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应用与发展

为了充分发挥连续管作业优势，提升我国连续管作业技术水平，2011年以来，中国石油天然气集团有限公司陆续组织实施了三期连续管作业技术重大推广专项。截至2021年，已完成两期专项推广，累计推广连续管作业机80余台、井下作业工具5 000余套、连续管管材30 000余吨，应用了7大类50余项作业工艺和技术，建立了86支连续管作业专业化队伍，自有的连续管作业机装备接近130套，连续管作业数量每年以40%的速度增加。通过专项推广，目前连续管作业技术覆盖了中石油所有油气田，形成了较为完善的地面装备、连续管产品、井下工具及作业工艺、专用配套装置。连续管作业技术应用领域也在不断拓展，从常规修井作业扩展到大修作业，并延伸到钻井、完井、储层改造作业等领域，展示了广阔的应用前景，推动我国连续管作业配套技术进入国际先进水平。     

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。     

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。     

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。     

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。     

中国石油修井作业技术现状及发展方向

通过全面梳理中国石油天然气股份有限公司(以下简称"中国石油")修井作业技术发展现状,阐述了修井作业在新时代背景下的内涵,明确了中国石油修井作业技术在修井装备、修井工具、修井技术、信息与标准化建设4个方面的新进展。指出中国石油与国外修井作业技术的差距主要表现在修井装备(工具)的自动化、智能化水平不高;"三高(高温、高压、高含硫)"气井带压作业、长水平段找堵水、超深井连续管作业配套工艺技术与国外有差距;修井作业信息化、标准化和大数据应用有待开展等。在此基础上,结合中国石油修井作业技术发展现状及未来面临的技术难点,提出了8个方面的发展建议:①加强储集层特征认识,提高修井方案针对性;②系统攻关大修技术,解决疑难井治理难题;③加大水平井作业攻关,研发长井段水平井作业配套技术;④完善带压作业技术,拓展带压作业空间;⑤扩充连续管作业能力,提升特种作业水平;⑥发展自动化修井技术,迈向人工智能领域;⑦全面推广清洁作业,建设绿水青山油气田;⑧完善信息化建设,实现修井作业资源共享。图4表1参20     

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。     

直井多层段连续油管逐层填砂压裂工艺探索

近年来，连续油管压裂技术作为一种新型的增产改造工艺已逐渐服务于油气田。受连续油管管串、工具、液体体系等技术限制，连续油管用于加砂压裂作业应用还很有限。结合国内引进大尺寸连续油管以及储备与发展连续油管压裂技术的情况，避开国外跨式封隔器分层压裂与射流压裂的技术与经济限制，探索在国内现有的技术条件下采用连续油管带单个封隔器对直井、已射孔、多层段实施逐层填砂压裂作业的可行性，初步提出了连续油管逐层填砂压裂的工艺流程思路与关键技术要求。     

CT38连续管作业车

CT38连续管作业车为中国石油天然气集团公司科技发展部重大装备研制课题“连续管修井装备与工具研制”及国家863计划课题“连续管技术与装备”的研究成果之一，主要是针对国内水平井作业需求而研究开发的，2007年研制成功首台样机，同年底在大港油田先后完成了6口井8井次的现场作业并获得了成功，取得了良好的作业效果，各项性能指标均满足现场作业需要。     

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。     

连续管技术研究现状与发展趋势

连续管及其作业技术是石油天然气资源开发的一项技术利器，自2009年连续管实现国产化以来，通过不断深入研究、快速突破及应用，连续管制造技术实现了跨越式发展，为油气田大批量、规模化应用创造了条件，也有力推动了我国连续管作业技术的进步。详细介绍了低碳微合金连续管、耐蚀合金连续管、非金属复合连续管、多通道连续管、大功率电加热管缆、智能连续管等管材的研究现状、技术难点和发展方向，指出我国连续管在油气集输和海洋应用方面仍有较大的发展空间，大直径、高强度、高塑性、高耐蚀、非金属、多通道、智能化等是未来连续管制造技术的发展方向。     

