CN111472708A - 一种套损井修复用套管补贴管及其补贴方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种套损井修复用套管补贴管，套管补贴管为空心圆筒形，套管补贴管包括形状记忆聚合物基体和纤维增强相，纤维增强相均匀设置在形状记忆聚合物基体内；本发明通过采用形状记忆聚合物基体与纤维增强相混合而成，形状记忆聚合物基体具有可回复应变大，回复力较大的优点，使套管补贴管具有自膨胀特性；通过加入纤维增强相，纤维增强相具有较好综合力学性能，有效提高了套管补贴管的结构刚度和强度；本发明利用形状记忆聚合物的形状记忆效应完成套损井修复，无需通过外力扩张，制作方便；耐腐蚀能力强，套管补贴管补贴后受温度和腐蚀介质的影响较小且不易脱落，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明属于油气田套损井治理技术领域，具体涉及一种套损井修复用套管补贴管及其补贴方法。
背景技术
套损井是指套管出现损坏的井，一般按套管损坏的性质分为套管变形井、套管错段井和套管破漏井等。油水井因各种原因套管破损后会导致一些单元注采井网不完善，注采对应关系破坏，地层压降逐渐加大，储量控制程度变差，进而造成油田水驱储量、可采储量不同程度的损失，是影响油田稳产的一个重要因素。
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，每种治理技术均有其适用性和局限性；现有的套管补贴技术是对套损井段进行整形或磨铣处理后，用油管将补贴管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，膨胀锥推动油管与油管一起上行，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；现有的套管补贴技术具有修复后内通径大、密封可靠、强度高等优点，但有效期短、成功率低；另外，施工时容易造成井下事故，风险较大。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种套损井修复用套管补贴管及其补贴方法，以解决现有的套管补贴技术有效期短，成功率低，施工风险较大，易造成井下事故的技术问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种套损井修复用套管补贴管，套管补贴管为空心圆筒形，套管补贴管包括形状记忆聚合物基体和纤维增强相，纤维增强相均匀设置在形状记忆聚合物基体内。
进一步的，形状记忆聚合物基体为环氧树脂基形状记忆聚合物、苯乙烯基形状记忆聚合物、双马来酰亚胺形状记忆聚合物、氰酸酯形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物中的一种；纤维增强相为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、氨纶纤维、碳纳米管、碳化硅纤维、硼纤维、石墨纤维中的一种或两种以上。
进一步的，套管补贴管的成型方式为缠绕成型或模压成型。
进一步的，套管补贴管的单根长度3-10m，壁厚为3-10mm。
本发明还提供了一种套损井修复用套管补贴管的补贴方法，包括以下步骤：
步骤1，在地面对套管补贴管进行形状记忆训练，完成形状记忆训练后的套管补贴管处于预变形收缩状态，预变形收缩状态的套管补贴管外径小于待修复套管的内径；
步骤2，将处于预收缩状态的套管补贴管下入至待修复套管的套损段井筒内；
步骤3，在套损段井筒内通过电缆对套管补贴管进行加热，使套管补贴管发生受热膨胀变形恢复至原来的记忆形状，受热膨胀变形的套管补贴管外径大于待修复套管的内径，使套管补贴管膨胀后与待修复套管内壁的紧密贴合，实现待修复套管套损段的修复。
