CN109707333B - 一种油井套管自膨胀补贴方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种油井套管自膨胀补贴方法，该方法包括以下步骤：将作业电缆与工具组连接，并将具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒固定于电磁扩张盘与刚性胀头之间；井口固定，将作业电缆与地面电缆作业车连接；作业电缆带动所述工具组和补贴基筒下井；定位套损部位，座放所述有机复合材料补贴基筒；地面通电；加热所述有机复合材料补贴基筒至温度高于其形状恢复温度，实现第一次过盈膨胀扩张基筒，以补贴到套损段；电缆上提，所述工具组整体上行，其中，钢性胀头、弹性胀头及堵头对该有机复合材料补贴基筒进行第二次膨胀扩张基筒；从井内起出电缆和井下工具组。该方法施工工艺简单，操作方便，补贴基筒耐蚀性能好，安全可靠。

Description

一种油井套管自膨胀补贴方法

技术领域

本发明涉及一种油井套管自膨胀补贴方法，属于油气田套损井技术领域。

背景技术

套损井是指套管出现损坏的油、气、水井。一般按套管损坏的性质分为套管变形井、套管错断井和套管破漏井等。油、气、水井的套管破损是影响油田稳产的一个重要因素。

油井套破后给油田生产带来的危害，主要有如下几点：1、套破后，油层上部的地层水倒灌，使油层近井地带堵塞加剧，造成产能损失。2、套破后，往往井筒腐蚀、结垢加剧，给措施作业增加难度。3、套破后，造成注水、采油的开发井网失调，水驱效果难以有效发挥，造成开发水平下降，剩余油无法动用。4、套破后，压力系统破坏，动态检测资料录取和分析工作困难。

注水井套破后，则可能导致高压的注入水无法有效进入目的油层，甚至导致安全等隐患。

天然气生产井套破后，带来的危害主要有如下几点：1、套破后，气层上部的地层水倒灌，导致气层水淹或产出气的含水上升，造成产能损失。2、套破后，往往井筒腐蚀、结垢加剧，给措施作业增加难度。3、套破后，高压天然气从井内窜入外部地层，带来安全环保隐患。

针对套管破漏井，目前治理技术主要包括隔水采油、化学堵漏、套管补贴、小套管修复和侧钻等。其中最简单经济的方法就是隔水采油，也是目前的主要技术，其主要包括以下步骤：将机械封隔器下至目的层以上、套损段以下坐封，通过水力或机械作用使胶筒在套管内环形空间膨胀，将油套环空与油层隔开，使套破段的地层水不能进入油管，达到隔水采油恢复正常生产的目的。但其缺点是有效期短、重复座封效果差，在每次隔采失效后，容易造成上部地层水倒灌油气层。小套管修复主要是针对大段套损后无法座封、局部化学堵漏的油、气井，重新下入全井的更小尺寸钢质套管，但该技术作业时间长，且费用高。侧钻主要是修复严重套损井的一项重要工艺技术，但修井周期较长，费用高。

常规的套管补贴技术是对套损井段进行整形或磨铣处理后，用油管将膨胀补贴管柱下至需要补贴修复的井段。在地面用高压泵向油管内打压，膨胀管发射腔内压力达到一定数值后，膨胀锥推动油管上行，当膨胀锥上行距离超过膨胀管柱长度时，油套连通，泵压下降，膨胀管完成膨胀，且紧贴于基础套管内壁，达到锚定、密封与修复要求。然后起出油管、钻通膨胀管柱下丝堵，完成修复。具有修复后内密封可靠、强度高等优点。目前国内外工程和文献中采用的膨胀补贴管有两种体系：钢质实体膨胀管、记忆合金与橡胶复合的膨胀管。

钢质实体膨胀管所用材料主要有无缝钢管和ERW直缝焊管，主要为碳钢材质。钢质实体膨胀管补贴技术构想由壳牌公司于1991年提出，1997年亿万奇(Enventure)公司开始实体膨胀管的开发、销售和服务。之后，威德福、哈里伯顿、贝克等公司均开展实体膨胀管补贴工艺研究，形成了各自的产品和技术系列。目前国内进行实体膨胀管研究和应用的单位主要有：中石油勘探总院、中石油管研院和北京华鼎宏基公司、上海管力卜等。

