国产连续管作业机的研究现状及应用

连续管作业技术及装备是我国油气田勘探开发、提质增效不可或缺的工程利器。介绍了我国连续管作业技术的发展历程，以及连续管作业机的技术现状，对连续管作业机关键部件的技术发展情况进行了分析，总结了我国典型连续管作业机的分类、作业参数、使用场景、适应工艺以及现场应用效果，结合我国油气开发和连续管作业技术的实际情况，提出了连续管作业机的发展方向，为我国连续管作业机的研究和应用提供参考。     

我国连续管技术的发展与展望

2007年以前,由于受管材、装备及工具工艺等因素影响,我国连续管技术发展较为缓慢。2007年,中国石油天然气集团有限公司开展了连续管重大新技术推广专项,于2009年由宝鸡石油钢管有限责任公司建成了国内首条连续管生产线,实现了从模仿到自主创新。之后通过引进、研发、持续完善连续管作业装备和井下工具,形成了满足油气田需求的连续管系列设备,实现了降本增效。连续管作业从单一的工艺发展到多种作业类型,复杂作业增多,规模应用的工艺种类增多,研发出了连续管压裂、水平井钻磨等工艺。施工作业从引进服务过渡到引进工具,实现了自主配套工具并提供专业化服务。连续管作业技术在为油气田提供新的技术手段的同时,创造了良好的经济效益。最后,对连续管作业技术进行了展望。     

连续管作业技术与装备研发及应用推广

我国连续管技术发展经历了技术引进、自主研发和应用推广3个阶段,期间中国石油钻井院江汉机械研究所始终跟进研究,并自2006年起作为项目牵头单位,先后承担了国家和集团公司的一系列攻关、试验与推广项目,形成了多项连续管作业技术与装备自主技术和成果:一是攻克了连续管作业机关键技术,形成了适应山地和复杂条件的国产连续管系列成套装备,全面替代进口;二是自主研发4个系列24类连续管作业工具和7大类35种工艺,完善了工具与修井工艺配套,实现了连续管作业的提速增效;三是形成了连续管压裂与完井成套工艺技术,实现连续管作业低成本增产;四是牵头或参与制定了一系列相关技术标准,规范产品和服务,通过开展售后保障服务、人员培训和现场技术示范等体系建设,初步建立了连续管技术产业链,促进了连续管技术推广应用。技术自主化有力推动了我国连续管作业技术水平的提升和应用规模的增长,促进了井下作业主体技术方式的持续转变。     

连续管作业技术专项推广回顾与展望

2011年以来,中国石油天然气集团公司持续开展连续管作业技术专项推广工作,现已取得显著成效。连续管作业机作为"万能作业机"的功能得到充分体现;利用连续管作业技术解决了页岩气水平井作业等生产难题;形成了将连续管技术用于常规作业实现大幅提速增效的"青海经验";连续管作业设备、工具和专用管材等自主产品实现系列化;连续管作业队伍专业化水平和工程服务能力全面提升。在国际油价持续低迷和国内环保要求更加严苛的背景下,集团公司利用"专项推广模式"发挥整体优势,加快推广进程、加大推广力度,扩大推广应用范围,有利于促进井下作业方式的持续转变,充分发挥其降本增效的作用。     

连续管作业技术推广组织运行管理经验

连续管作业技术在中国石油天然气集团公司实施的"连续管作业技术推广专项"推动下,连续管装备与工具配套、工艺示范和推广、应用拓展及产业链建设等方面取得丰硕成果。连续管装备、工具和工艺应用水平逐年提高,年作业量大幅攀升,规模应用经济效益显著。梳理推广专项组织运行管理经验,取得成效的主要因素包括:前瞻性顶层设计引领、区域针对性与强劲的执行力、加强单位协作与组织管理、坚持持续创新、注重人才培养与专业队伍培育、构建完整产业链等。经验可以复制,值得持续推广。     