进一步的，步骤1中对套管补贴管进行形状记忆训练时，首先将套管补贴管加热至其玻璃化转变温度以上，使其结晶态熔融具有可移动性；然后通过模具施加外力约束使套管补贴管收缩变形；收缩变形完成后，保持外力约束，降温冷却至其玻璃化转变温度以下，待套管补贴管硬化后，撤去外力约束，补贴管保持收缩状态且不恢复，完成形状记忆训练。
进一步的，步骤1中预变形收缩状态的套管补贴管外径尺寸较待修复套管内径尺寸小8-30％；步骤3中受热膨胀变形后的套管补贴管外径尺寸较待修复套管的内径尺寸大0.5-3％。
进一步的，训练后的套管补贴管截面形状为8字形、月牙形、三波峰形或四波峰形。
进一步的，玻璃化转变温度较待修复套管套损段位置处井温大30-60℃。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明一种套损井修复用套管补贴管，通过采用形状记忆聚合物基体与纤维增强相混合而成，形状记忆聚合物基体具有可回复应变大，回复力较大的优点，使套管补贴管具有自膨胀特性；通过加入纤维增强相，纤维增强相具有较好综合力学性能，有效提高了套管补贴管的结构刚度和强度；本发明利用形状记忆聚合物的形状记忆效应完成套损井修复，无需通过外力扩张，制作方便；耐腐蚀能力强，套管补贴管补贴后受温度和腐蚀介质的影响较小且不易脱落，使用寿命长。
本发明还提高了一种套损井修复用套管补贴管的补贴方法，通过电缆加热即可实现补贴管的膨胀，使用时将套管补贴管下放至套损段，采用电缆对井下的地层水加热，间接实现了对套管补贴管的加热，使其膨胀回复，利用补贴管膨胀后产生的挤胀力实现与套管内壁的紧密贴合，达到修复套管破损段的目的，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；本发明无需上修井作业机组，占井周期明显缩短，对后续生产和作业影响较小，综合成本较低。
附图说明
图1为本发明所述的套管补贴管的形状结构示意图；
图2为本发明所述的套管补贴管的结构膨胀后截面示意图；
图3为本发明所述的套管补贴管加压训练成8字形结构示意图；
图4为本发明所述的套管补贴管加压训练成月牙形结构示意图；
图5为本发明所述的套管补贴管加压训练成三波峰形结构示意图；
图6为本发明所述的套管补贴管加压训练成四波峰形结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-6及具体实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
参考附图1-2所示，本发明一种套损井修复用套管补贴管，所述套管补贴管为空心圆筒形，单根套管补贴管的长度小于等于10m，套管补贴管的壁厚为3-10mm；套管补贴管的外径与待修补的套管尺寸相配合；利用形状记忆聚合物的形状记忆效应完成套损井修复，无需通过液压扩张或火药爆炸等手段即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。
套管补贴管包括形状记忆聚合物基体和纤维增强相，纤维增强相均匀设置在形状记忆聚合物基体内，通过缠绕成型、模压成型、压层成型、卷管成型或喷射成型中的一种成型方式制作成型；套管补贴管具有膨胀变形和承压能力，膨胀变形量＞10％，承压能力＞10MPa；
形状记忆聚合物基体为环氧树脂基形状记忆聚合物、苯乙烯基形状记忆聚合物、双马来酰亚胺形状记忆聚合物、氰酸酯形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物中的一种；环氧树脂系形状记忆聚合物的玻璃化转变温度为37-163℃，苯乙烯系形状记忆聚合物的玻璃化转变温度为63-78℃，双马来酰亚胺形状记忆聚合物的玻璃化转变温度为95-123℃，氰酸酯形状记忆聚合物的玻璃化转变温度为153-255℃，聚酰亚胺形状记忆聚合物的玻璃化转变温度为90-322℃。
