連續(xù)油管在國內(nèi)外應(yīng)用概況

連續(xù)油管在國內(nèi)外應(yīng)用概況本文敘述了國外連續(xù)油管技術(shù)在油田井下各種作業(yè)的實際應(yīng)用范用、經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)優(yōu)勢及其裝備結(jié)構(gòu)發(fā)展的概況;簡述了國內(nèi)引進(jìn)連續(xù)油管技術(shù)在各個主要油田井下作業(yè)試用所取得的初步成效和存在的問題，論述了在我國推廣應(yīng)用連續(xù)油管技術(shù)的發(fā)展方向在于開發(fā)出這種技術(shù)的軟件和連續(xù)油管的國產(chǎn)化，要全面消化引進(jìn)，技術(shù)創(chuàng)新。為撓性油管、蛇形管或盤管，是一種纏繞在卷筒上，可以連續(xù)下入或從油井起出的一采業(yè)的熱點話題，也是我國石油制管業(yè)面臨創(chuàng)新的重點課題。盟軍曾用連續(xù)油管從海底輸送能源，以適應(yīng)戰(zhàn)爭的需要，這是連續(xù)油管首次應(yīng)用于軍利福尼亞石油公司，用來清除海濱油氣井中的砂橋，這揭開了連續(xù)油管應(yīng)用于石油鉆出一個連續(xù)的、靈活的鉆井管柱來循環(huán)液體，用一個液壓注入頭來放入或回收鉆井管質(zhì)量尚不可靠，致使此后20多年內(nèi)連續(xù)油管技術(shù)沒有取得重大突破，只是在修井和完隨著連續(xù)油管的質(zhì)量和可靠性日益提高，在修井和完井作業(yè)中的大量實踐經(jīng)驗的不斷積累，以及配套技術(shù)設(shè)備和井下工具的日臻完善，連續(xù)油管技術(shù)得到長足的發(fā)展和美國重點發(fā)展連續(xù)油管小井眼鉆井技術(shù)口。其中加拿大用連續(xù)管鉆井?dāng)?shù)量占世界總量的90%o連續(xù)油管鉆井技術(shù)在世界上用途廣泛。按工藝方法分:有欠平衡壓力鉆井、平衡壓力鉆井和過平衡壓力鉆井;按鉆井和井、加深井、老井開窗側(cè)鉆、鉆水泥封堵、鉆塞、驅(qū)替鉆井液、打撈、完井、大斜度——降低鉆井作業(yè)成本美國應(yīng)用小井眼連續(xù)油管技術(shù)鉆井的成本LI標(biāo)是比現(xiàn)在常規(guī)鉆井技術(shù)節(jié)省40%,接鉆機(jī)，與鉆進(jìn)時間相比，大部分施工時間花費在連接單根油管上。而連續(xù)油管鉆井的這個連續(xù)管子的優(yōu)勢就轉(zhuǎn)化為施工成本的降低。這些降低的運行成本對項LI經(jīng)濟(jì)效益會產(chǎn)生巨大影響。另一方面，連續(xù)油管鉆井的連續(xù)作業(yè)也有助于提高平均機(jī)械鉆速——適用于高壓油層和欠平衡壓力鉆井常規(guī)欠平衡鉆井作業(yè)過程中，由于連接單根油管時暫停鉆機(jī)液循環(huán)，對油藏造成壓力波動，同時，停泵后會形成巖屑墊層，而連續(xù)油管無需連接單根油管，因而能保持井底壓力穩(wěn)定，不會對地層產(chǎn)生外來的壓力波動，也可以避免出現(xiàn)巖屑墊層。山于采用連續(xù)油管鉆井，可以連續(xù)不停地循環(huán)鉆井液，井內(nèi)欠平衡狀態(tài)成穩(wěn)定流動狀態(tài)，從——減少鉆井事故，節(jié)省鉆井液循環(huán)時間時間，縮短了鉆井周期，提高了起、下鉆速度和作業(yè)的安全性，避免了因連接單根油——更適用于鉆小井眼井、老井側(cè)鉆、老井加深因為連續(xù)油管直徑小，可進(jìn)行過油管作業(yè)，無需取出老井中現(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備，從而實現(xiàn)邊采邊鉆的LI的，可顯著節(jié)約鉆井成本，故特別適用于小井眼井、老井側(cè)鉆和老井——有利于提高自動化水平連續(xù)油管內(nèi)可以放置電纜，有利于實現(xiàn)自動控制和隨鉆測量。