CN101532600A - 一种实体膨胀管堵漏方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种使用实体膨胀管对恶性漏失层进行堵漏的施工工艺。使用中心管工具将实体膨胀管系统下入到漏失层位置，使实体膨胀管上的橡胶密封元件位于离恶性漏失层上下边界若干米的位置，采用膨胀工具使膨胀管在径向发生永久塑性变形，膨胀管体上的橡胶元件与漏失层段的上下井壁紧密接触，从而对漏失层起到堵漏的目的。其优点在于：膨胀系统中的膨胀工具为可变径结构，减小了膨胀启动器部分的外径，保证膨胀管能顺利下入；膨胀系统中的可变径膨胀工具，增大了膨胀管的膨胀率，进一步减小膨胀后膨胀管与井壁间的环形空间；对于下入的膨胀管无需悬挂到上层套管，直接在裸眼井段的漏失层附近进行膨胀作业；橡胶遇水膨胀时间可控，施工过程无需注水泥。

Description

一种实体膨胀管堵漏方法

技术领域

本发明专利为一种使用实体膨胀管对恶性漏失地层进行堵漏的施工工艺。

背景技术

我国很多探区均存在不同程度的井漏问题，这些探区地质构造复杂，钻探过程中由于地层破裂压力异常低，岩层孔隙度大、渗透性好或有裂缝、溶洞等地质因素或钻井工艺措施不当等人为因素造成的井漏事件十分频繁，井漏已严重制约着油井的勘探开发，严重影响到钻井工程的安全和速度，延长了钻井及建井周期，平均每年因井漏和处理井漏所损失的时间占钻井总时间的10％左右。由于裂缝性地层和洞穴性地层造成井漏一般比较严重，经常会出现钻具放空，钻井液只进不出的现象，漏速一般在100m³/h以上，属最严重的井漏。

常规的堵漏手段有以下几种：

1、渗透性井漏的处理。降低井下压差，降低钻井液密度，采用平衡钻井；适当提高钻井液粘度和切力，以增大钻井液流入地层空隙的阻力；在钻井液中加入桥堵剂。

2、裂缝性漏失的处理。

注谷壳、锯末稠钻井液堵漏；对非油气层中的裂缝性漏失，注入水泥或胶质水泥堵漏；对油、气层中发生的裂缝性漏失，采用注石灰乳钻井液对裂缝性油、气层进行暂时性封堵。

3、溶洞性漏失的处理。

直接从井口投入大体积和长纤维封堵物；采用欠平衡压力钻井技术。

但是在处理地层恶性漏失时，采用常规堵漏方法无法建立起正常循环，若强行固井容易造成目的层漏封，水泥低返，严重时还造成憋泵、留水泥塞等固井事故，无法保证固井质量。

而使用实体膨胀管技术可以较好的解决这个问题。膨胀管技术是将膨胀管下入漏失层，用膨胀工具使其发生径向塑性变形，膨胀后膨胀管外壁紧贴于井壁，靠近漏失段的上下端均有橡胶密封元件，从而达到堵漏目的。因此，研究使用膨胀管进行堵漏的技术具有十分重要的意义。

发明内容

实体膨胀管在漏失层位发生膨胀变形，膨胀后管体上下两端的橡胶密封元件对漏失层进行有效封堵，达到封堵恶性漏失的目的，从而有效提高钻井速度，缩短钻井和建井周期。本发明的目的是向现场提供一种封堵恶性漏失层的施工工艺。

本发明工艺是这样实现的。使用中心管工具将实体膨胀管系统下入到漏失层位置，使实体膨胀管上的橡胶密封元件位于离恶性漏失层上下边界若干米的位置，以保证能有效封堵漏失层。之后将膨胀管在径向发生永久塑性变形，然后起出中心管工具，膨胀管管体上的橡胶与漏失层段的上下井壁紧密接触，从而对漏失层起到封隔作用。为了提高密封效果，密封橡胶也可采用遇水自膨胀橡胶，膨胀后的橡胶遇水进一步发生自膨胀，从而获得更好的密封效果。

本发明的优点在于：

1、膨胀系统中的膨胀工具为可变径结构，减小了膨胀管下端膨胀启动器部分的外径，保证膨胀管能顺利下入到漏失层位置，此外可变径膨胀工具能确保膨胀后的膨胀管内径与原井眼尺寸相近，从而获得等井径的井眼。

2、膨胀系统中的可变径膨胀工具，增大了膨胀管的膨胀率，进一步减小了膨胀后的膨胀管与井壁间的环形空间，从而有效提高膨胀管对漏失层的堵漏效果。

3、对于下入的膨胀管无需悬挂到上层套管，直接在裸眼井段的漏失层附近进行膨胀作业，减小了施工风险及施工难度，降低了施工成本，并且缩短了后续钻井的时间和建井周期。

4、施工过程无需注水泥。膨胀管管体上下端分别硫化有橡胶元件，在膨胀施工完毕后，膨胀管上的橡胶密封元件随膨胀管一起膨胀，保证橡胶层与漏失层上下井壁紧密接触，从而起到封堵漏失层的目的。为提高密封效果可采用遇水自膨胀橡胶，橡胶遇水膨胀时间可控制在3～5天。