青海油田连续管作业技术推广应用的启示

连续管作业机可广泛应用于油气工业的钻井、完井、采油、修井等多个技术作业领域,具有作业周期短、事故率低、地层伤害小和重入性好等优点。我国自20世纪70年代引进至今,因种种原因推广应用发展速度不快。近年来,中国石油集团将这项自主研发的技术设备与工艺的推广应用设立为重大推广专项,统一协调、配套完善、联合推广。青海油田作为参与单位之一,从油田实际情况出发,推广应用中做好5个坚持,即:坚持把转变观念放在首位、坚持技术的不断发展和完善、坚持用字当先、坚持专业化服务、坚持规模化应用取胜。建立起高水平的专业化技术服务队伍,形成了低压气井连续管氮气泡沫冲砂作业工艺和连续管通洗井一体化作业工艺两项特色工艺,单车年作业量平均超120井次,达到国际规模应用的先进水平,实现井下作业由低端劳务型向现代井下作业服务模式的转变,取得了显著的综合经济效益,推动了油气工程技术发展。     

青海油田连续管作业技术推广示范

青海油田自然环境恶劣、社会依托条件差,急需依靠先进的设备和工艺弥补自然条件的不足。借助集团公司连续管新技术推广专项平台,从油田实际情况出发,积极发挥连续管作业周期短、事故率低、地层伤害小和重入性好等优点,转变发展模式,持续技术创新,促进规模应用。建立起高水平的专业化技术服务队伍,形成了低压气井连续管氮气泡沫冲砂作业工艺、连续管通洗井一体化作业工艺、连续管注水井除垢等特色工艺,年作业量连续4年实现国内领先,达到国际规模应用的先进水平,实现了高原井下作业由低端劳务型向现代井下作业技术服务模式的转变,取得了显著的综合经济效益,推动了油气工程技术发展。连续管作业技术的成功推广,为油田推广高端技术成果、提升自主创新能力和工程技术服务水平、实现良好的经济效益提供了借鉴。     

连续管作业技术在青海高原油气田的应用

为了使连续油管作业技术在我国油田得到更广泛的推广应用,借助中石油集团重大推广专项连续管新技术推广平台,青海油田充分利用连续油管作业设备,开展了钻井、完井、采油、修井等27个作业技术领域的试验应用,积极发挥了连续管作业周期短、事故率低、地层伤害小和重入性好等优势,取得了显著的综合经济效益。在应用的基础上,总结了连续管作业技术在青海油田的使用经验,重点包括:推广应用中坚持企业文化引导观念转变、立足油田需求持续技术创新、促进规模应用、借助专项平台转变发展方式;建立高水平的专业化技术服务队伍,形成了低压气井连续管氮气泡沫冲砂作业、连续管通洗井一体化作业、连续管注水井除垢等特色工艺,实现高原井下作业由低端劳务型向现代井下作业技术服务模式的转变。最后,对青海油田连续管技术的应用进行了展望,指出下一步应继续拓展连续管在投产维护、大修、压裂酸化等方面的应用。     

“连续管+”技术的思考与展望

2022年召开的中国石油页岩油气开发技术研讨会上提出了研发推广“连续管+”技术的概念，旨在利用连续管技术持续提升压裂效率，加快推进页岩油气资源开发。参照“互联网+”的概念，提出“连续管+”技术，即以连续管为载体和依托、转变传统作业技术的发展方式，通过理念创新和油气井作业工艺、工具、管材的创新，以支撑页岩油气资源开发为支点，进一步拓展连续管技术在油气开发全产业链的发展和应用，打造井下作业提质增效和高质量发展的主体技术，促进我国连续管技术尽快达到国际领先水平。     

新型一体化连续管作业机辅车研制及应用

为了进一步提升一体化连续管作业机的作业效率、降低作业成本,促进连续管装备配套技术发展,推进连续管装备和配套装置的集成化设计与应用,研制了新型一体化连续管作业机辅车,实现了配套泵注装置与连续管装备的集成.该辅车由II类底盘车、泵注装置、液压与控制系统、随车吊、防喷系统、发电机、长短支腿和附件等组成,配合一体化连续管作业机...     

