可膨胀管关键技术及机理简述
【摘 要】为应对在石油钻井工程中堵漏、修复、防砂和防塌等技术难题，国内外开始研究可膨胀管技术。现如今可膨胀管技术已经成为石油工业领域发展迅速的技术之一。国外已成功应用可膨胀管技术，国内对于该技术也相应的进行了理论研究和室内室外实验。可膨胀管技术可用于多种类型油井的建井、完井及固井作业。其使用范围相对来说比较广，从陆地到浅海，甚至到深海。本文针对可膨胀管关键技术及膨胀机理进行简述。
【关键词】完井及固井；可膨胀管技术；石油工业领域
可膨胀管技术就是将下到井眼中的钻井管柱，在管材塑性变形区域内，通过液压或机械驱动锥体，使管柱径向膨胀并发生永久塑性变形，达到所需生产管柱内径，从而“节省”井眼直径、缩小钻孔尺寸的一种钻井新技术。该技术最终目标是可用同一种直径的钻头钻进，并用同一种直径的套管完井，优质快速、高效地钻达预定层，实现同一直径的钻井、完井、固井，能提高钻井作业效率和固井质量，以及改善现有的井身结构和解决修井系列难题，降低成本，提高经济效益。本文对可膨胀管的关键技术进行阐述并对可膨胀管发展提出建议。
1.可膨胀管关键技术
1.1可膨胀管材料的挑选
可膨胀管在塑性变形区域内膨胀[3]（见图1），这就要求其材料在膨胀过程中应具有良好的塑性变形能力，低的屈服强度和屈强比、足够的抗拉强度、良好的塑性、冲击韧性和抗腐蚀、磨损及断裂等性能[4]。许瑞萍等通过实验研究，提出了可膨胀管材料铁基膨胀合金设计准则，认为可膨胀管材料应具备高塑性、高强度、高加工硬化率和强塑性等特点，可采用材料在外加应力的作用下，发生奥氏体γ转变为ε马氏体相变来提高材料的强塑性[5]。
目前所用的可膨胀管材料是经过特殊热处理后普通油田管材用的钢材，热处理后能增加材料的塑性、延展性和断裂韧性，降低缺陷敏感性[6]。理论和实践证明，管体在膨胀后，管体长度将收缩3%～4%，壁厚将减少3%～6%；管柱在膨胀后其抗拉强度有所增加，但抗外挤压强度会下降至膨胀前的50%～60%，其原因普遍认为是金属的包辛格效应造成的。在国内，自从引进可膨胀管技术后，国内多家研究机构开始关注管材的研究，但都还没有取得实质性进展，因而我国对膨胀套管技术的研究还仅限于机理分析和室内实验时期[1]，还不能把可膨胀管技术运用于油气田的开发。
图 1 应力和应变
1.2膨胀锥
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