保護(hù)油藏，產(chǎn)量最佳在鉆井過程中，鉆井階段損害油藏是影響獲得最佳產(chǎn)量的主要原因之一。這種損害是III于鉆井過程中外來流體、化學(xué)藥劑和巖屑進(jìn)入孔隙造成的。與垂直井相比，水平井由于最黑近井身尾部的地層與這些外來異物接觸的時間相當(dāng)長，所遭受的損傷程度采用連續(xù)油管鉆井能夠保持井底穩(wěn)定，使井內(nèi)形成真正的欠平衡狀態(tài)，避免了地層從以上六個方面來看，用連續(xù)油管鉆井其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是比較先進(jìn)的，也減少了對連續(xù)油管技術(shù)之所以能迅速發(fā)展，還因為它的技術(shù)裝備有了很大的進(jìn)步，達(dá)到了現(xiàn)連續(xù)油管技術(shù)的設(shè)備山地面設(shè)備和地下設(shè)備組成，地面設(shè)備主要是連續(xù)油管作業(yè)機(jī)、井控設(shè)備等組成;地下設(shè)備主要是井下工具，例如:鉆頭、彎接頭、馬達(dá)、鉆鋌、連續(xù)油管作業(yè)機(jī)是連續(xù)鉆井作業(yè)的主要設(shè)備，它的作用是在作業(yè)時將連續(xù)油管下入、起出油井，并把起出的連續(xù)油管纏繞在卷筒上。從設(shè)備結(jié)構(gòu)來說，它是一種移動式液壓驅(qū)動的連續(xù)油管起下運輸設(shè)備，它有車裝自走式、拖車式和撬裝式以及駁船式等多種結(jié)構(gòu)，分別適用于陸地、沙漠、淺海、海灘、海洋和極地等各種地區(qū)作業(yè)，典型裝備如陸地連續(xù)油管鉆井裝置、陸地連續(xù)油管鉆塔、帶井架車裝連續(xù)油管鉆井裝置、全地形車裝連續(xù)油管鉆井裝置、拖車裝連續(xù)油管鉆井裝置以及連續(xù)油管鉆井駁船、帶井架連續(xù)油管鉆井駁船、模塊式海洋連續(xù)油管鉆井裝置等。近年來，乂開發(fā)出復(fù)合連續(xù)油管作業(yè)機(jī)，適用于連續(xù)油管，也適用于普通油管作業(yè)等功能。它們雖然類注入頭一一是一套液壓驅(qū)動裝置，主要功能是在下入連續(xù)油管時，提供向下的推力，克服連續(xù)油管在井筒的浮力及摩擦力，推動連續(xù)油管下入井內(nèi)，在不同情況下控制連續(xù)油管的下入速度;在提升連續(xù)油管時，它提供拉力，將連續(xù)油管從井中提取出來，或懸掛油管，或控制從井內(nèi)提起油管的速度。連續(xù)注入頭的關(guān)鍵部分是鏈條總成，它山鏈條及其驅(qū)動裝置組成。鏈條有雙組或單組鏈條傳動，其形式為液壓驅(qū)動的具有反向張緊力的鏈條夾持牽引式油管起下機(jī)構(gòu)，驅(qū)動注入頭是連續(xù)油管鉆井技術(shù)作業(yè)的關(guān)鍵部分，國外卷筒一一是連續(xù)油管的儲運設(shè)備，用以均勻地纏繞連續(xù)油管。它山筒蕊和邊凸緣組成，為焊接的鋼結(jié)構(gòu)。卷筒采用液壓驅(qū)動形式，液壓馬達(dá)通過鏈條傳動驅(qū)動卷筒正反轉(zhuǎn)，使連續(xù)油管起、下時在油管上保持一定的拉力，使其緊繞在卷筒上。卷筒前上方裝有排管器和訃數(shù)器，強制連續(xù)油管在卷筒上有序纏繞。