本发明中纤维增强相采用短纤维复合材料和纤维增强复合材料，纤维增强相为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、氨纶纤维、碳纳米管、碳化硅纤维、硼纤维、石墨纤维中的一种或两种以上。
本发明还提供了一种套损井修复用套管补贴管的补贴方法，具体包括以下步骤：
首先，利用形状记忆聚合物复合材料的形状记忆效应，在地面完成形状记忆训练，完成形状记忆训练后的套管补贴管处于预变形收缩状态，收缩状态的套管补贴管外径小于待修复套管的内径；其中，预变形收缩状态的套管补贴管外径尺寸较待修复套管内径尺寸小8-30％
然后，利用钢丝将处于预收缩状态的套管补贴管下入至待修复套管的套损段井筒内；
最后，在井筒内通过电缆对套管补贴管进行加热，由于井筒内有地层水，电缆直接加热地层水，间接实现对套管补贴管的加热，使套管补贴管发生受热膨胀变形恢复至原来的记忆形状，受热膨胀变形的套管补贴管外径大于待修复套管的内径，其中，受热膨胀变形后的套管补贴管外径尺寸较待修复套管的内径尺寸大0.5-3％；利用套管补贴管膨胀后产生的挤胀力实现与待修复套管内壁的紧密贴合，实现套管套损段的修复。
实施例1：
某油田杏X-1井，井深1883m，套管规格外径×壁厚＝139.7mm×9.17mm，套管破损位置1051-1053m，套管套损段的井温约40℃。
首先，依据套管规格、井温等服役环境，加工和训练得到符合现场工况要求的套管补贴管：
套管补贴管膨胀前的外径为≤108mm，膨胀后的外径为124mm，膨胀后内通径≥106mm，承压性能10-12MPa，套管补贴管的长度为4m，套管补贴管的壁厚为4mm；
杏X-1井套损端处的井温约40℃，为防止补贴管下井时因井温异常发生突然膨胀等事故，将套管补贴管玻璃化转变温度设定为70℃，保证有30℃的安全余量；套管补贴管采用环氧树脂基形状记忆聚合物和碳纤维增强相加工而成。
采用环氧树脂基形状记忆聚合物和碳纤维增强相加工制作套管补贴管时采用缠绕成型方式，具体包括以下步骤：
步骤1、将涂有硅油的芯膜安装在缠绕机的芯轴上，将环氧树脂基形状聚合物注入胶槽；
步骤2、将纤维端头从纱架上引出，并依次通过胶槽的辊子、张力控制装置，最后固定在芯膜上；
步骤3、调节张力控制装置，使纤维张力满足缠绕工艺的要求并缠绕至4mm厚，同时在旋转状态下烘烤，使环氧树脂基形状记忆聚合物均匀浸透纤维；
步骤4、将缠绕有碳纤维的环氧树脂基形状记忆聚合物在60℃条件下固化24小时，自然冷却至室温，得到碳纤维增强环氧树脂基形状记忆聚合物复合套管补贴管；缠绕成型后的补贴管为空心圆筒型，长度4m，壁厚4mm，外径124mm。
对碳纤维增强环氧树脂基形状记忆聚合物复合套管补贴管进行形状记忆训练，具体包括以下步骤：
首先，将套管补贴管加热到玻璃化转变温度以上，使套管补贴管呈现结晶态熔融具有可移动性；然后，通过8字形模具施加外力约束使套管补贴管发生收缩变形，收缩变形后的套管补贴管截面呈8字形；接着，套管收缩变形完成后，保持外力约束的条件下，降温冷却至玻璃化转变温度以下；最后，待形状记忆聚合物复合材料硬化后，撤去外力约束，实现套管补贴管保持预收缩状态而不恢复，完成形状记忆训练；训练后的套管补贴管形状为8字形，参见附图3所示。训练后补贴管的最大外径≤108mm。
形状记忆训练完成后，采用钢丝将套管补贴管下入待修复套管套损段；下井前，套管补贴管处于预变形收缩状态，预变形收缩状态下的套管补贴管的外径尺寸较待修复套管的内径尺寸小11％；将处于预变形收缩状态下的套管补贴管下井至待修复套管套损段位置后，采用电缆将预变形状态的套管补贴管加热至玻璃化转变温度以上，使套管补贴管结晶态熔融且具有可移动性，此时在套管补贴管固定相的作用下，套管补贴管发生膨胀，逐步恢复到原来的训练形状；
由于杏X-1井套管内径为121.4mm，而补贴管膨胀后外径为124mm，补贴管对套管破损位置会产生足够的挤压、支撑作用，达到封堵破漏点、补贴修复套管破损段、恢复油水井正常生产的目的。
