專利名稱：一種實(shí)體膨脹管堵漏方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利為一種使用實(shí)體膨脹管對惡性漏失地層進(jìn)行堵漏的施工工藝。
背景技術(shù)：
我國很多探區(qū)均存在不同程度的井漏問題，這些探區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，鉆 探過程中由于地層破裂壓力異常低，巖層孔隙度大、滲透性好或有裂縫、溶 洞等地質(zhì)因素或鉆井工藝措施不當(dāng)?shù)热藶橐蛩卦斐傻木┦录诸l繁，井 漏已嚴(yán)重制約著油井的勘探開發(fā)，嚴(yán)重影響到鉆井工程的安全和速度，延長 了鉆井及建井周期，平均每年因井漏和處理井漏所損失的時間占鉆井總時間
的10%左右。由于裂縫性地層和洞穴性地層造成井漏一般比較嚴(yán)重，經(jīng)常會 出現(xiàn)鉆'具放空，鉆井液只進(jìn)不出的現(xiàn)象，漏速一般在100mVh以上，屬最 嚴(yán)重的井漏。
常規(guī)的堵漏手段有以下幾種-
1、 滲透性井漏的處理。降低井下壓差，降低鉆井液密度，采用平衡鉆 井；適當(dāng)提高鉆井液粘度和切力，以增大鉆井液流入地層空隙的阻力；在鉆 井液中加入橋堵劑。
2、 裂縫性漏失的處理。
注谷殼、鋸末稠鉆井液堵漏；對非油氣層中的裂縫性漏失，注入水泥或 膠質(zhì)水泥堵漏；對油、氣層中發(fā)生的裂縫性漏失，采用注石灰乳鉆井液對裂 縫性油、氣層進(jìn)行暫時性封堵。3、溶洞性漏失的處理。
直接從井口投入大體積和長纖維封堵物；采用欠平衡壓力鉆井技術(shù)。
但是在處理地層惡性漏失時，采用常規(guī)堵漏方法無法建立起正常循環(huán)， 若強(qiáng)行固井容易造成目的層漏封，水泥低返，嚴(yán)重時還造成憋泵、留水泥塞 等固井事故，無法保證固井質(zhì)量。
而使用實(shí)體膨脹管技術(shù)可以較好的解決這個問題。膨脹管技術(shù)是將膨脹 管下入漏失層，用膨脹工具使其發(fā)生徑向塑性變形，膨脹后膨脹管外壁緊貼 于井壁，靠近漏失段的上下端均有橡膠密封元件，從而達(dá)到堵漏目的。因此， 研究使用膨脹管進(jìn)行堵漏的技術(shù)具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)體膨脹管在漏失層位發(fā)生膨脹變形，膨脹后管體上下兩端的橡膠密封 元件對漏失層進(jìn)行有效封堵，達(dá)到封堵惡性漏失的目的，從而有效提高鉆井 速度，縮短鉆井和建井周期。本發(fā)明的目的是向現(xiàn)場提供一種封堵惡性漏失 層的施工工藝。
本發(fā)明工藝是這樣實(shí)現(xiàn)的。使用中心管工具將實(shí)體膨脹管系統(tǒng)下入到漏 失層位置，使實(shí)體膨脹管上的橡膠密封元件位于離惡性漏失層上下邊界若干 米的位置，以保證能有效封堵漏失層。之后將膨脹管在徑向發(fā)生永久塑性變 形，然后起出中心管工具，膨脹管管體上的橡膠與漏失層段的上下井壁緊密 接觸，從而對漏失層起到封隔作用。為了提高密封效果，密封橡膠也可采用 遇水自膨脹橡膠，膨脹后的橡膠遇水進(jìn)一步發(fā)生自膨脹，從而獲得更好的密 封效果。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于1、 膨脹系統(tǒng)中的膨脹工具為可變徑結(jié)構(gòu)，減小了膨脹管下端膨脹啟動 器部分的外徑，保證膨脹管能順利下入到漏失層位置，此外可變徑膨脹工具 能確保膨脹后的膨脹管內(nèi)徑與原井眼尺寸相近，從而獲得等井徑的井眼。
2、 膨脹系統(tǒng)中的可變徑膨脹工具，增大了膨脹管的膨脹率，進(jìn)一步減 小了膨脹后的膨脹管與井壁間的環(huán)形空間，從而有效提高膨脹管對漏失層的 堵漏效果。
