一种等井径膨胀套管堵漏方法与流程

本发明涉及多压力体系地层及恶性漏失地层的堵漏作业技术领域，特别涉及一种等井径膨胀套管堵漏方法。

背景技术：

现阶段石油勘探开发逐渐向深层、超深层及复杂地层发展，钻井过程中不可避免的会遇到井漏问题，针对不同的漏失类型，采取不同的堵漏措施。对于多压力体系及恶性漏失地层，等井径实体膨胀套管堵漏技术可以较好的解决这个问题。该技术是将实体膨胀管下入已经扩孔的漏失井段，使用膨胀工具将膨胀管径向膨胀，胀后的套管外壁紧贴地层，形成一层“人工井壁”，实现漏层封堵的目的。此外膨胀后的套管内径与原井眼尺寸相同，不影响原尺寸钻头后续正常钻井。

然而现有的等井径膨胀套管堵漏工艺存在以下不足：(1)下入的膨胀管封堵的是裸眼漏失井段，在保证不损失井眼直径的前提下，不能悬挂到上层套管上，继续钻进时，上层套管与膨胀套管封固段之间的井段仍有漏失的风险，井筒完整性得不到保证；(2)采用膨胀套管将当前的漏失段成功封堵后，继续钻进，如果出现新的井漏问题，再次下入的膨胀管只能封堵新的漏层，在保证不损失井眼直径的前提下，不能与首次下入的膨胀管进行搭接，井筒完整性得不到保证。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种等井径膨胀套管堵漏方法，该装置实现了不损失井眼尺寸，不改变井深结构，保证井筒完整性，避免漏失风险，有效的提高钻井速度，缩短钻井周期。克服了现有等井径膨胀套管堵漏工艺无法确保井筒完整性，存在漏失风险的不足。

本发明所采取的技术方案是：一种等井径膨胀套管堵漏方法，该方法步骤如下：

一、在下入上层套管时，预先将带有喇叭口结构的套管鞋随上层套管下入到设计位置，该套管鞋下端的喇叭口结构内径大于上层套管内径，按照施工设计固井后，下钻头钻穿套管鞋形成搭接喇叭口ⅰ；

二、钻遇复杂地层发生井漏后，下入扩孔工具对所钻井段进行定径扩孔；

三、下入外管柱膨胀套管及内管柱膨胀工具，并送到裸眼井段底部；内管柱膨胀工具包括一级变径膨胀锥和二级变径膨胀锥，一级变径膨胀锥设置在二级变径膨胀锥上端，一级变径膨胀锥膨胀变径后外径等于上层套管内径，二级变径膨胀锥膨胀变径后外径大于上层套管内径，二级变径膨胀锥需要的变径压力大于一级变径膨胀锥膨胀需要的变径压力；

四、向地层井壁与外管柱膨胀套管之间的环空注固井水泥；

五、将外管柱膨胀套管底部锚定到地层上；

六、向内管柱膨胀工具打压使一级变径膨胀锥及二级变径膨胀锥完全复合变径，一级变径膨胀锥与二级变径膨胀锥上行对外管柱膨胀套管胀管，当内管柱膨胀工具上行至设计行程后，泄压，一级变径膨胀锥及二级变径膨胀锥复位，一级变径膨胀锥及二级变径膨胀锥外径恢复为变径前的外径，外管柱膨胀套管下端形成搭接喇叭口ⅱ，该搭接喇叭口ⅱ内径尺寸保证膨胀作业后二次下入的外管柱膨胀套管顶端胀后能够形成搭接；

七、恢复打压使一级变径膨胀锥完全复合变径，而二级变径膨胀锥未复合，保持此压力，一级变径膨胀锥继续上行对外管柱膨胀套管胀管，完成漏层的封堵；胀管后的外管柱膨胀套管顶部与上层套管搭接喇叭口ⅰ搭接；

八、胀管作业结束，起出内管柱膨胀工具；

九、下磨鞋磨铣外管柱膨胀套管底端部件及水泥塞；

十、下钻头继续钻进，如果钻进过程中再次发生井漏，重复步骤二～步骤九的施工作业。

所述外管柱膨胀套管包括膨胀管，分别设置在膨胀管上下端外侧的上密封胶筒和下密封胶筒，连接在膨胀管底端的碰压丢手总成，与碰压丢手总成相匹配能够实现碰压的固井胶塞，设置在碰压丢手总成下端的能够锚定在地层上的地锚，设置在地锚下端的引鞋；

所述内管柱膨胀工具包括从上至下依次设置在钻杆上的密封皮碗、一级变径膨胀锥和二级变径膨胀锥，设置在钻杆底端的丢手接头；

所述丢手接头能够与碰压丢手总成连接锁定，在达到设定丢手压力时丢手接头与碰压丢手总成脱开，所述密封皮碗能够密封钻杆与膨胀管之间环空，所述钻杆内通道能够通过丢手接头内通道、碰压丢手总成内部通道、地锚内通道、引鞋上连通孔道与膨胀管外部相连通。