实施例2：
某油田杏X-1井，井深1883m，套管规格外径×壁厚＝139.7mm×9.17mm，套管破损位置1051-1053m，套管套损段的井温约40℃。
首先，依据套管规格、井温等服役环境，加工和训练得到符合现场工况要求的套管补贴管：
套管补贴管膨胀前的外径为≤108mm，膨胀后的外径为124mm，膨胀后内通径≥106mm，承压性能10-12MPa，套管补贴管的长度为5m，套管补贴管的壁厚为4mm；
杏X-1井套损端处的井温约40℃，为防止补贴管下井时因井温异常发生突然膨胀等事故，将套管补贴管玻璃化转变温度设定为70℃，保证有30℃的安全余量；套管补贴管采用苯乙烯基形状记忆聚合物和氨纶纤维增强相加工而成；
采用苯乙烯基形状记忆聚合物和氨纶纤维增强相加工制作套管补贴管时采用模压成型方式，具体包括以下步骤：
步骤1、氨纶纤维增强材料用有机溶剂清洗，在烘箱中120-150℃下干燥处理30-50min直至有机溶剂完全挥发；
步骤2、将脱模剂置于模具上，将有机溶剂清洗后的氨纶纤维增强材料装入模具，同时注入苯乙烯基形状记忆聚合物，闭模；
步骤3、将模具在热压机中，按苯乙烯基形状记忆聚合物规定的固化温度和时间固化；
步骤4、从热压机取出模具，待模具温度降至室温时脱模，得到固化后的氨纶纤维增强苯乙烯基形状记忆聚合物补贴管。
模压成型后的补贴管为空心圆筒型，长度5m，壁厚4mm，外径124mm。
对氨纶纤维增强苯乙烯基形状记忆聚合物复合套管补贴管进行形状记忆训练，具体包括以下步骤：
首先，将套管补贴管加热到玻璃化转变温度以上，使套管补贴管呈现结晶态熔融具有可移动性；然后，通过三波峰形模具施加外力约束使套管补贴管发生收缩变形，收缩变形后的套管补贴管截面呈三波峰形；接着，套管收缩变形完成后，保持外力约束的条件下，降温冷却至玻璃化转变温度以下；最后，待形状记忆聚合物复合材料硬化后，撤去外力约束，实现套管补贴管保持预收缩状态而不恢复，完成形状记忆训练；训练后的套管补贴管形状为三波峰形，参见附图5所示。训练后补贴管的最大外径≤108mm。
形状记忆训练完成后，采用钢丝将套管补贴管下入待修复套管套损段；下井前，套管补贴管处于预变形收缩状态，预变形收缩状态下的套管补贴管的外径尺寸较待修复套管的内径尺寸小11％；将处于预变形收缩状态下的套管补贴管下井至待修复套管套损段位置后，采用电缆将预变形状态的套管补贴管加热至玻璃化转变温度以上，使套管补贴管结晶态熔融且具有可移动性，此时在套管补贴管固定相的作用下，套管补贴管发生膨胀，逐步恢复到原来的训练形状；
由于杏X-1井套管内径为121.4mm，而补贴管膨胀后外径为124mm，补贴管对套管破损位置会产生足够的挤压、支撑作用，达到封堵破漏点、补贴修复套管破损段、恢复油水井正常生产的目的。
实施例3：
某油田杏Y-1井，井深2208m，套管规格外径×壁厚＝139.7mm×9.17mm，套管破损位置1520-1523m，套管套损段的井温约55℃。
首先，依据套管规格、井温等服役环境，加工和训练得到符合现场工况要求的套管补贴管：
套管补贴管膨胀前的外径为≤108mm，膨胀后的外径为≥121mm，膨胀后内通径≥106mm，承压性能15-17MPa，套管补贴管的长度为6m，壁厚5mm；；
杏X-1井套损端处的井温约55℃，为防止补贴管下井时因井温异常发生突然膨胀等事故，将套管补贴管玻璃化转变温度设定为85℃，保证有30℃的安全余量；套管补贴管采用双马来酰亚胺形基形状记忆聚合物和玻璃纤维增强相加工而成；
加工制作套管补贴管时采用缠绕成型方式，具体步骤同实施例1。缠绕成型后的补贴管为空心圆筒型，长度6m，壁厚5mm，外径124mm。
对形状记忆聚合物复合套管补贴管进行形状记忆训练，具体包括以下步骤：