采用兩個小液圧缸起升或下放排管器，并可使排管器處于鉆井需要的位置。卷筒所能纏繞的連續(xù)油管的長度和直徑的大小，主要取決于卷筒的外徑、寬度和筒蕊的直徑，以及運輸設(shè)備（汽車底盤、拖車的承載能力和道路的條件）。連續(xù)油管一一是連續(xù)油管作業(yè)機(jī)的關(guān)鍵部件，是連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)得以順利實施的核心部件，是該技術(shù)中用量最大、質(zhì)量要求最高的管材。世界上每年連續(xù)油管用量近從制作工藝來看，連續(xù)油管常用ERW焊管，也可用無縫鋼管。當(dāng)采用無縫鋼管,10m,對于一盤大于對接焊后纏繞成連續(xù)油管，由于無縫鋼管一靠性大得多。從材料來看，山碳鋼發(fā)展到低合金鋼（包括淬火回火鋼）、鈦合金，訂前在研制復(fù)合材料。標(biāo)準(zhǔn)連續(xù)油管按美國材料試驗協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)的材料即改性HSIA碳鋼制o減徑?焊管整體調(diào)質(zhì)處理?卷取?水壓試驗?包裝?計量?入庫。世界上兒個大的連續(xù)油管主要制造企業(yè)均集中在美國（休斯頓）三家公司，它們是），有材料。其中稀有材料有鈦合金，其價格是碳鋼材料制成的連續(xù)油管的液壓動力裝置一一為整套連續(xù)油管機(jī)組提供液壓動力源，主要山液壓馬達(dá)、液壓閥控制室一一是操作人員監(jiān)控注入頭、卷筒、防噴器和節(jié)流器等設(shè)備的場所，是連續(xù)油管機(jī)組的操作控制中心?？刂剖已b有各種儀表、開關(guān)以及有關(guān)控制系統(tǒng);在新型連續(xù)油管作業(yè)機(jī)中，還裝備有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)，是作業(yè)機(jī)的神經(jīng)中樞。與常規(guī)鉆井相比，連續(xù)油管鉆井所用泥漿循環(huán)系統(tǒng)大致相同，只是容積小一些，固與常規(guī)鉆井相同，連續(xù)油管鉆井中的井控主要設(shè)備也是防噴器;但在欠平衡壓力鉆井下工具是影響連續(xù)油管鉆井效率的關(guān)鍵。根據(jù)鉆井工藝的不同，連續(xù)油管鉆井時連續(xù)油管鉆井用的井下工具主要有:鉆頭、彎接頭、馬達(dá)、鉆鋌、分離機(jī)構(gòu)和連續(xù)頭對扭矩的要求要低，以免高扭矩使連續(xù)油管疲勞破壞。連續(xù)油管鉆井所用鉆頭的容積式馬達(dá)一一用來旋轉(zhuǎn)鉆頭，有三種類型，低速高扭矩馬達(dá)，適合于TSD鉆頭和天然金剛石鉆頭；中速中扭矩馬達(dá)適合PDC鉆頭；高速低扭矩馬達(dá)適用于連續(xù)油管連續(xù)油管接頭一一主要用于聯(lián)接連續(xù)油管和井下工具組合，接頭用以承受鉆井馬達(dá)所產(chǎn)生的扭矩、振動和加速作用，因此，接頭的抗拉強度比連續(xù)油管大。鉆鋌一一與常規(guī)鉆井相同，用以給鉆頭提供鉆壓，以產(chǎn)生預(yù)定的鉆井速度，并給井?dāng)嚅_接頭一一其作用是當(dāng)鉆頭或鉆鋌卡死在井眼中時，提供使連續(xù)油管與井下工具定向工具一一用于定向井和水平井鉆井，因為用連續(xù)油管鉆井時，連續(xù)油管不能旋轉(zhuǎn)，必須用一種專門的井下工具即定向工具來調(diào)整底部鉆具組合的工具面方位。（LI2.