鋼球通過,尾管掛可通過吹氣方式清理管柱里的碎屑；提前在場地將尾管附件、變扣和4-1/2″進(jìn)行連接并帶滿螺紋，提高作業(yè)效率；尾管掛數(shù)據(jù)搜集，記錄抗拉、抗扭、抗壓數(shù)據(jù)。

2、下入 4-1/2"尾管

通井鉆具起鉆至尾管坐掛位置頂部時稱重，作為脫手懸掛器坐封工具的一個比較準(zhǔn)確的依據(jù)；對尾管附件進(jìn)行緊扣，下入4-1/2“尾管，尾管內(nèi)灌滿泥漿后稱重；裝套管膠塞，連接尾管懸掛器，檢查懸掛器上的其它連接處，確保已經(jīng)全部緊扣接頂驅(qū)測試，確保尾管串及懸掛器可以循環(huán)打通并記錄下循環(huán)壓力數(shù)據(jù) ；鉆桿送尾管到位，套管內(nèi)每5柱灌滿一次，進(jìn)裸眼后不單獨(dú)停下來灌漿。（送尾管至上次套管鞋時測上提下放懸重并測空轉(zhuǎn)扭矩）。

3、注水泥作業(yè)

連接水泥頭及固井管線：1-7/8″鋼球可提前放在上TIW 旋塞閥里，節(jié)省作業(yè)時間。循 環(huán)：尾管到位后根據(jù)井況決定是否測上提下放懸重，最終使尾管處在受拉狀態(tài)。 管匯試壓：管線試壓8000psi，所使用管線需在基地經(jīng)過高壓試驗(yàn)并具備相關(guān)證書。注水泥漿：水泥漿的設(shè)計量應(yīng)不超過尾管掛頂，以免密度差水泥漿倒灌進(jìn)尾管掛里堵塞后續(xù)打壓坐封的孔道。替水泥漿及碰壓：利用固井泵頂替水泥漿精確計量替入量，在鉆桿膠塞與套管膠塞嚙合的壓力變化重新校正替入量。

4、坐掛尾管懸掛器

打破破裂盤：固井碰壓結(jié)束后放壓后用固井泵繼續(xù)打壓至5000psi建利循環(huán)，為投球后泵送打開通道。投球：投48mm鋼球，用泥漿泵以600～800L/min泵送到尾管掛上的球座位置，倒換成固井泵繼續(xù)打壓至22MPa，剪切球座銷釘，為膨脹時膨脹錐擠出的流體打開旁通。膨脹坐掛：用固井泵繼續(xù)打壓開始坐封，膨脹錐通過膠皮位置時都會有壓力波動顯示，整個膨脹完成后，膨脹錐將打開送入工具上的一個傳壓孔，使打壓壓力下降，作為膨脹過程結(jié)束的指示，打壓過程中最高壓力不得超過管匯試壓壓力。

5、脫手

脫手的方式稱為下放上提法，其過程是下壓一定噸位，坐封膨脹完成后，下壓送入工具，使固定在送入工具上的承托環(huán)脫離承載尾管重力的套爪，承托環(huán)脫離套爪所需要的位移在0.15m左右，下壓后上提送入工具時，失去支撐的套爪能夠再指向軸線的外力作用下發(fā)生較大的彈性變形，脫離懸掛器本體。

四、技術(shù)特點(diǎn)

1、膨脹式尾管掛與常規(guī)尾管掛技術(shù)對比優(yōu)勢

結(jié)構(gòu)簡單：結(jié)構(gòu)上改變了常規(guī)懸掛器“錐套+卡瓦”式坐掛機(jī)構(gòu)，避免了起下尾管時的磕碰和破壞，并消除了由于卡瓦和錐套的存在而形成曲折環(huán)空；作業(yè)時效提高：操作簡單，連接尾管掛時無需注水/油，裝完套管膠塞后即可下鉆；作業(yè)風(fēng)險降低：膨脹式尾管懸掛器集懸掛和封隔于一體，徹底消除了入井過程中提前坐掛的風(fēng)險；坐掛機(jī)制改進(jìn)：降低了常規(guī)懸掛器坐掛后卡瓦處應(yīng)力過于集中而對上層套管造成物理破壞的風(fēng)險；應(yīng)對復(fù)雜情況處理能力提高：阻卡后可旋轉(zhuǎn)及提放，以較高的循環(huán)泵壓處理阻卡井段。

2、膨脹式尾管掛與常規(guī)尾管掛技術(shù)對比缺點(diǎn)

對打壓設(shè)備及管線要求較高：試壓8000psi，無備用脫手方式，只有機(jī)械脫手方式：該工具設(shè)定了緊急脫手銷釘，當(dāng)下壓噸位超過了34噸時（5個銷釘，每個銷釘抗剪切力為12000lb，可根據(jù)井況再增減銷釘數(shù)量，最多8個），會剪掉緊急脫手銷釘，若該應(yīng)急脫手方式時效，只能破壞性脫手，下部尾管串將報廢。

五、現(xiàn)場應(yīng)用

井名：BZ25-1-A6

尾管掛型號：哈利巴頓5″x7″膨脹式尾管掛

目的層段：沙二段；

裸眼段長度：251m。

設(shè)計4-1/2″尾管重疊段：400m。

尾管串組合：浮鞋+變扣+一根尾管+變扣+浮箍+變扣+一根尾管+變扣+承壓座+變扣+尾管串+變扣+尾管懸掛器

六、各種復(fù)雜工況下的處理措施

1、在裸眼里管柱遇阻

提活管柱；.再次下探，遇阻不能超過5t；開泵，打通，循環(huán)后逐漸提高排量下探；若無法通過可嘗試開泵旋轉(zhuǎn)通過。

原則：不造成管柱卡死，若井況不好直接起出尾管串。

2、頂替到位后未能碰壓

頂替量用固井泵精確計量，確保水泥漿不替空；無法憋壓打破破裂盤，投球后不能泵送，等待鋼球自由落體至球座；

問題：對于大斜度井，膠塞下行時會不居中，造成無法碰壓可能性大，鋼球由于井斜大自由落體到位時間長，不建議在大斜度井使用該類工具。

3、打壓至8000psi無法膨脹

繼續(xù)嘗試打壓至8000psi，每次維持3～5min；多次嘗試仍無法膨脹則下壓至設(shè)定剪切應(yīng)急銷釘噸位直接脫手送入工具。

4、無法脫手送入工具

嘗試尾管坐底，下壓至應(yīng)急剪切銷釘噸位脫手，下壓噸位，在鉆具可承受范圍內(nèi)可逐步加大；若無法脫手，嘗試從送入工具與中心管連接處倒扣或拔斷弱點(diǎn)，起出后再決定下步措施。

1、劉正仁.。海洋石油鉆井手冊 北京。北京石油出版社

2、李誠銘。石油鉆井工程實(shí)用技術(shù)手冊北京。中國知識出版社