3、 對于下入的膨脹管無需懸掛到上層套管，直接在裸眼井段的漏失層 附近進(jìn)行膨脹作業(yè)，減小了施工風(fēng)險及施工難度，降低了施工成本，并且縮 短了后續(xù)鉆井的時間和建井周期。
4、 施工過程無需注水泥。膨脹管管體上下端分別硫化有橡膠元件，在
膨脹施工完畢后，膨脹管上的橡膠密封元件隨膨脹管一起膨脹，保證橡膠層 與漏失層上下井壁緊密接觸，從而起到封堵漏失層的目的。為提高密封效
果可采用遇水自膨脹橡膠，橡膠遇水膨脹時間可控制在3 5天。


附圖所示為實(shí)體膨脹管系統(tǒng)封堵漏失層的示意圖。
圖1漏失地層擴(kuò)眼過程
圖2實(shí)體膨脹管系統(tǒng)下入過程
圖3膨脹工具變徑過程
圖4膨脹管膨脹堵漏過程
圖5封堵作業(yè)結(jié)束，繼續(xù)鉆進(jìn)擴(kuò)眼工具[2]漏失層[3]膨脹系統(tǒng)[4]橡膠元件[5]實(shí)體膨脹管[6]可 變徑膨脹工具[7]膨脹啟動器[8]中心管[9]引鞋[IO]鉆頭
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明工藝作進(jìn)一步的描述。圖l，在鉆遇惡性漏
失層2后，先使用擴(kuò)眼工具1對漏失層2及其上下若干米的范圍內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)眼， 保證膨脹系統(tǒng)3的順利下入以及獲得較大的井眼。圖2，在漏失層位置下入 膨脹系統(tǒng)3，使實(shí)體膨脹管上的橡膠密封元件4位于離惡性漏失層上下邊界 若干米的位置，以保證能有效封堵漏失層。膨脹啟動器7位于膨脹系統(tǒng)3 的下端，構(gòu)成膨脹系統(tǒng)3的壓力密封空間，利用液壓通過中心管8使可變徑 膨脹工具6在膨脹啟動器7內(nèi)發(fā)生變徑，并將啟動器7膨脹，如圖3所示。 圖4，繼續(xù)打壓，使變徑后的膨脹工具6在液壓或機(jī)械力的作用下開始向上 運(yùn)動，此時實(shí)體膨脹管5在可變徑膨脹工具6的作用下發(fā)生徑向永久塑性變 形，下端實(shí)體膨脹管5外層的硫化橡膠4與井壁貼緊。此時停止打壓，根據(jù) 現(xiàn)場有關(guān)數(shù)據(jù)上提中心管8 —定的噸位，驗(yàn)證橡膠層4是否掛住井壁。如果 橡膠層4已經(jīng)掛住井壁，則繼續(xù)打壓或使用液壓、機(jī)械力相結(jié)合的方式繼續(xù) 膨脹，膨脹施工后橡膠層4封堵實(shí)體膨脹管5與井壁之間的環(huán)形空間，從而 達(dá)到封堵漏失層2的目的。如果采用遇水膨脹橡膠4，膨脹結(jié)束后，起出中 心管，遇水膨脹橡膠4在地層水的作用下發(fā)生自膨脹，進(jìn)一步有效封堵實(shí)體 膨脹管5與井壁之間的環(huán)空；遇水自膨脹橡膠4主要由高效遇水膨脹橡膠、 弱遇水膨脹橡膠、臨時屏蔽材料等三層材料組成，遇水自膨脹橡膠4的膨脹 時間可選擇不同的配方來加以控制，可選擇為遇水自膨脹時間為3 5天。 圖5，啟動器7下端的引鞋9為可鉆材料，漏失層2封堵完成后，下鉆頭IO 鉆掉啟動器引鞋9后，繼續(xù)鉆進(jìn)。
權(quán)利要求
1、一種實(shí)體膨脹管堵漏方法，其特征是它是由擴(kuò)眼過程、實(shí)體膨脹管系統(tǒng)[3]下入過程、膨脹工具[6]變徑過程和實(shí)體膨脹管膨脹堵漏過程組成；將實(shí)體膨脹管[5]下入到惡性漏失層位[2]，用可變徑膨脹工具[6]使實(shí)體膨脹管[5]在塑性變形區(qū)內(nèi)發(fā)生徑向塑性變形，膨脹后實(shí)體膨脹管[5]上下兩端的橡膠密封元件[4]緊貼于井壁，從而實(shí)現(xiàn)對惡性漏失地層的封堵；采用遇水自膨脹橡膠密封元件[4]，在地層水的作用下逐漸膨脹，進(jìn)一步有效封堵實(shí)體膨脹管[5]與井壁之間的環(huán)空，獲得更好的堵漏效果；實(shí)體膨脹管[5]無需懸掛到上層套管內(nèi)，并且堵漏施工過程無需注水泥。
