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谈一谈连续油管这项技术

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谈一谈连续油管这项技术

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【摘要】:
连续油管(Coiled tubing)是用低碳合金钢制作的管材,有很好的挠性,又称挠性油管,一卷连续油管长几千米。可以代替常规油管进行很多作业,连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点,设备体积小,作业周期快,成本低。

二战期间,17条特制的金属管道破解了盟军跨海军事输油难题。上世纪60年代初,这项技术被应用于石油修井作业,由此开启了连续油管的石油生涯 .五十年后,连续油管作业已经成为油气工业的香饽饽 。



连续油管成了香饽饽

连续油管(Coiled Tubing ,简称 CT )又称挠性油管、蛇形管或盘管,指可缠绕在大直径卷筒上.由若干段钢带斜接在一起,经轧制成型焊接而成的无接头连续油管。这种具有高强度、高韧性特点的连续性的油管,外形犹如两米多高卷起来的电缆一样,因为提高了自动化,机动性好,使作业更加安全高效环保,应用在石油工业之后,在最近的这二十年被广泛地应用在多项油气作业领域。

除用于油料集输外,连续油管目前可广泛用于油田钻井、完井、压裂、酸化、排液、试油、采油采气、修井、集输管线解堵等领域,仅修井方面可用10余种工艺。因为适用范围广,鲜有一项技术能与之相媲美。在油气工业,连续油管及其作业装备被形象地称为 “ 万能作业机 ” 。

但是,作为上世纪最伟大的发明之一,在60年代到70年代,由于当时连续油管的材料强度及其直焊缝强度不能满足重复循环,以及深井作业时所需要的高轴向载荷要求,连续油管在深井中无法得到成功应用。加上当时连续油管焊缝失效、设备故障及井下事故增多等多种综合因素,这项技术并没有被油气工业界十分看好。后来,在长达四十余年的发展中,随着连续油管本身强度及性能的提高和技术的不断完善,连续油管作业设备的问世以及井下作业工具的研制配套,该项技术的应用领域不断扩展,人们才逐渐发现了它的真正魅力。

与传统作业相比,连续油管作业周期短、事故率低、运输方便;能不压井带压作业,保护油气储层;水平井、定向井作业方便快捷;能进行油管内作业、过油管作业等。与传统钻井相比,连续油管钻井 (Coiled Tubing Drilling ,简称 CTD )在改善钻井工艺或降低成本(可节约 25% ~ 40% 的费用),在定向钻井和欠平衡钻井方面处于技术优势地位。



近五年,连续油管技术快速发展,迅速推广,这应归功于全球水平井作业量的增加,和水平井技术的发展和推广应用。国内外作业证明,连续管技术应用于水平井钻井、修井作业和增产等,有利于实现施工过程的简单快捷和安全可靠,提高作业效率,降低劳动强度和作业成本,减少对地层环境的伤害。尤其对一些特殊井、复杂井来说,连续油管技术的应用使得常规作业和增产措施稍逊一筹。时下,在煤层气、页岩气等非常规天然气开发大潮中,小井眼连续油管钻井技术、欠平衡连续油管钻井及定向钻井技术正大显身手。

全球聚焦 “ 万能作业机 ”

自1962年,全球第一台连续油管作业机( Coiled Tubing Unit ,简称 CTU )问世以来,这种新型的作业设备由最初的缓慢发展,到今天数量倍增。有数字显示,在上世纪 70 年代中期,全球有 200 多台 CTU ,1993 年约有 561 台, 2001年2月约有850台,2004 年 1 月约有 1050台。据2010年1 月国际连续油管协会( International Coiled Tubig Association,ICoTA 最新统计,全球在用的 CTU 有 1778 台(中国有50余台),主要分布在北美、南美和 欧洲等地。其中,北美地区连续油管应用最为广泛,年消耗量占全球的60%以上,年增长率在10%至15%。目前加拿大有399台(套)占世界总量的 22%,美国有444(套)占世界总量的25%。这些连续管作业设备又主要由几大石油公司控制,其中, BJ Services有170 台(套), Halliburton有 171 台(套),Schlumberger 有259 (套)。