中国专利CN 205445522U及CN 105604516A提出了以记忆合金管为补贴管基材，用粘合剂将橡胶密封圈固定在合金管外壁，形成补贴管的技术方案。利用井内温度加热补贴管，实现形变膨胀的工艺。

在补贴工艺方法和设备等方面，国内外专利有：CN.1807830A，其公开了一种液压变径套管胀压方法及其设备，该技术是用比原套管内径小、具有一定厚度、且塑性好的钢管下入井下套损段，通过液压胀锥冷挤扩张的方式使钢管发生塑形变形，补贴到损坏套管的内壁上，与损坏的套管紧密粘合，恢复套管完整性，达到修复套管的目的。施工作业方面的专利主要有：CN 102296939A，其公开了一种自动平衡压力胀捞一体化膨胀管工具及其使用方法；CN 104153735A，其公开了一种膨胀管补贴装置；以及CN 205297425U，其公开了一种拉杆式膨胀管。

目前，本领域所用常规套管补贴技术方法的局限是：(1)该方法主要是通过井下液压对膨胀管进行补贴，对套管外井壁强度、套管本体剩余强度和质量要求高，否则膨胀管的高应力膨胀过程，易导致套管变形。(2)补贴施工前，需要多趟管柱的通井刮管作业。(3)施工过程中，为防止液压胀锥向上移动带动的膨胀管上移，需要在套管内壁上进行水力锚定止动，其钢质锚牙会对套管造成新的损伤。(4)施工过程中，膨胀管的液压冷挤扩张装置比较复杂，容易出现胀锥卡在膨胀管内，既拔不出来，又不能继续膨胀推进的问题，加大了作业处理的难度。(5)膨胀后，需进行一系列钻底堵等管柱作业，工序步骤多，作业周期长。(6)碳钢材质膨胀管在井下二氧化碳、腐蚀性细菌或含硫化氢等环境下易发生二次腐蚀损坏，造成治理失效。采用耐蚀合金管(钛基、镍基等)则价格更为高昂，对膨胀过程的管体保护和要求更高，施工工序更为复杂。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种油井套管自膨胀补贴方法。本发明所提供的该油井套管自膨胀补贴方法适用于采油、采气或注水井中各类钢质、非金属等材质套管的内损伤补贴治理。

为达到上述目的，本发明提供一种油井套管自膨胀补贴方法，所述油井套管自膨胀补贴方法包括以下步骤：

(1)将作业电缆与工具组连接，包括：将作业电缆与通过上安全接头、上端悬挂丢手工具与扶正器的上端相连，将该扶正器的下端通过中端悬挂丢手工具与电磁扩张盘的上端相连，再将该电磁扩张盘的下端与电缆加热工具相连，该电缆加热工具再通过下安全接头、下端悬挂丢手工具与刚性胀头相连，该刚性胀头再经由弹性胀头与堵头相连接；将具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒固定于电磁扩张盘与刚性胀头之间；

(2)井口固定，将作业电缆与地面电缆作业车连接；

(3)作业电缆带动所述工具组和具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒下井；

(4)定位套损部位，座放所述有机复合材料补贴基筒；

(5)地面通电；

(6)加热所述有机复合材料补贴基筒至温度高于其形状恢复温度，实现第一次过盈膨胀扩张基筒，以补贴到套损段；

(7)电缆上提，所述工具组整体上行，其中，钢性胀头、弹性胀头及堵头对该有机复合材料补贴基筒进行第二次膨胀扩张基筒；

(8)从井内起出电缆和井下工具组。

根据本发明具体实施方案，所述的油井套管自膨胀补贴方法主要以具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒，通过特种作业电缆，与具有井下座放、加热功能的工具组连接，电缆连接补贴基筒、工具组等下入到井内预定的套管损伤补贴段，地面通电，电缆传递电流，进行井下加热,补贴基筒的形状记忆聚合物材料受热恢复设计形状，通过热变形和电缆上提带来的工具组机械膨胀作用等两次膨胀复合，实现补贴基筒锚定、形状膨胀固定。

