□ 江懷友 / 中國(guó)石油經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院
李治平 郭建平 李勇 / 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)
齊仁理 / 大慶石油學(xué)院
連續(xù)油管鉆井(Coiled Tubing Drilling)技術(shù)的應(yīng)用始于20世紀(jì)90年代初。隨著連續(xù)油管以及連續(xù)油管鉆井配套技術(shù)和工具的發(fā)展，連續(xù)油管鉆井技術(shù)得到了迅速推廣。近年，連續(xù)油管鉆井的數(shù)量增加了100多倍，應(yīng)用領(lǐng)域也從當(dāng)初的直井鉆井推廣到水平井鉆井、定向井鉆井及過(guò)油管鉆井等多個(gè)領(lǐng)域。
國(guó)外海上油氣典型技術(shù)及裝備現(xiàn)狀
目前連續(xù)油管鉆井的主要應(yīng)用領(lǐng)域有：軟地層小井眼直井和水平井負(fù)壓重鉆井、海上平臺(tái)鉆井、過(guò)油管鉆井、加深井鉆井、勘探井鉆井和環(huán)境敏感區(qū)鉆井等。連續(xù)油管鉆井的工藝方式有欠平衡鉆井、平衡鉆井和過(guò)平衡鉆井 。
連續(xù)油管鉆井作業(yè)的主要設(shè)備包括連續(xù)油管作業(yè)機(jī)、連續(xù)油管、井下配套工具、隨鉆測(cè)量系統(tǒng)、制氮車和輔助設(shè)備(如井控系統(tǒng)、鉆井液循環(huán)及固控系統(tǒng)等)。下面就其中部分設(shè)備作簡(jiǎn)要介紹。
連續(xù)油管作業(yè)機(jī) 連續(xù)油管作業(yè)機(jī)是連續(xù)油管鉆井作業(yè)的主要設(shè)備。它是一種移動(dòng)式液壓驅(qū)動(dòng)的連續(xù)油管起下運(yùn)輸設(shè)備。作業(yè)時(shí)連續(xù)油管作業(yè)機(jī)將連續(xù)油管下入、起出油井，并把起出的連續(xù)油管纏繞在滾筒上。
連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備組成
�、僮⑷腩^。注入頭是一套液壓驅(qū)動(dòng)裝置。在下入連續(xù)油管時(shí)，它提供向下的推力，推動(dòng)連續(xù)油管下井；在提升連續(xù)油管時(shí)，它提供拉力，將連續(xù)油管從井中取出來(lái)。連續(xù)油管的起下速度為0.1～60m／min。注入頭內(nèi)的關(guān)鍵部分是鏈條牽引總成，其主要結(jié)構(gòu)型式是液壓驅(qū)動(dòng)的反向旋轉(zhuǎn)雙鏈條夾持牽引式油管起下機(jī)構(gòu)。在注入頭上有多個(gè)夾緊液缸、張緊液缸和蓄能器，分別用于夾緊連續(xù)油管、張緊鏈條和平衡壓力。驅(qū)動(dòng)馬達(dá)采用低速大扭矩液馬達(dá)。馬達(dá)剎車、連續(xù)油管起下速度、連續(xù)油管夾緊力和鏈條張緊力，由作業(yè)手在控制室集中控制。注入頭是連續(xù)油管鉆井作業(yè)的關(guān)鍵部件，開(kāi)發(fā)商根據(jù)連續(xù)油管鉆井作業(yè)要求開(kāi)發(fā)出一系列大功率注入頭，其中美國(guó)Hydra Rig公司開(kāi)發(fā)的5000系列注入頭，最大拉力可達(dá)889.6KN，適用最大連續(xù)油管尺寸為139.7mm。
�、跐L筒。 滾筒是連續(xù)油管的儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備，帶有排管器，用以均勻地纏繞連續(xù)油管。滾筒所能纏繞連續(xù)油管的長(zhǎng)度主要取決于滾筒的外徑、寬度、筒心的直徑等。
�、垡簤簞�(dòng)力裝置為整套連續(xù)油管機(jī)組提供液壓動(dòng)力源，主要由液馬達(dá)、濾清器、油箱和液壓閥等組成。
�、芸刂剖摇� 控制室是操作人員監(jiān)控注入頭、油管滾筒和防噴器等設(shè)備的場(chǎng)所，是連續(xù)油管機(jī)組的操作控制中心。在操作臺(tái)上，有各種液壓件和氣動(dòng)件操作控制儀表，以及發(fā)動(dòng)機(jī)操作控制儀表等。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)，因此它是連續(xù)油管作業(yè)機(jī)的神經(jīng)中樞。
⑤注入頭支架。 注入頭支架用于承受連續(xù)油管在起下作業(yè)時(shí)注入頭上所產(chǎn)生的載荷，防止彎曲力矩由注入頭轉(zhuǎn)移到防噴器和套管法蘭上。
井下鉆具組合 井下鉆具組合是影響連續(xù)油管鉆井效率的關(guān)鍵。根據(jù)鉆井工藝的不同，連續(xù)油管鉆井對(duì)井下鉆具組合的要求也有所不同。
