一种复杂地层预处理工艺的制作方法

本发明涉及膨胀管封堵地层技术领域，特别涉及一种复杂地层预处理工艺。

背景技术：
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随着石油勘探开发不断向深层、超深层和复杂地层发展，钻井过程中钻遇到的漏失层、垮塌层以及高压层越来越多。在钻井过程中，遇到恶性井漏、井壁坍塌等情况无法进行有效处理，给井队带来钻井周期延长、成本增加、甚至不能钻达目的层的严重后果。为此，研究新技术对复杂地层进行预处理，降低钻井成本，推进勘探开发进度，具有十分重要的意义。

等井径复杂地层预处理工艺技术就是在这样的背景下快速发展起来的一项新技术。该技术是将膨胀套管下入到已进行定径扩孔的复杂地层井段，通过膨胀工具使膨胀管发生径向塑性变形，并紧贴在井壁上，形成一层“人工井壁”封堵复杂地层，防止其恶化后导致恶性漏失、井壁坍塌和卡钻等钻井事故。等井径复杂地层预处理工艺在不减少井眼直径的情况下可以实现有效封堵，并且具有可靠性高、成本低、周期短、动用机具少的特点，被认为是漏失层、垮塌层、高压层等复杂地层预处理的核心技术。

然而现有的膨胀管封堵地层方法存在以下不足：1、膨胀作业过程中，依靠底堵与膨胀锥之间高压腔提供膨胀动力，受膨胀管本体及螺纹承压能力限制，提供的膨胀力有限，难以使膨胀管紧密贴合在井壁上，封堵效果不理想；2、膨胀锥与膨胀管之间未设定位机构，膨胀作业时可能发生相对滑动；3、膨胀管与井壁之间无锚定机构，送入钻具很容易跟膨胀管发生滑移，不仅为下一步膨胀定位带来麻烦，甚至造成胶筒严重磨损，达不到封堵复杂层位的目的。

技术实现要素：
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本发明要解决的技术问题是提供一种复杂地层预处理工艺，该工艺实现了膨胀管能够锚定在井壁上，膨胀管本体及螺纹不需要承受高压，膨胀工具与膨胀管之间设有定位机构，避免膨胀管发生滑移，膨胀力强，膨胀效果好，能够对复杂地层进行有效封堵，不影响后续作业，不需要钻磨底堵，减少施工风险和施工难度，降低施工成本。克服了现有膨胀管封堵地层方法膨胀力有限，膨胀管易发生滑移，造成胶筒严重磨损，封堵效果不理想的不足。

本发明所采取的技术方案是：一种复杂地层预处理工艺，该工艺步骤如下：

一、在钻遇复杂地层后，先启动随钻扩孔工具对复杂地层及其上下3～5米的范围内进行定径扩眼；

二、第一次膨胀过程：下入实体膨胀管，使实体膨胀管的两端位于复杂地层上下3～5米的位置，在复杂地层位置下入膨胀系统；膨胀系统包括中心管，中心管上端与送入钻具相连接，中心管下端与活塞拉力杆相连接，活塞拉力杆上端连接上推力活塞，活塞拉力杆下端穿过管柱内部锚定器穿入锥座管体内，管柱内部锚定器上端连接下推力活塞，上推力活塞与下推力活塞之间的活塞拉力杆上开有流通孔，活塞拉力杆下部套装有一级膨胀锥，活塞拉力杆底端内壁上设有球座，锥座管体上套装有二级膨胀锥；投入密封球，密封球座封在活塞拉力杆的球座上，通过中心管打压，钻井液通过活塞拉力杆上的流通孔进入上推力活塞与下推力活塞之间的压力腔，进而进入管柱内部锚定器使管柱内部锚定器锚定于实体膨胀管内壁上，液压推动上推力活塞上行进而带动活塞拉力杆、一级膨胀锥上行，一级膨胀锥使实体膨胀管下端发生径向膨胀，从而触发实体膨胀管下端外侧的裸眼锚定器扩张锚定于井壁上，等裸眼锚定器完成锚定后，通过井口提拉使活塞拉力杆上行进而带动一级膨胀锥上行，活塞拉力杆底端带动锥座管体上行进而带动二级膨胀锥上行，从而使实体膨胀管发生膨胀，实体膨胀管膨胀完成后，提出膨胀系统；