根据本发明具体实施方案，在将作业电缆与工具组连接前，该油井套管自膨胀补贴方法还包括刮管处理操作；

优选地，所述刮管处理，包括：将作业油管连接机械刮管器，或将电缆连接电动刮管器后下入井内，对欲补贴的套损段进行内表面刮削处理，以去除附着的腐蚀产物、垢及油污。

根据本发明具体实施方案，在刮管处理前，该油井套管自膨胀补贴方法还包括电缆座放桥塞操作，从井内起出电缆和井下工具组后起出桥塞；

优选地，所述电缆座放桥塞，包括：将作业电缆连接电缆桥塞后，将该电缆桥塞下入井内套损段以下可靠位置，驱动桥塞坐封以分隔井下部与上部套损段；

更优选地，所述可靠位置与套损段之间的距离在30m以上。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法步骤(1)中，该刚性胀头可通过机械万向接头与弹性胀头相连接，弹性胀头与堵头之间可通过螺纹或焊接等方式进行连接。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒为由形状记忆聚合物及导电纤维增强材料通过特种复合方式成型的中空、圆形、上下等通径的直筒。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述复合材料补贴基筒的长度比穿孔或待修补段的纵向长度长4m-8m；

优选为6m。

在本发明具体方式中，复合材料补贴基筒的长度比穿孔或待修补段的纵向长度长6m时，通常是在上下各附加3m。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述复合材料补贴基筒的内径较套管内径小8mm-50mm。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述形状记忆聚合物的弹性形变率为20％-100％，杨氏模量为2.0-3.0GPa，抗压强度为50-65MPa；

优选地，所述形状记忆聚合物包括聚苯乙烯类形状记忆聚合物、改性环氧树脂及丙烯酸类形状记忆聚合物。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述导电纤维增强材料包括玻璃纤维、碳纤维和导电芳纶纤维。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述导电纤维增强材料还添加有0.5wt％-20wt％的导电填料。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述导电填料包括石墨烯、碳纤维、碳纳米管、炭黑颗粒、碳纳米纸及金属颗粒中的一种或几种的组合；

优选地，所述导电填料包括碳纤维和/或炭黑颗粒；

更优选地，所述碳纤维包括规格为T300、T500、T800的碳纤维中的一种或几种的组合。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述特种复合方式成型，包括：

在导电纤维增强材料表面浸涂或刷涂形状记忆聚合物后，所得复合体再通过缠绕方式固定成型，即得到该具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述缠绕方式包括螺旋缠绕、对称裹卷；

优选为螺旋缠绕。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒的形状恢复温度为80-180℃。

其中，当井下温度高于该具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒的形状恢复温度后，复合材料补贴基筒在形状记忆作用下，膨胀扩张实现过盈密封套损段。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述起出桥塞前还包括试压的操作，该试压操作具体包括：

下入作业管柱，对补贴段进行试压，试压大于10MPa，稳压不小于30min后压力不降则为合格，此时打捞起出桥塞。

在本发明具体实施方式中，所述试压操作具体可为：下入作业管柱，对补贴段进行试压，试压15MPa，稳压30min后压力不降则为合格，此时打捞起出桥塞。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法步骤(7)中，所述第二次膨胀可增强对套损段的补贴效果。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述套管外径为ф93.9mm-ф450mm。

根据本发明具体实施方案，所述电缆加热工具为本领域常规设备，其包括上电缆加热工具及下电缆加热工具，具体由加热电阻丝、热电偶和温控开关等组成。

根据本发明具体实施方案，在所述的油井套管自膨胀补贴方法中，所述的地面电缆作业车可为本领域常规的3000m电缆绞车，其带有地面供电系统。

所用作业电缆可为铠装多芯电缆，一般为单芯、7芯或复合铜芯。该作业电缆的线径为￠2.4mm-￠20mm，最大功率负荷为60KW，抗拉强度不小于5KN，供电电流一般为0.5-10A。