連續(xù)油管技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用概況管技術(shù)方面取得了一定的進(jìn)展，作出了一定的成績，但同國外同行相比，同國內(nèi)石油進(jìn)行了大量的井下簡單作業(yè)；另一方面是將連續(xù)油管用作生產(chǎn)管柱，這方面雖四川油田首先利用引進(jìn)的連續(xù)油管設(shè)備進(jìn)行了氣井小型酸化、注氮排殘酸、氣舉降液、沖砂、清蠟等一系列簡單作業(yè)，進(jìn)行了這些技術(shù)的試驗。行了修井等多種作業(yè)。例如洗井、沖砂解卡、解除蠟堵蠟卡、鉆水泥塞和注氮排液等方面進(jìn)行了探索，特別是解決了多年來深層壓裂后排液周期長、效率低的難題。比較典型的案例還有:新疆吐哈油田將連續(xù)油管技術(shù)除了常用于垂直井內(nèi)排液、沖為今后水平井、大斜度井、定向井的施工提供了借鑒和技術(shù)依據(jù)；同時，吐哈油田運用連續(xù)油管技術(shù)對丘東七井（高壓、高產(chǎn)氣井）進(jìn)行壓井工藝的成功，解決了無法采采用連續(xù)油管技術(shù)進(jìn)行沖砂解堵，未動井內(nèi)原有生產(chǎn)管柱，不壓井就成功解除了井內(nèi)連續(xù)油管用作生產(chǎn)管柱于深井排水采氣工藝試驗，這在我國尚屬首次，取得了較好的嘗與常規(guī)管柱作業(yè)相比，節(jié)約費用30萬元。這次試驗的意義在于連續(xù)油行了一些井下作業(yè)，但主要限于沖砂洗井、誘噴助排、酸洗酸化等修井作業(yè)范疇內(nèi)，真正作生產(chǎn)管柱用于鉆井工藝的實踐卻很少。因此，大多數(shù)連續(xù)油管作業(yè)機(jī)致使這種高技術(shù)設(shè)備迅速貶值，至今連續(xù)油管技術(shù)在我國未能普遍推廣。究其原因，大(1)對連續(xù)油管技術(shù)尚未完全掌握，缺乏軟件支撐連續(xù)油管的特征是輕、柔屬性(與鉆具及常規(guī)單根連接的鋼管相比)，使其在井下受力情況特別復(fù)雜。當(dāng)用于非垂直井眼作業(yè)時因剛度小，較難承受縱向壓縮載荷;在通過彎曲井段或水平井段較為困難，易發(fā)生失穩(wěn)而產(chǎn)生正弦形或螺旋形變形;在井底作業(yè)II前，我們對連續(xù)油管的力學(xué)性能還缺乏深入細(xì)致的了解。因此，掌握連續(xù)油管在井眼中的受力及彎曲變形的力學(xué)模型，是開發(fā)連續(xù)油管作業(yè)丄藝的關(guān)鍵。雖然引進(jìn)了連續(xù)油管技術(shù)中的硬件，但這是不夠的，還應(yīng)當(dāng)著力于開發(fā)出連續(xù)油管技術(shù)的分析軟件，分析出連續(xù)油管應(yīng)力和彎曲、疲勞、壽命以及循環(huán)周期，根據(jù)井內(nèi)不術(shù)，并經(jīng)過十多年的研究已經(jīng)成熟，乂通過多年使用連續(xù)油管側(cè)鉆硬件的試驗和在水初步的成果。因此國內(nèi)完全有能力研究開發(fā)岀連續(xù)油管鉆井系統(tǒng)的軟件，在不太長的我國側(cè)鉆井?dāng)?shù)量較多，市場應(yīng)用的潛力很大，經(jīng)濟(jì)效益也很好，因此連續(xù)油管技術(shù)在我國的發(fā)展方向，首先是早日攻克連續(xù)油管側(cè)鉆技術(shù)的難關(guān)，大力開展連續(xù)油管進(jìn)踐這項技術(shù)，促進(jìn)國內(nèi)油氣田乂好乂快地達(dá)到安全高效高產(chǎn)。每一次循環(huán)中應(yīng)力都達(dá)到材料的屈服點，屬于低周疲勞失效，所以疲勞壽命很低。