可膨胀尾管悬挂器关键技术.pdf

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1、石油机械2010年第38卷第1期CHINAPETR0LEUMMACHINERY一73一●专题综述可膨胀尾管悬挂器关键技术姚辉前马兰荣郭朝辉姜向东(中国石化石油工程技术研究院德州石油钻井研究所)摘要概述了可膨胀尾管悬挂器的结构原理和技术特点，同时指出，可膨胀尾管悬挂器的关键技术可归结为膨胀本体材料的选择、膨胀方式、释放方式与润滑技术等。通过对各关键技术进行分析，认为可膨胀尾管悬挂器应朝大膨胀率、低压膨胀坐挂、高承载能力、高密封与耐腐蚀性能、操作简单等方向发展。为加快我国可膨胀尾管悬挂器国产化研究的步伐，又提出了几点建议。关键词可膨胀尾管悬挂器膨胀方式释放方式润滑技术发展方

2、向随机事件较多，如下送尾管串遏阻时，可膨胀尾管0引言悬挂器要具备处理紧急事故的能力。除了以上技术特点外，可膨胀尾管悬挂器还具备膨胀管的技术特可膨胀尾管悬挂器是一种基于膨胀管技术发展点，如润滑技术、膨胀后的膨胀本体高抗拉伸强而来的新型实体管膨胀坐挂、多种密封相结合的尾度。下面对可膨胀尾管悬挂器膨胀本体材料的选管固井工具，具有外形尺寸小、可旋转固井、密封择、膨胀方式、释放方式与润滑技术等关键技术的能力强、尾管人井过程可开泵循环且泵压不受限制研究进行详细阐述。等优点，能解决超深井、小间隙井、大位移井及水平井尾管下人和水泥浆顶替效率低等技术难题，因1可膨胀本体材料的选择而具有广

3、阔的推广应用前景。目前，在国外应用的可膨胀尾管悬挂器有多可膨胀尾管悬挂器本体在塑性区域内膨胀，这种，结构各具特色，但都是利用膨胀原理，即膨胀就要求其材料本身在膨胀过程中应具有良好的塑性管材的金属塑性应变特性，通过机械力、液压力或变形能力，低屈服强度和屈强比、足够的抗拉强它们两者的共同作用对膨胀本体径向膨胀。膨胀后度、良好的塑性、冲击韧度和抗腐蚀、磨损及断裂的本体与外层套管贴合在一起，残余应力对外层套等性能，从而使本体在膨胀时变形均匀，金属管产生一定的挤压，通过摩擦力完成尾管串悬挂。流动性好，应力集中尽可能低。理论和实践证明，为提高可膨胀尾管悬挂器的密封与悬挂能力，可膨可

4、膨胀管材在膨胀过程中材料既不能增加，也不会胀尾管悬挂器本体外一般附有橡胶环密封带。减少，在膨胀后，材料会被增加的管材体积所消可膨胀尾管悬挂器与膨胀管的膨胀原理相同，耗，管体长度将缩短3％～4％，壁厚将减薄3％～但对膨胀工艺的要求有所不同。可膨胀尾管悬挂器6％。良好的塑性变形能力将使管体在变形后力学膨胀坐挂后，既要提供较大的摩擦力来承担尾管串性能均匀、稳定，避免出现因塑性变形差异而造成的重力，又要有较强的密封能力，同时还不能损伤管体破裂。管体在膨胀后，应具有足够的屈服外层套管及外层套管之外的水泥环，对膨胀率有较强度和抗挤强度以及一定的抗腐蚀性能。高的要求；悬挂器膨胀段一般

5、在2m左右，而膨胀目前，各可膨胀尾管悬挂器生产厂商所用膨胀管在几百米甚至上千米。因此，可膨胀尾管悬挂器管材各不相同，如T1w公司生产的XPAK型可膨的膨胀方式选择灵活多变；膨胀坐挂后，尾管释放胀尾管悬挂器膨胀本体的材料采用普通的套管材料要操作简单，安全可靠；由于井下情况复杂，突发(N80、L80或P110)。虽然这些管材适合膨胀，但基金项目：中国石化股份公司科技部项目“膨胀式尾管悬挂器技术先导性研究”。石油机械2010年第38卷第1期需要较大的膨胀压力，如178lTtm×14012qmXPAK膨胀锥沿轴向运动可分为自上而下和自下而上2种型可膨胀尾管悬挂器膨胀坐挂压力为3

6、4．5MPa；运动方式，如图1所示。王强等对2种膨胀工其他尺寸的XPAK型可膨胀尾管悬挂器膨胀坐挂压艺进行有限元模拟研究，结果表明，自下而上膨胀力一般在28～34MPa范围内，给现场操作带来不方式的轴向总位移大于自上而下方式，自上而下膨便。因此，N80、L80或P110并不是最合适的膨胀胀方式所需膨胀力大于自下而上膨胀方式，白下而本体材料。里德公司膨胀悬挂器膨胀本体选用上膨胀产生的最大接触应力大于自上而下方式。316L不锈钢，耐腐蚀，但需较大的膨胀压力，如273mm×197mm可膨胀尾管悬挂器膨胀坐挂压力为34．5MPa(此值为地面提供压力，井内膨胀工具提供的膨胀压力为

7、152MPa)1o]。威德福公司膨a自上而下2l胀悬挂器本体材料选用的是低碳钢和耐腐蚀的合金钢。低碳钢膨胀压力低，但膨胀后的管材抗拉强度等性能难以达到API5CT标准要求。哈利伯顿公司生产的VersaFlex型可膨胀尾管悬挂器膨胀本体选b自F向L用LSX一80，这是亿万奇公司开发的一种新型膨胀图1膨胀锥式管材，易于膨胀，且膨胀后性能指标满足API5CT1一膨胀锥；2一膨胀本体标准要求。国内对膨胀管材料研究进展不大，许瑞不管膨胀锥以何种运动方式进行膨胀，．都要求萍等¨提出了膨胀管材料的铁基膨胀合金设计准其具有高硬度、高强度和高耐磨性。该膨胀