本发明所提供的该油井套管自膨胀补贴方法主要以具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒，通过地面电缆作业车的作业电缆，与具有井下座放、加热功能的工具组连接；经井下加热-补贴基筒热变形-工具组机械膨胀作用等系列井下作业工序后，实现补贴基筒锚定、形状膨胀固定。该方法利用有机复合材料的形状记忆效应完成套损井补贴修复，无需通过单纯的机械锚定、液压扩张或火药爆炸等手段就可完成套管补贴作业，施工工艺简单，操作方便，补贴管耐蚀性能好，安全可靠。

本发明还提供了一种用于套损井复合材料补贴的一体化装置(工具组)，所述用于套损井复合材料补贴的一体化装置包括电缆座放工具、电缆加热工具和悬挂丢手工具；

其中，所述电缆座放工具包括扶正器、电磁扩张盘、刚性胀头、弹性胀头及堵头；

所述悬挂丢手工具包括上端悬挂丢手工具、中端悬挂丢手工具及下端悬挂丢手工具；

所述上端悬挂丢手工具的一端通过上安全接头与电缆相连接，该上端悬挂丢手工具的另一端与所述扶正器相连；

所述中端悬挂丢手工具的一端与该扶正器相连，其另一端与电磁扩张盘相连接；

该电磁扩张盘与所述电缆加热工具的上端相连接；该电缆加热工具的下端与下安全接头的一端相连接，所述下安全接头的另一端通过下端悬挂丢手工具与所述刚性胀头相连接，该刚性胀头经由弹性胀头与堵头相连接。

根据本发明具体实施方案，该用于套损井复合材料补贴的一体化装置的刚性胀头可通过机械万向接头与弹性胀头相连接，弹性胀头与堵头之间可通过螺纹或焊接等方式进行连接。

根据本发明具体实施方案，该用于套损井复合材料补贴的一体化装置还包括地面电缆作业车，所述地面电缆作业车与电缆相连接。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述电缆为特种作业电缆。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，在电缆下放阶段，所述电磁扩张盘和刚性胀头用以固定具有形状记忆功能的复合材料筒。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述复合材料筒为中空、圆形、上下等通径的直筒。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述复合材料筒的长度比穿孔或待修补段的纵向长度长4m-8m。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述复合材料筒的内径较套管内径小8mm-50mm。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒为由形状记忆聚合物及导电纤维增强材料通过特种复合方式成型的中空、圆形、上下等通径的直筒。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述形状记忆聚合物的弹性形变率为20％-100％，杨氏模量为2.0-3.0GPa，抗压强度为50-65MPa；

优选地，所述形状记忆聚合物包括聚苯乙烯类形状记忆聚合物、改性环氧树脂及丙烯酸类形状记忆聚合物。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述导电纤维增强材料包括玻璃纤维、碳纤维和导电芳纶纤维。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，以所述导电纤维增强材料的总重量为基准，其还包含有0.5wt％-20wt％的导电填料。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述导电填料包括石墨烯、碳纤维、碳纳米管、炭黑颗粒、碳纳米纸及金属颗粒中的一种或几种的组合；

优选地，所述导电填料包括碳纤维和/或炭黑颗粒；

更优选地，所述碳纤维包括规格为T300、T500、T800的碳纤维中的一种或几种的组合。

在本发明具体实施方式中，所述金属颗粒可以为铜、铝、铁等材质的颗粒。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述电缆加热工具包括加热电阻丝、热电偶和温控开关。当地面电缆通电后，该电阻丝开始加热，到设定温度后，热电偶测试反馈，温控开关切断电流。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述套损井的套管外径为ф93.9mm-ф450mm。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述上端悬挂丢手工具的一端通过上安全接头与电缆相连接可保证井下出现卡堵等故障后，上提大拉力实现破断。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，在电缆下放阶段，所述电磁扩张盘和刚性胀头用以固定复合材料筒。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述电缆座放工具的特点是可以从复合材料筒的上、下端来扩张固定。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述扶正器起到保证工具串、复合材料筒等整体居中的作用。其中，电缆下放阶段，电磁扩张盘和刚性胀头起到固定复合材料筒的作用；一旦温度上升，复合材料筒依靠自身的形状记忆效应扩张，过盈膨胀，实现一次补贴；进而，通过电缆的提升，刚性胀头、弹性胀头、堵头等整体上行，实现复合材料筒的二次膨胀补贴。