附图说明

附图所示为实体膨胀管系统封堵漏失层的示意图。

图1漏失地层扩眼过程

图2实体膨胀管系统下入过程

图3膨胀工具变径过程

图4膨胀管膨胀堵漏过程

图5封堵作业结束，继续钻进

[1]扩眼工具 [2]漏失层 [3]膨胀系统 [4]橡胶元件 [5]实体膨胀管 [6]可变径膨胀工具 [7]膨胀启动器 [8]中心管 [9]引鞋 [10]钻头

具体实施方式

现结合说明书附图对本发明工艺作进一步的描述。图1，在钻遇恶性漏失层2后，先使用扩眼工具1对漏失层2及其上下若干米的范围内进行扩眼，保证膨胀系统3的顺利下入以及获得较大的井眼。图2，在漏失层位置下入膨胀系统3，使实体膨胀管上的橡胶密封元件4位于离恶性漏失层上下边界若干米的位置，以保证能有效封堵漏失层。膨胀启动器7位于膨胀系统3的下端，构成膨胀系统3的压力密封空间，利用液压通过中心管8使可变径膨胀工具6在膨胀启动器7内发生变径，并将启动器7膨胀，如图3所示。图4，继续打压，使变径后的膨胀工具6在液压或机械力的作用下开始向上运动，此时实体膨胀管5在可变径膨胀工具6的作用下发生径向永久塑性变形，下端实体膨胀管5外层的硫化橡胶4与井壁贴紧。此时停止打压，根据现场有关数据上提中心管8一定的吨位，验证橡胶层4是否挂住井壁。如果橡胶层4已经挂住井壁，则继续打压或使用液压、机械力相结合的方式继续膨胀，膨胀施工后橡胶层4封堵实体膨胀管5与井壁之间的环形空间，从而达到封堵漏失层2的目的。如果采用遇水膨胀橡胶4，膨胀结束后，起出中心管，遇水膨胀橡胶4在地层水的作用下发生自膨胀，进一步有效封堵实体膨胀管5与井壁之间的环空；遇水自膨胀橡胶4主要由高效遇水膨胀橡胶、弱遇水膨胀橡胶、临时屏蔽材料等三层材料组成，遇水自膨胀橡胶4的膨胀时间可选择不同的配方来加以控制，可选择为遇水自膨胀时间为3～5天。图5，启动器7下端的引鞋9为可钻材料，漏失层2封堵完成后，下钻头10钻掉启动器引鞋9后，继续钻进。

Claims (5)

1、一种实体膨胀管堵漏方法，其特征是：它是由扩眼过程、实体膨胀管系统[3]下入过程、膨胀工具[6]变径过程和实体膨胀管膨胀堵漏过程组成；将实体膨胀管[5]下入到恶性漏失层位[2]，用可变径膨胀工具[6]使实体膨胀管[5]在塑性变形区内发生径向塑性变形，膨胀后实体膨胀管[5]上下两端的橡胶密封元件[4]紧贴于井壁，从而实现对恶性漏失地层的封堵；采用遇水自膨胀橡胶密封元件[4]，在地层水的作用下逐渐膨胀，进一步有效封堵实体膨胀管[5]与井壁之间的环空，获得更好的堵漏效果；实体膨胀管[5]无需悬挂到上层套管内，并且堵漏施工过程无需注水泥。

2、如权利要求1所述的一种实体膨胀管堵漏方法，其特征在于：在钻遇恶性漏失层[2]后，先使用扩眼工具[1]对漏失层[2]及其上下若干米的范围内进行扩眼，确保膨胀系统[3]能顺利下入到恶性漏失层位[2]，同时保证橡胶密封元件[4]在井眼相对规则的位置，以获得相对较好的密封效果，可变径膨胀工具[6]的使用可确保膨胀套管膨胀后内径与上层井眼尺寸相近，为后续施工带来了极大的便利。

3、如权利要求1所述的一种实体膨胀管堵漏方法，其特征在于：膨胀启动器[7]位于膨胀系统[3]的下端，构成膨胀系统[3]的压力密封空间，利用液压通过中心管工具[3]使可变径膨胀工具[6]在膨胀启动器[7]内发生变径，并将启动器[7]膨胀。启动器[7]下端的引鞋为可钻材料，漏失层[2]封堵完成后，钻掉引鞋继续钻进。

4、如权利要求1所述的一种实体膨胀管堵漏方法，其特征在于：膨胀系统[3]下放到预定位置后，在液压的作用下，可变径膨胀工具[6]直径变大将启动器[7]膨胀，变径后的膨胀工具[6]在液压或机械力的作用下向上运动，实体膨胀管[5]在可变径膨胀工具[6]的作用下发生径向永久塑性变形，实体膨胀管[5]上端橡胶密封元件[4]与井壁紧贴，从而实现将恶性漏失层封堵。

5、如权利要求1所述的一种实体膨胀管堵漏方法，其特征在于：遇水自膨胀橡胶[4]主要由高效遇水膨胀橡胶、弱遇水膨胀橡胶、临时屏蔽材料等三层材料组成，遇水自膨胀橡胶[4]的膨胀时间可选择不同的配方来加以控制，可选择为遇水自膨胀时间为3～5天。

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