在应用上,自上世纪 90 年代中后期以后,连续油管技术逐渐从修井等常规作业迅速扩展到钻井作业。近年来,连续油管钻井和压裂技术成为发展最快的两项技术。作为国外大力研究和发展起来的新兴钻井技术之 一,连续油管钻井主要用于钻新井和老井侧钻,该钻井技术主要是为适应多分支井,老井重钻 ( 包括老井加深、侧钻 ),过油管钻井,小井眼钻井和欠平衡压力钻井而发展起来。除陆地之外,连续油管也被应用到海上作业 ——在不用永久性安装钻井设备的海上平台或浮动生产设施上钻井、钻救援井、环境敏感区(降低噪音、场地限制、防止漫溅、光学干扰)钻井。而与常规压裂相比,连续油管压裂技术更适用于不同类型油气藏改造需要,连续油管设备及可靠性已成为降低井下作业风险,减少作业失败的有效手段。

目前连续油管钻井已经在国外油气田形成规模应用。据报道,截至2007年年底,全球连续管钻井井数已经超过1万口。预计,今后每年应用连续管技术钻新井数量将达到1000口左右。目前加拿大应用连续管技术钻井的数量占全世界应用连续管技术钻井总量的85%以上。我国是较早引进和应用连续油管设备的国家,1978年,中国石油四川石油管理局从美国波恩公司引进第一台连续油管作业机。

从发展趋势来看,今后我国将大力推广应用水平井技术和发展非常规天然气产业,连续油管钻井和增产措施势必会得到重要应用。

当前,我国石油科技正积极攻关该项新兴课题,一些研发机构、油田及制造企业已经取得了阶段性成果,国产连续油管作业机、连续油管、连续油管复合钻机相继在中国石化江汉机械研究所、宝鸡石油钢管有限责任公司、四川宏华集团问世;近年来唐山信达突飞雄起,在国内连续油管占有举足轻重的地位。

同时,随着技术不配套、操作者不熟悉,以及缺乏对连续油管技术认识的 改观,我国推广应用连续油管钻井技术的条件日趋成熟。

连续油管(Coiled tubing)是用低碳合金钢制作的管材,有很好的挠性,又称挠性油管,一卷连续油管长几千米。可以代替常规油管进行很多作业,连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点,设备体积小,作业周期快,成本低。

二战期间,17条特制的金属管道破解了盟军跨海军事输油难题。上世纪60年代初,这项技术被应用于石油修井作业,由此开启了连续油管的石油生涯 .五十年后,连续油管作业已经成为油气工业的香饽饽 。

连续油管成了香饽饽

连续油管(Coiled Tubing ,简称 CT )又称挠性油管、蛇形管或盘管,指可缠绕在大直径卷筒上.由若干段钢带斜接在一起,经轧制成型焊接而成的无接头连续油管。这种具有高强度、高韧性特点的连续性的油管,外形犹如两米多高卷起来的电缆一样,因为提高了自动化,机动性好,使作业更加安全高效环保,应用在石油工业之后,在最近的这二十年被广泛地应用在多项油气作业领域。

除用于油料集输外,连续油管目前可广泛用于油田钻井、完井、压裂、酸化、排液、试油、采油采气、修井、集输管线解堵等领域,仅修井方面可用10余种工艺。因为适用范围广,鲜有一项技术能与之相媲美。在油气工业,连续油管及其作业装备被形象地称为 “ 万能作业机 ” 。

但是,作为上世纪最伟大的发明之一,在60年代到70年代,由于当时连续油管的材料强度及其直焊缝强度不能满足重复循环,以及深井作业时所需要的高轴向载荷要求,连续油管在深井中无法得到成功应用。加上当时连续油管焊缝失效、设备故障及井下事故增多等多种综合因素,这项技术并没有被油气工业界十分看好。后来,在长达四十余年的发展中,随着连续油管本身强度及性能的提高和技术的不断完善,连续油管作业设备的问世以及井下作业工具的研制配套,该项技术的应用领域不断扩展,人们才逐渐发现了它的真正魅力。