輔助設(shè)備 與常規(guī)鉆井相同，連續(xù)油管鉆井輔助設(shè)備包括井控系統(tǒng)、鉆井液循環(huán)系統(tǒng)和固控系統(tǒng)。
�、倬叵到y(tǒng)
井控系統(tǒng)主要由防噴器組、節(jié)流管匯及遙控系統(tǒng)、氣液分離器和油水分離器組成。連續(xù)油管防噴器組由全封閉式閘板、剪切式閘板、帶卡瓦閘板和連續(xù)油管閘板組成。防噴器是連續(xù)油管作業(yè)不可缺少的功能和安全設(shè)備，整套防噴器組由液壓傳動(dòng)控制和操作。用連續(xù)油管作業(yè)裝置鉆井時(shí)，為安全地進(jìn)行欠平衡鉆井，除連續(xù)油管防噴器外，還需安裝井下鉆具組合防噴器，以有效密封連續(xù)油管和井下工具。
�、阢@井液循環(huán)及固控系統(tǒng)。與常規(guī)鉆井相同，只是用連續(xù)油管鉆井，井徑小，所需鉆井液量少，因此鉆井液循環(huán)系統(tǒng)的容積比常規(guī)鉆井所要求的小。固控設(shè)備包括振動(dòng)篩、除砂器、除泥器和離心機(jī)。鉆井泵的功率應(yīng)滿足井下鉆井液馬達(dá)和清洗井眼的要求 。因鉆井液要通過(guò)整個(gè)連續(xù)油管柱才能到達(dá)井底，而繞在滾筒上的那部分連續(xù)油管中的壓力損失較大，故選擇泵壓時(shí)必須考慮這一點(diǎn)。
國(guó)外海洋油氣開(kāi)發(fā)連續(xù)油管技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
為了進(jìn)一步降低海洋石油作業(yè)成本對(duì)現(xiàn)有連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)(主要有連續(xù)油管沖砂洗井、鉆橋塞、氣舉、清蠟、排液擠酸和配合測(cè)試等技術(shù))進(jìn)行深入挖潛，重點(diǎn)發(fā)展過(guò)油管（TTS）技術(shù)，在過(guò)油管壓裂和過(guò)油管側(cè)鉆方面進(jìn)行重點(diǎn)研究。
連續(xù)油管壓裂技術(shù) 針對(duì)層狀油藏、不連續(xù)油藏等需要進(jìn)行的多級(jí)分層壓裂以及分支井壓裂，利用連續(xù)油管壓裂技術(shù)，有選擇性地進(jìn)行支撐劑填充，實(shí)現(xiàn)在作業(yè)費(fèi)用允許范圍內(nèi)有效地進(jìn)行邊際油藏壓裂作業(yè)，提高油藏經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)效果。在連續(xù)油管壓裂車的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開(kāi)展適用于連續(xù)油管壓裂的低摩阻無(wú)損害壓裂液、支撐劑研究和施工作業(yè)配套工具、工藝技術(shù)研究，形成低成本、高效益的壓裂工藝技術(shù)。
連續(xù)油管側(cè)鉆技術(shù) 針對(duì)套管損壞井復(fù)產(chǎn)需求，以應(yīng)用連續(xù)油管進(jìn)行老井側(cè)鉆為目標(biāo)，連續(xù)油管側(cè)鉆車，配套井下動(dòng)力鉆具或電動(dòng)連續(xù)管鉆井系統(tǒng)，研制配套工具，開(kāi)展連續(xù)油管側(cè)鉆綜合配套技術(shù)研究，形成低成本的側(cè)鉆工藝技術(shù)。
中國(guó)海洋油氣開(kāi)發(fā)連續(xù)油管技術(shù)發(fā)展建議
應(yīng)用連續(xù)油管技術(shù)進(jìn)行海上修井作業(yè)，不受水深的限制，其主要的限制是連續(xù)油管的長(zhǎng)度。也就是說(shuō)應(yīng)用連續(xù)油管進(jìn)行修井作業(yè)績(jī)可在淺海進(jìn)行也可在深水進(jìn)行。影響連續(xù)油管在國(guó)內(nèi)廣泛應(yīng)用的主要原因是國(guó)內(nèi)沒(méi)有研發(fā)機(jī)構(gòu)，無(wú)制造企業(yè)，技術(shù)不配套以及對(duì)連續(xù)油管技術(shù)認(rèn)識(shí)不夠。為了在海上修井作業(yè)中進(jìn)一步降低開(kāi)發(fā)作業(yè)成本，應(yīng)用連續(xù)管進(jìn)行修井作業(yè)是一種趨勢(shì)。因此大力發(fā)展連續(xù)油管修井作業(yè)技術(shù)，對(duì)我國(guó)海上油井修井作業(yè)具有深遠(yuǎn)的意義。
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