芻議尾管固井中膨脹式尾管懸掛器技術

姜龍（四川省川西鉆探工程公司 610051）

在固井過程中，風險較高，施工難度最大且施工技術相對復雜的就是尾管固井技術。在大多數施工中都使用的是傳統的卡瓦式尾管懸掛器進行固井，雖然具有低成本的優點，但不能達到有效固井的目的。隨著實體膨脹管技術的發展，膨脹式尾管懸掛器固井技術迅速發展，不但可以解決傳統固井不能解決的問題，還可以對鉆井深度進行延伸。

一、膨脹式尾管懸掛器的介紹

1.膨脹式尾管懸掛器是以實體膨脹管技術為基礎研發出來的尾管懸掛器。這種懸掛器是利用金屬擠壓的速變性原理進行制造的，它可以通過可膨脹本體進行徑向膨脹，從而使得懸掛器本身發生塑性變形。根據工作原理可以將其分為兩種類型，一種是實體膨脹式尾管懸掛器，還有一種是異形管膨脹式尾管懸掛器。

2.對其組織結構進行分析時，可將其懸掛機構分為三個部分，首先是膨脹主體，其次是膨脹錐，最后是中心管。膨脹主體下部有一些加工的螺紋，這些螺紋一般是用來連接尾管的，懸掛器上面有一些數組橡膠帶，每組橡膠帶都被環形肋分隔開。在懸掛器進行作業時，尾管懸掛器就會受力膨脹，膨脹錐在受力情況下會沿著中心管下垂，使得懸掛器本體對橡膠帶和環形肋產生排擠作用，將其擠壓到上層套管，使其與內壁相互接觸從而產生較大的摩擦力來承受軸向載荷量。方便尾管鉆井作業進行，從而減少了施工時間，節省了施工材料。更好的提高了固井水泥漿的凝固質量，簡化了施工工序。

二、膨脹式尾管懸掛器的技術特點

1.膨脹式尾管懸掛器在構造中將懸掛功能和封隔功能有效統一，在一定程度上簡化了工具結構，減小了外形尺寸，使得其外形比較簡單輕便，讓其在入井過程中相對安全方便。有利于施工人員進行操作，保障了施工人員的施工安全，也會使得固井成功率相對較高。

2.這種懸掛器是使用金屬加橡膠進行密封制作的，使用一種高強度的橡膠密封懸掛的膨脹懸掛密封裝置，密封效果好，懸掛力較大，從而使得懸掛器的使用壽命延長。此懸掛器采用液壓與機械相結合的膨脹方式和自動釋放的方式，為了減少管內的液壓，一般通過機械方式輔助膨脹進行作業。

3.懸掛器內部高效的坐掛機構使得施工中高應力集中程度普遍降低，同時也降低了卡瓦對上層套管的損壞，使坐掛機構對上層套管的適應能力增強，對老古井的加深有著更好的作用。從結構上來看，膨脹式尾管懸掛器固井比傳統的懸掛器固井的環空更大，使其在施工中水眼比較暢通。

4.膨脹式尾管懸掛器在使用中具有雙向承接性，懸掛力的產生是由橡膠和管壁相互摩擦造成的，它既可以起到懸掛的效果又可以起到密封的作用，而且對密封原件的長度進行調整可以設定懸掛力的強度，使其在進行大型酸化壓裂等施工時也可以很好的承接。

三、膨脹式尾管懸掛器在尾管固井中的應用

1.在尾管固井施工之前，首先要對水泥漿進行設計和檢測，確保水泥漿在混合中對水分的合理添加以及水泥漿的材料使用情況，對水的添加要按照一定的比例進行，水泥材料的選擇最好使用商品水泥，這是施工成功的關鍵所在。一般是在注水泥漿之后才進行懸掛器的坐掛工作，如果不能保證水泥漿的性能穩定，在施工中水泥漿提前凝固會造成尾管串凝固到井眼，水泥漿凝固速度太慢會使得尾串管難以凝固，這兩種情況下都會引起施工風險。

2.在尾管入井時，要把握好懸掛器系統在管套內下降的速度，在尾管進入裸眼之前要對尾管串進行上提、下放、旋轉等操作。在此過程中還要記錄尾管的稱重值。在注水泥施工中，先要安裝管線，然后再進行水泥的注入工作。

3.當注水泥的工作完成之后，要根據水泥漿的凝固情況對施工過程進行規劃。之后再進行坐掛。先將尾管下降至特定的位置，然后在進行投球，等到球降到球座之后，緩慢開泵通過增加氣壓來膨脹尾管懸掛器。在高壓液體作用之下對膨脹錐實行放入，將膨脹管和上層套管的內壁緊貼，使得懸掛尾管串和上層技術套管之間形成環形空間。這時，膨脹錐下部的鉆井液將通過內管小孔進入環形空間，液壓就可以將懸掛器由較小直徑膨脹到較大直徑，直至懸掛器外壁與套管內壁貼緊。整個膨脹過程完成之后，浮閥會自動打開，膨脹錐將使用送入工具上的傳壓孔進行傳壓，使整個送入工具上的壓力下降，從而達到平衡管內外壓力平衡的效果。并使用指示燈給地面傳遞膨脹結束的信息。這時，下放鉆具會將膨脹錐與尾管分離，坐掛完成之后，就應該重新建立水泥漿循環通道，將多余的水泥漿循環出井眼完成整個固井作業。

結束語

該技術在尾管固井中的使用很大幅度上減少了套管使用量，使得裸眼井段長度減短。并可以提供更強的懸掛力，不僅有力于提高固井質量，還可以對普通井的加深起到一定的協助作用。膨脹尾管懸掛器技術以其顯著的優越性在固井作業中被廣泛使用，但是就我國國內膨脹式尾管懸掛器在固井中的使用而言，對這種固井技術還不夠完善。為了使膨脹式尾管懸掛器的應用前景更加廣泛，需要加快對其的研發速度，提高在固井施工中的應用水平，實現技術上的創新從而達到施工中工程質量安全可靠的目的。

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