当作业施工完毕后，地面控制输送旋转信号，悬挂丢手工具、电缆座放工具和电阻加热工具等整体与补贴套筒脱离。

根据本发明具体实施方案，在所述的用于套损井复合材料补贴的一体化装置中，所述的地面电缆作业车可为本领域常规的3000m电缆绞车，其带有地面供电系统。

所用作业电缆可为铠装多芯电缆，一般为单芯、7芯或复合铜芯。该作业电缆的线径为￠2.4mm-￠20mm，最大功率负荷为60KW，抗拉强度不小于5KN，供电电流一般为0.5-10A。

在本发明具体实施方案中，所述“上端”是指朝向油井井口的一端，所述“下端”是指背离油井井口，即朝向油井井底的一端。

本发明的有益效果：

1、本发明利用有机复合材料的形状记忆效应来实现套损井补贴修复，通过电缆加热等方式即可实现补贴基筒的膨胀，无需通过液压扩张或火药爆炸等手段就可完成套管补贴作业，施工工艺简单，操作方便。

2、通过电缆作业将补贴管下入补贴段，修井作业过程简化，占井周期明显缩短，综合成本较低，对后续生产及作业影响较小。

3、复合材料补贴基筒耐腐蚀能力强，套管补贴后，受温度、腐蚀介质等因素影响小，使用寿命长。

附图说明

图1为本发明实施例1中所提供的用于套损井复合材料补贴的一体化装置(工具组)的结构示意图；

图2为本发明实施例2中所提供的油井套管自膨胀补贴方法的具体工艺流程示意图；

图3为本发明实施例2中所提供的油井套管自膨胀补贴方法中，补贴过程示意图；

图4为本发明实施例2中所提供的油井套管自膨胀补贴方法中，施工结束后，井下工具组丢手示意图。

主要附图标号说明：

1、地面电缆作业车；

2、电缆；

3、上安全接头；

4、扶正器；

5、电磁扩张盘；

6、上电缆加热工具；

7、套损部位；

8、下电缆加热工具

9、下安全接头；

10、复合材料筒；

11、刚性胀头；

12、弹性胀头；

13、堵头。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种用于套损井复合材料补贴的一体化装置(工具组)，其结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，该装置包括电缆座放工具、电缆加热工具和悬挂丢手工具；

其中，所述电缆座放工具包括扶正器4、电磁扩张盘5、刚性胀头11、弹性胀头12及堵头13；

所述悬挂丢手工具包括上端悬挂丢手工具、中端悬挂丢手工具及下端悬挂丢手工具；

所述上端悬挂丢手工具的一端通过上安全接头3与电缆2相连接，该上端悬挂丢手工具的另一端与所述扶正器4相连；

所述中端悬挂丢手工具的一端与该扶正器4相连，其另一端与电磁扩张盘5相连接；

该电磁扩张盘5与所述电缆加热工具的上端相连接；该电缆加热工具的下端与下安全接头9的一端相连接，所述下安全接头的另一端通过下端悬挂丢手工具与所述刚性胀头11相连接，该刚性胀头11可通过机械万向接头与弹性胀头12相连接，弹性胀头12与堵头13之间可通过螺纹或焊接等方式进行连接；

在本实施例中，该一体化装置还包括地面电缆作业车1，所述地面电缆作业车1与电缆相连接2；

在本实施例中，所述电缆2为特种作业电缆；

在本实施例中，在电缆下放阶段，所述电磁扩张盘5和刚性胀头11用以固定具有形状记忆功能的复合材料筒10；

所述具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒(复合材料筒)为由形状记忆聚合物及导电纤维增强材料通过特种复合方式成型的中空、圆形、上下等通径的直筒；