由于連續(xù)油管同時承受彎曲和內(nèi)壓，當(dāng)內(nèi)壓大于一定值后，循環(huán)次數(shù)急劇下厚相同時，油管外徑增大，循環(huán)次數(shù)減少；當(dāng)外徑相同時，壁片增加，循環(huán)次數(shù)增連續(xù)油管的壽命除了與低周疲勞有關(guān)外，還與腐蝕因素有關(guān)。造成連續(xù)油管早期30余井次失效等。上述失效的油管有的是進(jìn)口美國優(yōu)質(zhì)管公司的產(chǎn)品，有的是美國西如何延長連續(xù)油管的壽命是一個重要的課題。這有多個思路，例如：改進(jìn)作業(yè)彎曲次數(shù)減少三分之二，增加油管工作時間；裝置的結(jié)構(gòu)，如取消導(dǎo)向架，可以將在一般正常情況下，連續(xù)油管工作管柱應(yīng)在其使用壽命期到來之前更換。連續(xù)油管作業(yè)機(jī)上的最大消耗品正是連續(xù)油管本身，相比之下，作業(yè)機(jī)其它各項費用都是很小的。因此，對連續(xù)油管的監(jiān)控有兩個方面:一是在它的使用壽命期到來之前的有效控制，就是跟蹤測定連續(xù)油管累訃疲勞次數(shù)并使其達(dá)到最小，控制連續(xù)油管內(nèi)外腐蝕以及防止對它的機(jī)械損傷，排除現(xiàn)場斷裂的可能性。二是在它的使用壽命期結(jié)束后，應(yīng)我國從前是直接從國外（美國）進(jìn)口連續(xù)油管，主要規(guī)格管作業(yè)的成本，使得連續(xù)油管技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展受到嚴(yán)重制約。因此，我國發(fā)展連續(xù)油管技術(shù)的戰(zhàn)略舉措是:迅速將連續(xù)油管國產(chǎn)化藝制作連續(xù)油管，從材料的選擇上著手，可以從操作上來講，可以先用ERW先從試制碳鋼（低合金鋼）熱軋卷板起步;材料的選擇上發(fā)展到優(yōu)質(zhì)合金鋼。因此冶金行業(yè)要同石油行業(yè)密切配合，通過應(yīng)用國外連續(xù)油管，了解其材質(zhì)及制造工藝水連續(xù)油管國產(chǎn)化的關(guān)鍵在于冶金行業(yè)能提供合格的熱軋卷板，因為連續(xù)油管用鋼必須有良好的強、韌性匹配，以保證較高的低周疲勞壽命。中國鋼管業(yè)要跨入世界強國連續(xù)油管技術(shù)在我國要推廣應(yīng)用，還有其作業(yè)機(jī)的國產(chǎn)化問題。連續(xù)油管作業(yè)機(jī)的一個重要組成部件是連續(xù)油管，在作業(yè)數(shù)量不大的情況下，每臺連續(xù)油管作業(yè)機(jī)消耗意義上來說，它的運動軌跡主要是將連續(xù)油管在井里進(jìn)行升降，也并不太神秘，因），油田、四川油田等均有此種類型設(shè)備。由于進(jìn)口作業(yè)機(jī)價格較貴，使用維修因缺乏備國產(chǎn)化實際上已經(jīng)起步，歸納起來主要做了兩個方面的工作:一方面是總結(jié)國內(nèi)使用這種作業(yè)機(jī)的實踐經(jīng)驗，對它的設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，有了比較深刻的了解，這是國產(chǎn)化的基礎(chǔ)。例如江漢機(jī)械研究所、石油大學(xué)、西安石油學(xué)院均對連續(xù)油管作業(yè)機(jī)進(jìn)行過理論研究，并取得一定的進(jìn)展；另一方面是制造實踐，如勝利油田機(jī)械廠組裝了一臺連續(xù)油管作業(yè)機(jī)，其注入頭、卷筒等主要部件均是從大慶機(jī)上拆裝的。這雖然是試組裝，但拉開了連續(xù)油管作業(yè)