首先，将套管补贴管加热到玻璃化转变温度以上，使套管补贴管呈现结晶态熔融具有可移动性；然后，通过8字形模具施加外力约束使套管补贴管发生收缩变形，收缩变形后的套管补贴管截面呈8字形；接着，套管收缩变形完成后，保持外力约束的条件下，降温冷却至玻璃化转变温度以下；最后，待形状记忆聚合物复合材料硬化后，撤去外力约束，实现套管补贴管保持预收缩状态而不恢复，完成形状记忆训练；训练后的套管补贴管形状为8字形，参见附图3所示。训练后补贴管的最大外径≤108mm。
形状记忆训练完成后，采用钢丝将套管补贴管下入待修复套管套损段；下井前，套管补贴管处于预变形收缩状态，预变形收缩状态下的套管补贴管的外径尺寸较待修复套管的内径尺寸小11％；将处于预变形收缩状态下的套管补贴管下井至待修复套管套损段位置后，采用电缆将预变形状态的套管补贴管加热至玻璃化转变温度以上，使套管补贴管结晶态熔融且具有可移动性，此时在套管补贴管固定相的作用下，套管补贴管发生膨胀，逐步恢复到原来的训练形状；
由于杏Y-1井套管内径为121.4mm，而补贴管膨胀后外径为124mm，补贴管对套管破损位置会产生足够的挤压、支撑作用，达到封堵破漏点、补贴修复套管破损段、恢复油水井正常生产的目的。
实施例4：
某油田杏Y-1井，井深2208m，套管规格外径×壁厚＝139.7mm×9.17mm，套管破损位置1520-1523m，套管套损段的井温约55℃。
首先，依据套管规格、井温等服役环境，加工和训练得到符合现场工况要求的套管补贴管：
套管补贴管膨胀前的外径为≤108mm，膨胀后的外径为≥121mm，膨胀后内通径≥106mm，承压性能15-17MPa，套管补贴管的长度为6m，壁厚5mm。
杏Y-1井套损端处的井温约55℃，为防止补贴管下井时因井温异常发生突然膨胀等事故，将套管补贴管玻璃化转变温度设定为≥85℃，保证有30℃的安全余量；套管补贴管采用
聚酰亚胺基形状记忆聚合物，碳纤维和石墨纤维共同作为增强相加工而成；
加工制作套管补贴管时采用模压成型方式，具体步骤同实施例2。模压成型后的补贴管为空心圆筒型，长度6m，壁厚5mm，外径124mm。
对形状记忆聚合物复合套管补贴管进行形状记忆训练，具体包括以下步骤：
首先，将套管补贴管加热到玻璃化转变温度以上，使套管补贴管呈现结晶态熔融具有可移动性；然后，通过月牙形模具施加外力约束使套管补贴管发生收缩变形，收缩变形后的套管补贴管截面呈月牙形；接着，套管收缩变形完成后，保持外力约束的条件下，降温冷却至玻璃化转变温度以下；最后，待形状记忆聚合物复合材料硬化后，撤去外力约束，实现套管补贴管保持预收缩状态而不恢复，完成形状记忆训练；训练后的套管补贴管形状为月牙形，参见附图4所示。训练后补贴管的最大外径≤108mm。
形状记忆训练完成后，采用钢丝将套管补贴管下入待修复套管套损段；下井前，套管补贴管处于预变形收缩状态，预变形收缩状态下的套管补贴管的外径尺寸较待修复套管的内径尺寸小11％；将处于预变形收缩状态下的套管补贴管下井至待修复套管套损段位置后，采用电缆将预变形状态的套管补贴管加热至玻璃化转变温度以上，使套管补贴管结晶态熔融且具有可移动性，此时在套管补贴管固定相的作用下，套管补贴管发生膨胀，逐步恢复到原来的训练形状；
由于杏Y-1井套管内径为121.4mm，而补贴管膨胀后外径为124mm，补贴管对套管破损位置会产生足够的挤压、支撑作用，达到封堵破漏点、补贴修复套管破损段、恢复油水井正常生产的目的。
实施例5：
某油田杏Z-1井，井深2383m，套管规格外径×壁厚＝139.7mm×9.17mm，套管破损位置1612-1615m，套管套损段的井温约60℃。
首先，依据套管规格、井温等服役环境，加工和训练得到符合现场工况要求的套管补贴管：
套管补贴管膨胀前的外径为≤108mm，膨胀后的外径为≥121mm，膨胀后内通径≥106mm，承压性能15-20MPa，套管补贴管的长度为6m,壁厚6mm；