所述具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒的形状恢复温度为80-180℃；

其中，所述特种复合方式成型具体包括：在导电纤维增强材料表面浸涂或刷涂形状记忆聚合物后，所得复合体再通过螺旋缠绕方式固定成型；

所述形状记忆聚合物的弹性形变率为20％-100％，杨氏模量为2.0-3.0GPa，抗压强度为50-65MPa；

所述形状记忆聚合物可选自聚苯乙烯类形状记忆聚合物、改性环氧树脂及丙烯酸类形状记忆聚合物中的任一种；

所述导电纤维增强材料可选自玻璃纤维、碳纤维和导电芳纶纤维中的任一种。

在本实施例中，所述导电纤维增强材料还添加有0.5wt％-20wt％的导电填料，该导电填料包括碳纤维和/或炭黑颗粒；

所述碳纤维包括规格为T300、T500、T800的碳纤维中的一种或几种的组合；

在本实施例中，所述复合材料筒10的长度比穿孔或待修补段的纵向长度长6m；

在本实施例中，所述复合材料筒10的内径较套管内径小8mm-50mm；

在本实施例中，所述电缆加热工具包括上电缆加热工具6及下电缆加热工具8，具体由加热电阻丝、热电偶和温控开关。

实施例2

本实施例提供了一种油井套管(外径为ф93.9mm-ф450mm)自膨胀补贴方法，该方法是采用实施例1所提供的用于套损井复合材料补贴的一体化装置(工具组)实现的，所述方法的具体工艺流程示意图如图2所示，从图2中可以看出其包括以下具体步骤，

步骤101：电缆座放桥塞，具体包括将作业电缆连接电缆桥塞后，将该电缆桥塞下入井内套损段以下可靠位置，驱动桥塞坐封以分隔井下部与上部套损段；

步骤102：刮管处理，具体包括将作业油管连接机械刮管器，或将电缆连接电动刮管器后下入井内，对欲补贴的套损段进行内表面刮削处理，以去除附着的腐蚀产物、垢及油污；

步骤103：将作业电缆与工具组连接，包括：将作业电缆与通过上安全接头、上端悬挂丢手工具与扶正器的上端相连，将该扶正器的下端通过中端悬挂丢手工具与电磁扩张盘的上端相连，再将该电磁扩张盘的下端与电缆加热工具相连，该电缆加热工具再通过下安全接头、下端悬挂丢手工具与刚性胀头相连，该刚性胀头通过机械万向接头与弹性胀头相连接，弹性胀头与堵头之间通过螺纹或焊接等方式进行连接；

将具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒固定于电磁扩张盘与刚性胀头之间；

步骤104：井口固定，将作业电缆与地面电缆作业车连接；

步骤105：作业电缆带动所述工具组和具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒下井；

步骤106：定位套损部位7，座放所述有机复合材料补贴基筒；

步骤107：地面通电；加热所述有机复合材料补贴基筒至温度高于其形状恢复温度，实现第一次过盈膨胀扩张基筒，以补贴到套损段；

步骤108：电缆上提，所述工具组整体上行，其中，钢性胀头、弹性胀头及堵头对该有机复合材料补贴基筒进行第二次膨胀扩张基筒；补贴过程示意图如图3所示；

步骤109：从井内起出电缆和井下工具组(如图4所示)，试压，所述试压包括以下具体步骤：

下入作业管柱，对补贴段进行试压，试压15MPa，稳压30min后压力不降则为合格；

步骤110：试压合格后起出桥塞；投产。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述油井套管自膨胀补贴方法包括以下步骤：

(1)将作业电缆与工具组连接，包括：将作业电缆与通过上安全接头、上端悬挂丢手工具与扶正器的上端相连，将该扶正器的下端通过中端悬挂丢手工具与电磁扩张盘的上端相连，再将该电磁扩张盘的下端与电缆加热工具相连，该电缆加热工具再通过下安全接头、下端悬挂丢手工具与刚性胀头相连，该刚性胀头再经由弹性胀头与堵头相连接；将具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒固定于电磁扩张盘与刚性胀头之间；