国产连续管在高原油气田的规模应用及效益

为了进一步推广连续管作业技术在我国油气田中的应用,青海油田充分利用连续管作业设备,除了开展常规作业外,还成功拓展了泡沫冲砂、解堵、拖动酸化、水力切割、喷砂射孔、压裂、大修打捞、开关滑套、测井、钻磨滑套等30项工艺技术,发挥了连续管作业具有的作业周期短、事故率低、地层伤害小和重入性好等优势,实现了连续管技术的规模化应用,取得了较好的经济效益。连续管技术的规模化应用,实现了高原井下作业由低端劳务型向现代井下作业技术服务模式的转变,对工程技术服务单位不断推广高端技术成果、提升自主创新能力和工程技术服务水平,实现良好的经济效益提供了借鉴。     

中国石油连续管作业技术进展及发展建议

中国石油连续管作业经过“十三五”持续攻关与示范推广,技术取得很大进步,作业量快速增长。在连续管径向钻井与侧钻、超深井及深部页岩/致密油气连续管作业、连续管定向喷砂射孔压裂、连续管悬挂完井与采油采气4个领域,连续管工艺技术与关键工具研究、装备研制与软件开发等方面均取得重要进展。依托连续管快速修井、连续管速度管柱与完井管柱、连续管储层改造与连续管测井测试4项主体工艺的示范推广,连续管作业量以每年递增22%的速度快速增长。随着油气开发向更深层、更长水平段发展,“十四五”期间连续管技术将面临一系列新的挑战,需进一步提升连续管装备水平与作业能力,加强全系列连续管作业技术的专项推广,推进技术共享服务平台和数字化智能化软件平台建设,为“稳油增气,提质增效”双重战略实施提供强有力的技术支持。     

连续油管作业机液压系统分析

<正> 连续油管作业机是我国近年来从国外引进的一种新型技术装备。油管柱是连续无接头的,因此在起下油管时可节省大量的上、卸扣作业时间,并能在不压井条件下从事井下作业,大幅度地提高工作效率。目前已能用连续油管作业机完成油气井的井下作业;定向井、水平井的钻井、测井作业;长输管道的清扫解堵;碱田盐田的贯穿开发等。     

世界海上连续油管作业技术与装备展望

连续油管钻井技术从上世纪90年代以来迅速推广到水平井钻井、定向井钻井及过油管钻井等多个领域。当前连续油管钻井作业的主要设备包括连续油管作业机、连续油管、井下配套工具、随钻测量系统、制氮车和辅助设备。为了进一步降低海洋石油作业成本对现有连续油管作业技术，连续油管压裂技术研究和连续油管侧钻技术研究是今后的发展方向。我国还没有系统开展连续油管的技术研发，研发机构和制造企业均没有建立，今后应大力发展。     

新型连续管侧钻装备可行性研究

连续管侧钻技术凭借其一系列优势在国外得到了广泛的应用，但国内至今没有大规模推广。通过对比分析国内外连续管侧钻装备进展，发现国内与国外的差距还非常大。为早日实现国内连续管侧钻工艺的规模化应用，需要研发配套更适合我国国情的连续管侧钻装备。长城钻探井下作业公司技术团队经过对连续管侧钻装备关键部件的优化设计后提出了一种“1+1+1”三模块组合方案，即：连续管设备模块+液压举升机模块+辅助设备模块。该方案将三个单独的模块有效的统一起来，既能联合作业，也能够单独作业。具有占地小、价格低、安装组合快、操作简单、工序转换时间短等优势。通过与常规修井机和裸眼连续管钻机的比较，可知：液压举升复合连续管钻机在生产时效、作业成本等方面均优势明显，具有较大的推广价值。但该装备配套方案尚未付诸实施，还需要进一步的研究和试验。     