杏Z-1井套损端处的井温约60℃，为防止补贴管下井时因井温异常发生突然膨胀等事故，将套管补贴管玻璃化转变温度设定为90℃，保证有30℃的安全余量；套管补贴管采用氰酸酯基形状记忆聚合物，碳纤维和碳化硅纤维共同作为增强相加工而成；
加工制作套管补贴管时采用缠绕成型方式，具体步骤同实施例1。缠绕成型后的补贴管为空心圆筒型，长度6m，壁厚6mm，外径124mm。
对形状记忆聚合物复合套管补贴管进行形状记忆训练，具体包括以下步骤：
首先，将套管补贴管加热到玻璃化转变温度以上，使套管补贴管呈现结晶态熔融具有可移动性；然后，通过三波峰形模具施加外力约束使套管补贴管发生收缩变形，收缩变形后的套管补贴管截面呈三波峰形；接着，套管收缩变形完成后，保持外力约束的条件下，降温冷却至玻璃化转变温度以下；最后，待形状记忆聚合物复合材料硬化后，撤去外力约束，实现套管补贴管保持预收缩状态而不恢复，完成形状记忆训练；训练后的套管补贴管形状为三波峰形，参见附图5所示。训练后补贴管的最大外径≤108mm。
形状记忆训练完成后，采用钢丝将套管补贴管下入待修复套管套损段；下井前，套管补贴管处于预变形收缩状态，预变形收缩状态下的套管补贴管的外径尺寸较待修复套管的内径尺寸小11％；将处于预变形收缩状态下的套管补贴管下井至待修复套管套损段位置后，采用电缆将预变形状态的套管补贴管加热至玻璃化转变温度以上，使套管补贴管结晶态熔融且具有可移动性，此时在套管补贴管固定相的作用下，套管补贴管发生膨胀，逐步恢复到原来的训练形状；
由于杏Z-1井套管内径为121.4mm，而补贴管膨胀后外径为124mm，补贴管对套管破损位置会产生足够的挤压、支撑作用，达到封堵破漏点、补贴修复套管破损段、恢复油水井正常生产的目的。
实施例6：
某油田午X-1井，井深1367m，套管规格外径×壁厚＝114.3mm×7.37mm，套管破损位置723-729m，套管套损段的井温约30℃。
首先，依据套管规格、井温等服役环境，加工和训练得到符合现场工况要求的套管补贴管：
套管补贴管膨胀前的外径为≤89mm，膨胀后的外径为≥104mm，膨胀后内通径≥94mm，承压性能10-12MPa，套管补贴管的长度为8m，壁厚3mm；
午X-1井套损端处的井温约30℃，为防止补贴管下井时因井温异常发生突然膨胀等事故，将套管补贴管玻璃化转变温度设定为60℃，保证有30℃的安全余量；套管补贴管采用苯乙烯基形状记忆聚合物和芳纶纤维增强相加工而成；
采用环氧树脂基形状记忆聚合物和芳纶纤维增强相加工制作套管补贴管时采用缠绕成型方式，具体步骤同实施例1。缠绕成型后的补贴管为空心圆筒型，长度8m，壁厚3mm，外径104mm。
对形状记忆聚合物复合套管补贴管进行形状记忆训练，具体包括以下步骤：
首先，将套管补贴管加热到玻璃化转变温度以上，使套管补贴管呈现结晶态熔融具有可移动性；然后，通过四波峰形模具施加外力约束使套管补贴管发生收缩变形，收缩变形后的套管补贴管截面呈四波峰形；接着，套管收缩变形完成后，保持外力约束的条件下，降温冷却至玻璃化转变温度以下；最后，待形状记忆聚合物复合材料硬化后，撤去外力约束，实现套管补贴管保持预收缩状态而不恢复，完成形状记忆训练；训练后的套管补贴管形状为四波峰形，参见附图6所示。训练后补贴管的最大外径≤89mm。
形状记忆训练完成后，采用钢丝将套管补贴管下入待修复套管套损段；下井前，套管补贴管处于预变形收缩状态，预变形收缩状态下的套管补贴管的外径尺寸较待修复套管的内径尺寸小10％；将处于预变形收缩状态下的套管补贴管下井至待修复套管套损段位置后，采用电缆将预变形状态的套管补贴管加热至玻璃化转变温度以上，使套管补贴管结晶态熔融且具有可移动性，此时在套管补贴管固定相的作用下，套管补贴管发生膨胀，逐步恢复到原来的训练形状；
由于午X-1井套管内径为98.9mm，而补贴管膨胀后外径为104mm，补贴管对套管破损位置会产生足够的挤压、支撑作用，达到封堵破漏点、补贴修复套管破损段、恢复油水井正常生产的目的。
