倪建軍 孫英偉 席江軍 于海峰（中國海洋石油總公司）

一、技術原理

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體膨脹管技術為基礎發(fā)展出來的尾管懸掛器，它是利用懸掛器本體的徑向擴張變形，緊貼于上層套管內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（根據實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，當懸掛器被膨脹時，膨脹錐受液壓力的作用沿中心管下行，擴張懸掛器本體將橡膠帶和環(huán)形肋擠壓到上層套管，使其緊貼到內壁上并在貼合面上產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、工具入井前的準備及檢查

檢查水泥頭、尾管附件、尾管及懸掛器，確認無損壞、管柱內無異物堵塞；確認套管及尾管掛的磅級、鋼級和內徑，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、內徑等，與哈利伯頓的圖紙進行校對；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″進行連接并帶滿螺紋，提高作業(yè)效率；尾管掛數(shù)據搜集，記錄抗拉、抗扭、抗壓數(shù)據。

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確的依據；對尾管附件進行緊扣，下入4-1/2“尾管，尾管內灌滿泥漿后稱重；裝套管膠塞，連接尾管懸掛器，檢查懸掛器上的其它連接處，確保已經全部緊扣接頂驅測試，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 ；鉆桿送尾管到位，套管內每5柱灌滿一次，進裸眼后不單獨停下來灌漿。（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過高壓試驗并具備相關證書。注水泥漿：水泥漿的設計量應不超過尾管掛頂，以免密度差水泥漿倒灌進尾管掛里堵塞后續(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、技術特點

1、膨脹式尾管掛與常規(guī)尾管掛技術對比優(yōu)勢

結構簡單：結構上改變了常規(guī)懸掛器“錐套+卡瓦”式坐掛機構，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險；坐掛機制改進：降低了常規(guī)懸掛器坐掛后卡瓦處應力過于集中而對上層套管造成物理破壞的風險；應對復雜情況處理能力提高：阻卡后可旋轉及提放，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)尾管掛技術對比缺點

對打壓設備及管線要求較高：試壓8000psi，無備用脫手方式，只有機械脫手方式：該工具設定了緊急脫手銷釘，當下壓噸位超過了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定剪切應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，下壓至應急剪切銷釘噸位脫手，下壓噸位，在鉆具可承受范圍內可逐步加大；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，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。石油鉆井工程實用技術手冊北京。中國知識出版社