[发明专利]等井径膨胀套管的作业装置及作业方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井完井装置领域，具体是一种等井径膨胀套管的作业装置及作业方法,为实现膨胀套管等井径应用提供了一种技术条件。

背景技术

随着油田开发中后期的到来，深井、复杂井将越来越多, 常规井身结构有时难以解决深井及复杂井钻井中遇到的复杂地层的问题（如井漏、高压层等），因此造成开井尺寸越来越大、钻井成本越来越高，完井井眼反而减小，也不利于油井的后期作业。

膨胀套管作为钻井问题的一种后续解决方法，如套管补贴，侧钻井完井等，但随着该技术的发展，现已应用于井身结构设计和钻井方案中，在大斜度井、水平井、深井和热采井中广泛应用，大大增加完井尺寸和优化井身结构，获得广泛认可。普通的膨胀套管作业是将膨胀套管的外径膨胀到与基础套管的内径相同，但重叠段的技术套管没有任何膨胀。采用膨胀套管实现嵌套式膨胀来改变井身结构，能够提高井径利用率，显著减小常规井眼的锥度，但这种膨胀方式，仍将导致井眼直径的缩小。随着膨胀套管的大量应用，膨胀套管技术必然向规模化转变，不仅要减小井眼锥度的影响，而且要最终消除井眼锥度，实现了井身结构设计的突破——等井径井眼。

等井径膨胀套管技术作为国际膨胀套管技术和井身结构的发展方向，可以实现无内径损失钻进，可解决漏失地层、高压地层、薄层流失地层等复杂地层的钻井难题。要获得与先前相同尺寸的井眼，用同尺寸的钻头继续钻进，就必须实现套管重叠段内径与上层技术套管相同，因此等井径膨胀套管的回接技术就显得至关重要。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种等井径膨胀套管的作业装置及作业方法，实现等井径膨胀套管回接后内径与技术套管内径一致，为后期实现膨胀套管等井径膨胀提供技术保障。

本发明的技术方案是：等井径膨胀套管的作业装置是由膨胀套管回接机构、引鞋、套管一次膨胀机构和套管二次扩张机构组成；其中，膨胀套管回接装置是在技术套管底部连接与技术套管等径的膨胀回接管，在膨胀回接管外设有可降解环；套管一次膨胀机构是在膨胀套管上外部设有密封橡胶，膨胀套管下端部设有扩径的喇叭口，喇叭口的外径略小于膨胀回接管内径，沿膨胀套管轴向设置有内管，内管下部连接一级膨胀锥，一级膨胀锥的下部大口径部分与喇叭口的大口径部分形成滑动扩张配合，一级膨胀锥的上部小口径部分与膨胀前的膨胀套管滑动配合，一级膨胀锥中间锥形过度部分与喇叭口 锥形过渡区形成锥面配合；套管二次扩张机构是在完成一次扩径后的膨胀套管与膨胀回接管结合部的上方设置与内管 下部连接的二级膨胀锥，二级膨胀锥的大口径部分与技术套管内壁形成滑动配合，二级膨胀锥的小口径部分与一次扩径后的膨胀套管内壁形成滑动配合；可降解环的壁厚大于挤压后的密封橡胶和膨胀套管的厚度之和。

在套管二次扩张机构中还包括设置在二级膨胀锥上方技术套管 内的内管封隔器，在膨胀套管的下部也设有密封橡胶。

本发明同时给出利用上述装置的等井径膨胀套管的作业方法是：

（1）技术套管 连同膨胀回接管和可降解环下入井眼后固井；

（2）钻穿引鞋并完成钻井及扩眼作业，下入引鞋、膨胀套管和套管一次膨胀机构；

（3）提升内管，拉动一级膨胀锥上行至膨胀套管顶部，膨胀套管一次膨胀后，密封橡胶紧紧压缩在膨胀回接管和膨胀套管之间，完成膨胀套管的悬挂和密封；

（4）提出套管一次膨胀机构，下入套管二次膨胀机构，在二级膨胀锥到达一次扩径后的膨胀套管与膨胀回接管结合部的上方时，加力推动内管，带动二级膨胀锥将膨胀套管与膨胀回接管结合部整体扩张为与技术套管等径，完成套管的等井径膨胀作业。

本发明的优点在于：

（1）本发明采用膨胀回接管，膨胀后回接等井径膨胀套管，为膨胀套管发生等井径膨胀进而实现无内径损失钻进提供一种可行性和前提条件；

（2）本发明采用可降解环，在技术套管固井时防止水泥浆固住膨胀回接管，降解后又为膨胀回接管和等井径膨胀套管的膨胀提供膨胀空间，从而大大减小重叠段膨胀回接管和等井径膨胀套管的膨胀力；

（3）本发明采用高性能密封橡胶，在等井径膨胀套管膨胀后紧贴与膨胀回接管和等井径膨胀套管之间，具有密封性严、悬挂力大的特点，使等井径膨胀套管的回接效果更佳。

附图说明

图1 膨胀套管回接机构的结构示意图

图2膨胀套管和一次膨胀机构下入井下的初始状态示意图

图3 膨胀套管完成井下一次膨胀后的示意图

图4 膨胀套管和二次膨胀机构下入井下的初始状态示意图

图5膨胀套管完成井下二次膨胀后的一种实施例的示意图