(2)井口固定，将作业电缆与地面电缆作业车连接；

(3)作业电缆带动所述工具组和具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒下井；

(4)定位套损部位，座放所述有机复合材料补贴基筒；

(5)地面通电；

(6)加热所述有机复合材料补贴基筒至温度高于其形状恢复温度，实现第一次过盈膨胀扩张基筒，以补贴到套损段；

(7)电缆上提，所述工具组整体上行，其中，刚性胀头、弹性胀头及堵头对该有机复合材料补贴基筒进行第二次膨胀扩张基筒；

(8)从井内起出电缆和工具组。

2.根据权利要求1所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，在将作业电缆与工具组连接前，该方法还包括刮管处理操作。

3.根据权利要求2所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述刮管处理，包括：将作业油管连接机械刮管器，或将电缆连接电动刮管器后下入井内，对欲补贴的套损段进行内表面刮削处理，以去除附着的腐蚀产物、垢及油污。

4.根据权利要求2所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，在刮管处理前，该方法还包括电缆座放桥塞操作，从井内起出电缆和工具组后起出桥塞。

5.根据权利要求4所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述电缆座放桥塞，包括：将作业电缆连接电缆桥塞后，将该电缆桥塞下入井内套损段以下可靠位置，驱动桥塞坐封以分隔井下部与上部套损段。

6.根据权利要求5所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述可靠位置与套损段之间的距离在30m以上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒为由形状记忆聚合物及导电纤维增强材料通过特种复合方式成型的中空、圆形、上下等通径的直筒。

8.根据权利要求7所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述复合材料补贴基筒的长度比穿孔或待修补段的纵向长度长4m-8m。

9.根据权利要求8所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述复合材料补贴基筒的长度比穿孔或待修补段的纵向长度长6m。

10.根据权利要求7所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述复合材料补贴基筒的内径较套管内径小8mm-50mm。

11.根据权利要求7所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述形状记忆聚合物的弹性形变率为20％-100％，杨氏模量为2.0-3.0GPa，抗压强度为50-65MPa。

12.根据权利要求7所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述形状记忆聚合物包括聚苯乙烯类形状记忆聚合物、改性环氧树脂及丙烯酸类形状记忆聚合物。

13.根据权利要求11所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述形状记忆聚合物包括聚苯乙烯类形状记忆聚合物、改性环氧树脂及丙烯酸类形状记忆聚合物。

14.根据权利要求7所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述导电纤维增强材料包括玻璃纤维、碳纤维和导电芳纶纤维。

15.根据权利要求14所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，以所述导电纤维增强材料的总重量为基准，其还包含有0.5wt％-20wt％的导电填料。

16.根据权利要求15所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述导电填料包括石墨烯、碳纤维、碳纳米管、炭黑颗粒、碳纳米纸及金属颗粒中的一种或几种的组合。

17.根据权利要求16所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述导电填料包括碳纤维和/或炭黑颗粒。

18.根据权利要求17所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述碳纤维包括规格为T300、T500、T800的碳纤维中的一种或几种的组合。

19.根据权利要求7所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述特种复合方式成型，包括：

在导电纤维增强材料表面浸涂或刷涂形状记忆聚合物后，所得复合体再通过缠绕方式固定成型，即得到该具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒。

20.根据权利要求19所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述缠绕方式包括螺旋缠绕、对称裹卷。

21.根据权利要求20所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述缠绕方式为螺旋缠绕。

22.根据权利要求1-6任一项所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述具有形状记忆功能的有机复合材料补贴基筒的形状恢复温度为80-180℃。

23.根据权利要求4所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述起出桥塞前还包括试压的操作，该试压操作具体包括：

下入作业管柱，对补贴段进行试压，试压大于10MPa，稳压不小于30min后压力不降则为合格，此时打捞起出桥塞。

24.根据权利要求1所述的油井套管自膨胀补贴方法，其特征在于，所述套管外径为ф93.9mm-ф450mm。

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