与传统作业相比,连续油管作业周期短、事故率低、运输方便;能不压井带压作业,保护油气储层;水平井、定向井作业方便快捷;能进行油管内作业、过油管作业等。与传统钻井相比,连续油管钻井 (Coiled Tubing Drilling ,简称 CTD )在改善钻井工艺或降低成本(可节约 25% ~ 40% 的费用),在定向钻井和欠平衡钻井方面处于技术优势地位。

近五年,连续油管技术快速发展,迅速推广,这应归功于全球水平井作业量的增加,和水平井技术的发展和推广应用。国内外作业证明,连续管技术应用于水平井钻井、修井作业和增产等,有利于实现施工过程的简单快捷和安全可靠,提高作业效率,降低劳动强度和作业成本,减少对地层环境的伤害。尤其对一些特殊井、复杂井来说,连续油管技术的应用使得常规作业和增产措施稍逊一筹。时下,在煤层气、页岩气等非常规天然气开发大潮中,小井眼连续油管钻井技术、欠平衡连续油管钻井及定向钻井技术正大显身手。

全球聚焦 “ 万能作业机 ”

自1962年,全球第一台连续油管作业机( Coiled Tubing Unit ,简称 CTU )问世以来,这种新型的作业设备由最初的缓慢发展,到今天数量倍增。有数字显示,在上世纪 70 年代中期,全球有 200 多台 CTU ,1993 年约有 561 台, 2001年2月约有850台,2004 年 1 月约有 1050台。据2010年1 月国际连续油管协会( International Coiled Tubig Association,ICoTA 最新统计,全球在用的 CTU 有 1778 台(中国有50余台),主要分布在北美、南美和 欧洲等地。其中,北美地区连续油管应用最为广泛,年消耗量占全球的60%以上,年增长率在10%至15%。目前加拿大有399台(套)占世界总量的 22%,美国有444(套)占世界总量的25%。这些连续管作业设备又主要由几大石油公司控制,其中, BJ Services有170 台(套), Halliburton有 171 台(套),Schlumberger 有259 (套)。

在应用上,自上世纪 90 年代中后期以后,连续油管技术逐渐从修井等常规作业迅速扩展到钻井作业。近年来,连续油管钻井和压裂技术成为发展最快的两项技术。作为国外大力研究和发展起来的新兴钻井技术之 一,连续油管钻井主要用于钻新井和老井侧钻,该钻井技术主要是为适应多分支井,老井重钻 ( 包括老井加深、侧钻 ),过油管钻井,小井眼钻井和欠平衡压力钻井而发展起来。除陆地之外,连续油管也被应用到海上作业 ——在不用永久性安装钻井设备的海上平台或浮动生产设施上钻井、钻救援井、环境敏感区(降低噪音、场地限制、防止漫溅、光学干扰)钻井。而与常规压裂相比,连续油管压裂技术更适用于不同类型油气藏改造需要,连续油管设备及可靠性已成为降低井下作业风险,减少作业失败的有效手段。

目前连续油管钻井已经在国外油气田形成规模应用。据报道,截至2007年年底,全球连续管钻井井数已经超过1万口。预计,今后每年应用连续管技术钻新井数量将达到1000口左右。目前加拿大应用连续管技术钻井的数量占全世界应用连续管技术钻井总量的85%以上。我国是较早引进和应用连续油管设备的国家,1978年,中国石油四川石油管理局从美国波恩公司引进第一台连续油管作业机。

从发展趋势来看,今后我国将大力推广应用水平井技术和发展非常规天然气产业,连续油管钻井和增产措施势必会得到重要应用。

当前,我国石油科技正积极攻关该项新兴课题,一些研发机构、油田及制造企业已经取得了阶段性成果,国产连续油管作业机、连续油管、连续油管复合钻机相继在中国石化江汉机械研究所、宝鸡石油钢管有限责任公司、四川宏华集团问世;近年来唐山信达突飞雄起,在国内连续油管占有举足轻重的地位。

同时,随着技术不配套、操作者不熟悉,以及缺乏对连续油管技术认识的 改观,我国推广应用连续油管钻井技术的条件日趋成熟。

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