连续管作业机载荷实时监测预警系统开发及应用

针对连续管作业机载荷需要实时监控并采集数据进行实时分析预警的问题，文章基于作业机装备从分析载荷传感器工作原理入手，建立了软硬件的实时通讯。运用组态软件，搭建了集实时数据管理、历史数据管理、报警管理为一体的实时监测预警系统，现场自动起下连续管试验取得良好效果。研究结果表明：应用系统能监测不同工况下载荷数据变化情况，解决了实时预警难题，为现场安全作业提供参考，同时可提取并分析数据异常点，为连续管自动控制模型算法研究提供数据支撑。该系统的成功开发及应用为连续管作业机全工艺过程参数监控系统的研发打下了基础。     

海陆两用模块化橇装式连续管作业机的研制

为了加快连续管技术在我国的发展与应用,研制了海陆两用模块化橇装式连续管作业机。该作业机按功能分为4个橇装模块,分别是操作控制橇、动力控制橇、盘管滚筒橇和井口装置橇,防喷系统适用70 MPa的井口高压,一套防喷系统可以密封多种管径的连续管,配备了多种形式的井口连接转换装置,注入头的提升力充足,在作业遇阻时解卡能力强。现场试验和应用结果表明,该连续管作业机运行平稳,控制准确方便,最大走管速度达60 m/min,注入头与滚筒动作协调一致,达到了作业要求。     

川渝地区页岩气专用连续管作业机的研制

现有的连续管作业机中,超过?50.8 mm-5 000 m的作业机均为拖装结构,受山区多陡坡、急转弯等道路条件限制,底盘动力和转弯半径等不满足要求;同时,研制的?50.8 mm-6000 m连续管作业机作业时须两车并排放置,操作员只能依靠摄像头监测滚筒排管情况,不符合作业习惯。为此,研制了两车一橇结构的车载式连续管作业机。该作业机采用主车+辅车+操作橇的结构形式,将控制室、控制室软管滚筒和发电机等部件安装在一个可升降的运输橇中,形成操作橇,作业机主车底盘安装连续管滚筒处采用框架式结构,可实现滚筒下沉1.05 m,确保滚筒具有?50.8 mm-6 000 m连续管的缠绕能力。现场应用结果表明,该作业机可实现通井作业,最大下井深度达5 075 m,满足川渝地区页岩气井的各类作业要求。     

连续管作业队伍专业化建设实践

近年来,中国石油集团各油田工程技术服务企业在连续管设备数量、工具配套及连续管技术推广应用等方面均取得长足进步。为了更好地推广连续管工艺技术,实现安全高效作业、降本增效的目的,中国石油川庆钻探工程公司长庆井下技术作业公司从长庆油田工艺需求出发,进行了连续管队伍专业化建设,主要从组织结构及人员专业化、设备配套特色化、支撑体系完善化、现场作业标准化4方面进行梳理,初步建成连续管压裂专业示范队4支及苏南速度管柱作业示范队2支。截至2017年8月,已累计完成连续管带底封拖动压裂84口井、242层(段),累计完成速度管柱作业241口井,实现了两种工艺的规模应用,取得了显著的综合经济效益,推动了连续管作业技术的发展。     

连续管作业机自动控制系统研究

为了改进连续管作业机液控或电控液的传统手动操作模式,提升连续管作业机的自动化水平,提出连续管作业机自动控制系统。分析了操作与工况之间的关联性,在电液控制基础上引入逻辑判断和程序控制,并以气化采煤连续管装备为控制对象设计开发了一套应用样机。样机在模拟试验和现场应用中均取得了良好的效果。研究结果表明:连续管作业机自动控制系统可体现连续管作业机的自动化和信息化水平,解放劳动力的同时,操控更便捷。该系统的成功开发为复合连续管钻机控制系统的研发打下了基础。