所述一级变径膨胀锥复合变径的压力是15-20mpa，二级变径膨胀锥复合变径的压力是20-25mpa，内管柱膨胀工具丢手压力是25mpa。

本发明的有益效果是：本发明实现了不损失井眼尺寸，不改变井深结构，保证井筒完整性，避免漏失风险，有效的提高钻井速度，缩短钻井周期。

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为上层套管下端形成搭接喇叭口ⅰ的结构示意图。

图2为漏失地层扩孔后示意图。

图3为外管柱膨胀套管及内管柱膨胀工具下入到漏层位置示意图。

图4为注水泥碰压后膨胀管封堵漏层示意图。

图5为二级变径膨胀锥复位、一级变径膨胀锥胀管示意图。

图6为膨胀管封堵漏层完毕示意图。

图7为磨铣外管柱膨胀套管底端部件及水泥塞示意图。

图8为膨胀管与上层套管成功搭接示意图。

具体实施方式：

一种等井径膨胀套管堵漏方法，该方法步骤如下：

一、在下入上层套管时，预先将带有喇叭口结构的套管鞋随上层套管下入到设计位置，该套管鞋下端的喇叭口结构内径大于上层套管内径，按照施工设计固井后，下钻头钻穿套管鞋形成搭接喇叭口ⅰ1，如图1所示；

二、钻遇复杂地层发生井漏后，下入扩孔工具对所钻井段未扩孔地层2进行定径扩孔，如图2所示；

三、下入外管柱膨胀套管及内管柱膨胀工具，并送到裸眼井段底部，如图3所示；

所述外管柱膨胀套管包括膨胀管6，分别设置在膨胀管6上下端外侧的上密封胶筒5和下密封胶筒7，连接在膨胀管6底端的碰压丢手总成8，与碰压丢手总成8相匹配能够实现碰压的固井胶塞15，设置在碰压丢手总成8下端的能够锚定在地层上的地锚9，设置在地锚9下端的引鞋10；

所述内管柱膨胀工具包括从上至下依次设置在钻杆上的密封皮碗14、一级变径膨胀锥13和二级变径膨胀锥12，设置在钻杆底端的丢手接头11；一级变径膨胀锥13膨胀变径后外径等于上层套管内径，二级变径膨胀锥12膨胀变径后外径大于上层套管内径，二级变径膨胀锥12需要的变径压力大于一级变径膨胀锥13膨胀需要的变径压力；

所述丢手接头11能够与碰压丢手总成8连接锁定，在达到设定丢手压力时丢手接头11与碰压丢手总成8脱开，所述密封皮碗14能够密封钻杆与膨胀管6之间环空，所述钻杆内通道能够通过丢手接头11内通道、碰压丢手总成8内部通道、地锚9内通道、引鞋10上连通孔道与膨胀管6外部相连通。

所述一级变径膨胀锥13复合变径的压力是15-20mpa，二级变径膨胀锥12复合变径的压力是20-25mpa，内管柱膨胀工具丢手压力是25mpa。

下入时先将外管柱膨胀套管坐于井口，内管柱膨胀工具的丢手接头11与碰压丢手总成8连接锁定，通过钻杆将外管柱膨胀套管及内管柱膨胀工具送到裸眼井段即扩孔后地层4底部；

四、使用水泥车通过钻杆、丢手接头11内通道、碰压丢手总成8内部通道、地锚9内通道、引鞋10上连通孔道向地层井壁与膨胀管6之间的环空注固井水泥16，水泥注完后，投固井胶塞15，用清水顶替胶塞15至碰压丢手总成8位置碰压；

五、当固井胶塞15正常碰压后，地锚9的锚爪张开，将外管柱膨胀套管底部锚定到地层上；

六、密封皮碗14封隔钻杆与膨胀管6之间的环空，使密封皮碗14以下的环空成为一个压力腔，使用水泥车通过钻杆向内管柱膨胀工具注清水打压到25mpa，一级变径膨胀锥13及二级变径膨胀锥12完全复合变径，丢手接头11与碰压丢手总成8脱开，内管柱膨胀工具丢手，保持压力25mpa左右，内部压力推动一级变径膨胀锥13与二级变径膨胀锥12上行胀管，如图4所示；下密封胶筒7紧贴地层形成可靠密封，当内管柱膨胀工具上行至设计行程后，泄压，一级变径膨胀锥13及二级变径膨胀锥12复位，一级变径膨胀锥13及二级变径膨胀锥12外径恢复为变径前的外径，外管柱膨胀套管下端形成搭接喇叭口ⅱ，该搭接喇叭口ⅱ内径尺寸保证膨胀作业后二次下入的外管柱膨胀套管顶端胀后能够形成搭接；

七、地面水泥车恢复打压，将压力控制在15-20mpa，一级变径膨胀锥13完全复合变径，而二级变径膨胀锥12在此压力下未复合，保持15-20mpa的压力，一级膨胀锥13继续上行胀管完成对漏层3的封堵，如图5所示；胀管后的外管柱膨胀套管顶部与上层套管搭接喇叭口ⅰ1搭接，膨胀管6顶部与上层套管搭接喇叭口ⅰ1位置由于有上密封胶筒5的存在，密封可靠性得到保证，膨胀管6膨胀后的内通径与上层套管内通径相等；

八、胀管作业结束，起出内管柱膨胀工具，如图6所示；

九、下磨鞋17磨铣碰压丢手总成8、地锚9、引鞋10及水泥塞，如图7所示；此时膨胀管与上层套管成功搭接，如图8所示；

十、下钻头继续钻进，如果钻进过程中再次发生井漏，重复步骤二～步骤九的施工作业。

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。