2、 如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)體膨脹管堵漏方法，其特征在于在鉆遇惡 性漏失層[2]后，先使用擴(kuò)眼工具[1]對漏失層[2]及其上下若干米的范圍內(nèi)進(jìn)行擴(kuò) 眼，確保膨脹系統(tǒng)[3]能順利下入到惡性漏失層位[2]，同時保證橡膠密封元件[4] 在井眼相對規(guī)則的位置，以獲得相對較好的密封效果，可變徑膨脹工具[6]的使 用可確保膨脹套管膨脹后內(nèi)徑與上層井眼尺寸相近，為后續(xù)施工帶來了極大的 便利。
3、 如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)體膨脹管堵漏方法，其特征在于膨脹啟動 器[7]位于膨脹系統(tǒng)[3]的下端，構(gòu)成膨脹系統(tǒng)[3]的壓力密封空間，利用液壓通過 中心管工具[3]使可變徑膨脹工具[6]在膨脹啟動器[7]內(nèi)發(fā)生變徑，并將啟動器[7] 膨脹。啟動器[7]下端的引鞋為可鉆材料，漏失層[2]封堵完成后，鉆掉引鞋繼續(xù) 鉆進(jìn)。
4、 如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)體膨脹管堵漏方法，其特征在于膨脹系統(tǒng) [3]下放到預(yù)定位置后，在液壓的作用下，可變徑膨脹工具[6]直徑變大將啟動器 [7]膨脹，變徑后的膨脹工具[6]在液壓或機(jī)械力的作用下向上運(yùn)動，實(shí)體膨脹管[5]在可變徑膨脹工具[6]的作用下發(fā)生徑向永久塑性變形，實(shí)體膨脹管[5]上端橡 膠密封元件[4]與井壁緊貼，從而實(shí)現(xiàn)將惡性漏失層封堵。
5、如權(quán)利要求1所述的一種實(shí)體膨脹管堵漏方法，其特征在于遇水自 膨脹橡膠[4]主要由高效遇水膨脹橡膠、弱遇水膨脹橡膠、臨時屏蔽材料等三層 材料組成，遇水自膨脹橡膠[4]的膨脹時間可選擇不同的配方來加以控制，可選 擇為遇水自膨脹時間為3 5天。
全文摘要
本發(fā)明為一種使用實(shí)體膨脹管對惡性漏失層進(jìn)行堵漏的施工工藝。使用中心管工具將實(shí)體膨脹管系統(tǒng)下入到漏失層位置，使實(shí)體膨脹管上的橡膠密封元件位于離惡性漏失層上下邊界若干米的位置，采用膨脹工具使膨脹管在徑向發(fā)生永久塑性變形，膨脹管體上的橡膠元件與漏失層段的上下井壁緊密接觸，從而對漏失層起到堵漏的目的。其優(yōu)點(diǎn)在于膨脹系統(tǒng)中的膨脹工具為可變徑結(jié)構(gòu)，減小了膨脹啟動器部分的外徑，保證膨脹管能順利下入；膨脹系統(tǒng)中的可變徑膨脹工具，增大了膨脹管的膨脹率，進(jìn)一步減小膨脹后膨脹管與井壁間的環(huán)形空間；對于下入的膨脹管無需懸掛到上層套管，直接在裸眼井段的漏失層附近進(jìn)行膨脹作業(yè)；橡膠遇水膨脹時間可控，施工過程無需注水泥。
文檔編號F16L55/165GK101532600SQ20081001474
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者吳柳根, 明 唐, 唐成磊, 寧學(xué)濤, 彭志剛, 朱海波, 沈?qū)W祥, 滕照正, 王紹先, 趙金海, 馬建忠 申請人:中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院