三、第二次膨胀过程：下入液压变径膨胀工具，使液压变径膨胀工具的锥体部分位于实体膨胀管下端，投入球至液压变径膨胀工具底部球座后，在地面打压，变径膨胀锥闭合至设计尺寸，待液压变径膨胀工具完全闭合后，从井口提拉送入钻具，对实体膨胀管进行第二次膨胀，使实体膨胀管紧贴在井壁上，硫化在实体膨胀管上下端外侧的上密封胶筒和下密封胶筒自动膨胀，起到封隔复杂地层的作用，当实体膨胀管全部膨胀完后，进行泄压，液压变径膨胀工具外径收缩至原来下入时大小，通过送入钻具起出液压变径膨胀工具。

本发明的有益效果是：本发明实现了膨胀管能够锚定在井壁上，膨胀管本体及螺纹不需要承受高压，膨胀工具与膨胀管之间设有定位机构，避免膨胀管发生滑移，膨胀力强，膨胀效果好，能够对复杂地层进行有效封堵，不影响后续作业，不需要钻磨底堵，减少施工风险和施工难度，降低施工成本。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

图1为膨胀系统的结构示意图。

图2为裸眼锚定器锚定示意图。

图3为实体膨胀管第一次膨胀示意图。

图4为膨胀系统提出示意图。

图5为液压变径膨胀工具下入示意图。

图6为液压变径膨胀工具闭合示意图。

图7为实体膨胀管第二次膨胀示意图。

图8为液压变径膨胀工具提出示意图。

具体实施方式：

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示，一种复杂地层预处理工艺，该工艺步骤如下：

一、在钻遇复杂地层后，先启动随钻扩孔工具对复杂地层及其上下3～5米的范围内进行定径扩眼；

二、第一次膨胀过程：下入实体膨胀管8，使实体膨胀管8的两端位于复杂地层上下3～5米的位置，在复杂地层位置下入膨胀系统；膨胀系统包括中心管7，中心管7上端与送入钻具10相连接，中心管7下端与活塞拉力杆13相连接，活塞拉力杆13上端连接上推力活塞6，活塞拉力杆13下端穿过管柱内部锚定器5穿入锥座管体12内，管柱内部锚定器5上端连接下推力活塞14，上推力活塞6与下推力活塞14之间的活塞拉力杆13上开有流通孔，上推力活塞6与下推力活塞14之间形成压力腔，管柱内部锚定器5内部与压力腔相连通，活塞拉力杆13下部套装有一级膨胀锥2，活塞拉力杆13底端内壁上设有球座，锥座管体12上套装有二级膨胀锥1；投入密封球，密封球座封在活塞拉力杆13的球座上，通过中心管7打压，钻井液通过活塞拉力杆13上的流通孔进入上推力活塞6与下推力活塞14之间的压力腔，进而进入管柱内部锚定器5使管柱内部锚定器5锚定于实体膨胀管8内壁上，液压推动上推力活塞6上行进而带动活塞拉力杆13、一级膨胀锥2上行，一级膨胀锥2使实体膨胀管8下端发生径向膨胀，从而触发实体膨胀管8下端外侧的裸眼锚定器3扩张锚定于井壁上，等裸眼锚定器3完成锚定后，通过井口提拉使活塞拉力杆13上行进而带动一级膨胀锥2上行，活塞拉力杆13底端带动锥座管体12上行进而带动二级膨胀锥1上行，从而使实体膨胀管8发生膨胀，实体膨胀管8膨胀完成后，提出膨胀系统；

三、第二次膨胀过程：下入液压变径膨胀工具11，使液压变径膨胀工具11的锥体部分位于实体膨胀管8下端，投入球至液压变径膨胀工具11底部球座后，在地面打压，变径膨胀锥闭合至设计尺寸，待液压变径膨胀工具11完全闭合后，从井口提拉送入钻具10，对实体膨胀管8进行第二次膨胀，使实体膨胀管8紧贴在井壁上，硫化在实体膨胀管8上下端外侧的上密封胶筒9和下密封胶筒4自动膨胀，起到封隔复杂地层的作用，当实体膨胀管8全部膨胀完后，进行泄压，液压变径膨胀工具11外径收缩至原来下入时大小，通过送入钻具10起出液压变径膨胀工具11。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。