本发明一种套损井修复用套管补贴管，通过采用形状记忆聚合物基体与纤维增强相混合而成，形状记忆聚合物基体具有可回复应变大，回复力较大的优点，使套管补贴管具有自膨胀特性；通过加入纤维增强相，纤维增强相具有较好综合力学性能，有效提高了套管补贴管的结构刚度和强度；本发明利用形状记忆聚合物的形状记忆效应完成套损井修复，无需通过外力扩张，制作方便；耐腐蚀能力强，套管补贴管补贴后受温度和腐蚀介质的影响较小且不易脱落，使用寿命长。
本发明所述的套管补贴管，具有自膨胀特性，且膨胀量较高，其膨胀量大于10％，满足现场施工要求；通过电缆加热即可实现补贴管的膨胀，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；通过钢丝作业将补贴管下入补贴段，不用上修井作业机组，占井周期明显缩短，对后续生产及作业影响较小，综合成本较低。
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 (8)
1.一种套损井修复用套管补贴管，其特征在于，套管补贴管为空心圆筒形，套管补贴管包括形状记忆聚合物基体和纤维增强相，纤维增强相均匀设置在形状记忆聚合物基体内；
形状记忆聚合物基体为环氧树脂基形状记忆聚合物、苯乙烯基形状记忆聚合物、双马来酰亚胺形状记忆聚合物、氰酸酯形状记忆聚合物、聚酰亚胺形状记忆聚合物中的一种；纤维增强相为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、氨纶纤维、碳纳米管、碳化硅纤维、硼纤维、石墨纤维中的一种或两种。
2.根据权利要求1所述的一种套损井修复用套管补贴管，其特征在于，套管补贴管的成型方式为缠绕成型或模压成型。
3.根据权利要求1所述的一种套损井修复用套管补贴管，其特征在于，套管补贴管的单根长度4-8m，壁厚为3-10mm。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的一种套损井修复用套管补贴管的补贴方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，在地面对套管补贴管进行形状记忆训练，完成形状记忆训练后的套管补贴管处于预变形收缩状态，预变形收缩状态的套管补贴管外径小于待修复套管的内径；
步骤2，将处于预收缩状态的套管补贴管下入至待修复套管的套损段井筒内；
步骤3，在套损段井筒内通过电缆对套管补贴管进行加热，使套管补贴管发生受热膨胀变形恢复至原来的记忆形状，受热膨胀变形的套管补贴管外径大于待修复套管的内径，使套管补贴管膨胀后与待修复套管内壁的紧密贴合，实现待修复套管套损段的修复。
5.根据权利要求4所述的一种套损井修复用套管补贴管的补贴方法，其特征在于，步骤1中对套管补贴管进行形状记忆训练时，首先将套管补贴管加热至其玻璃化转变温度以上，使其结晶态熔融具有可移动性；然后通过模具施加外力约束使套管补贴管收缩变形；收缩变形完成后，保持外力约束，降温冷却至其玻璃化转变温度以下，待套管补贴管硬化后，撤去外力约束，补贴管保持收缩状态且不恢复，完成形状记忆训练。
6.根据权利要求4所述的一种套损井修复用套管补贴管的补贴方法，其特征在于，步骤1中预变形收缩状态的套管补贴管外径尺寸较待修复套管内径尺寸小8-30％；步骤3中受热膨胀变形后的套管补贴管外径尺寸较待修复套管的内径尺寸大0.5-3％。
7.根据权利要求4所述的一种套损井修复用套管补贴管的补贴方法，其特征在于，训练后的套管补贴管截面形状为8字形、月牙形、三波峰形或四波峰形。
8.根据权利要求4所述的一种套损井修复用套管补贴管的补贴方法，其特征在于，玻璃化转变温度较待修复套管套损段位置处井温大30-60℃。
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