可膨胀套管(solidexpandabletubular,简称SET)技术是20世纪末国外开发成功的一项石油钻井技术,商业化应用至今仅有10年,但已显示出良好的发展前景。1可膨胀套管的技术意义可膨胀套管技术,就是通过在井下将钻井管柱径向膨胀,使其内、外径扩大,实现使用同一尺寸的套管代替现行的多层套管,以提高应对多个复杂地层的钻采能力,提高作业成功率,降低钻井成本。例如:对于单一井径油井,在298.5mm表层套管内安装244.5mm可膨胀套管,扩管后达到264.2mm的井眼井径,最后在264.2mm的井眼内下244.5mm套管并固井。2国外可膨胀套管技术发展概况可膨胀套管技术于20世纪80年代末诞生于美国壳牌石油公司,在这以后一段时间里发展非常迅速,90年代末期达到商业化应用水平。目前,世界上多家石油公司应用了此项技术。例如:威福德公司、壳牌和哈里伯顿合资的Enventure公司、哈利伯顿公司、贝克石油工具公司、斯伦贝谢公司以及READ油井服务公司等。目前,Enventure公司已成为可膨胀套管技术领域公认的领跑者,这家公司到2006年已使用实体膨胀管完成了250多口井的建井,共安装了上万米的可膨胀套管,其应用范围包括开采深水油藏,修补磨损或毁坏的套管使老井复活,延伸老井开采更深的油层,侧钻及多种类型的油井建井等。3可膨胀套管技术的经济效益从经济角度分析可知,使用可膨胀套管技术可以缩减上部井眼尺寸,优化钻具组合,提高机械钻速,节省井口设备、钻井液、循环时间、水泥、钻头和平台费用。据统计,该技术可以降低44%的钻井液用量、42%的水泥用量、38%的套管用量和59%的钻屑生成量。在海上钻井和建井中可节省33%~48%的建井费用[1]。4可膨胀套管技术3种常用系统简介可膨胀套管完井示意如图1所示。目前,可膨胀套管工艺开发了多种系统,这里介绍常用的3种可膨胀套管系统(见图2)[2]。4.1裸眼可膨胀尾管(OHL)系统。采用OHL系统,可以克服与井眼结合不稳定图1可膨胀套管完井示意图图23种常用的可膨胀套管系统性、孔隙压力或压裂梯度及含盐地层相关的施工问题。采用OHL系统通过原有套管或尾管正常下入井眼,定位在裸眼段后,液压驱动膨胀锥向上移动,从下往上膨胀尾管。当膨胀锥到达OHL和原有套管的重叠段时,膨胀锥扩管到专门的弹性涂层悬挂器接头来永久性密封这两个管柱。4.2套管井可膨胀尾管(CHL)系统。采用CHL系统,将可膨胀套管补贴到原有套管柱上,主要用于修补已经损坏、变形的套管,隔离废弃的射孔层段,或深井钻井中已磨坏的套管,同时内径和最大流量减少最小。该系统除了弹性涂层的悬挂器接头位于CHL系统的上部和下部之外,其他结构与OHL系统相似。4.3可膨胀尾管悬挂器(ELH)。下入常规尾管时可采用ELH系统。与常规工艺相比,由于ELH消除了常规尾管悬挂器/封隔器,ELH使井眼尺寸守恒,更能提供高级的压力密封。5可膨胀套管的力学机理和扩径方法可膨胀套管分为实体可膨胀套管和割缝可膨胀套管2种。实体可膨胀套管主要用于老井的套管修补、侧钻以及多种类型的油井钻井,实现单一井径的钻井。割缝可膨胀套管主要用于封隔复杂层段,代替常规割缝衬管和防砂工具。5.1可膨胀套管的力学机理实体可膨胀套管的力学机理是通过对钢管的冷扩径达到井下所需要的内外径尺寸。其方法是:利用坐放装置将可膨胀套管下入井内后,在膨胀锥作用下,根据金属的弹塑性变形原理,在井下通过冷变形使可膨胀套管达到塑性变形从而扩大到所需要的内外径尺寸,同时保持应力在极限屈服强度之下。5.2可膨胀套管的扩管方法可膨胀套管主要有2种扩管