连续管作业综合管理系统开发与应用

针对连续管应用过程中存在诸多不足的情况, 开展了连续管装备信息化管理相关技术研究,研制了连续管作业综合管理系统。该系统基于连续管作业数据诊断技术和连续管寿命综合评估技术,实现了连续管装备及作业多层级、多角色的信息化管理。完成了该系统在长庆井下作业技术公司3台作业机上的部署及应用。现场应用结果表明,连续管作业综合管理系统稳定运行超过300 d,提高了连续管作业装备使用效率,降低了装备现场应用的风险;系统远程实时监控功能模块能够实时、准确接收现场作业数据,并以数值、仪表和曲线等形式显示接收的数据;支持历史作业数据、工作进尺与工作总时长的存储及查询;支持科学定制设备检修与维护任务;实现了连续管局部缺陷、壁厚变化及疲劳使用状况的信息化管理。研究结果可为连续管使用寿命评估系统开发提供数据支撑。     

LG90/50Q型轨道式一体化连续管作业机研制

目前,国内外丛式平台井、大斜度长水平井数占比逐步攀升,大部分油气田已步入生产开发中后期,采油、修井作业任务频繁,对现场作业设备的自动化、智能化程度提出了更高要求。针对现有采油、修井机以及连续管作业设备进行平台井采油、修井作业时存在频繁运移、拆装调整井口设备、作业劳动强度大等问题,研制了一种可适应采油、修井及其它常规作业工艺的轨道式一体化连续管作业机。该作业机采用双轨道撬装形式,可实现井口设备快速运移、拆装及高度和水平方位调整,连续管装备与井口支架可同时实现修井及采油作业配套设备快速转换等。应用结果表明：轨道式一体化连续管作业机整体操控运行灵敏且满足作业要求,配套设备拆装自动化程度高,修井采油作业工艺设备实现快速转换,减轻了现场人员劳动强度。     

集成控制气化采煤连续管装备的研制

为了满足无井式煤炭地下气化技术的需要,研制了集成控制气化采煤连续管装备。采用集成控制连续管装备在可控条件下向井内注入煤层气化所需的氧气和水等介质,为煤层地下气化提供必要的气化剂,同时井底气化区的温度达到设定值时,连续管装备自动启动,拖动注入点后退设定距离,该技术是实现注入点后退式地下气化采煤工艺的关键环节。装备研制过程中攻克了集成远程自动控制、集束式连续管、举升解卡装置、复合式闸板防喷器以及动力系统合理配置与优化等关键技术。型式试验和现场试验结果表明:设备运行平稳,性能可靠,满足气化采煤作业工艺要求。该装备的成功研制加快了气化采煤技术国产化进程。     

国产连续管设备在川渝油气田的推广应用与展望

川渝油气田在国内率先使用连续管设备,但受限于进口连续管设备成本和服务配套等因素,长期以来发展缓慢。随着国内首套连续管作业机和连续管的成功研制,国产设备在川渝油气田实现跨越式发展,推广应用中打破了技术垄断,降低了采购成本,解决了生产难题,提升了服务能力,降本增效显著。文章回顾了川渝油气田国产连续管推广应用过程,对采取的一系列有效措施进行了总结分析。这些措施包括:加强产研结合,院企合作,优势互补;安全为先,风险共担,逐步优化;市场导向,科研引领,技术助推;特色定制,集中配套,规范发展。并对发展中所面临的问题与挑战进行了分析、提出了建议,以期为国产连续管设备在川渝油气田进一步推广应用提供思路。     

中石油高温高压试油测试装备研发现状

近年来,中石油在高温高压防硫试油测试装备研制方面取得了显著的成果,地面测试装备严格执行国际先进技术规范和标准,实现成套化、系列化,最高工作压力140Mpa,处于国际先进技术水平。研制了70Mpa、177℃井下测试工具和试油测试完井一体化工具,井下测试数据实时传输系统取得技术突破,最大无线传输井深5000 m。这些成果为中石油西南油气田、塔里木油气田高温高压油气藏的勘探开发提供了技术支撑。随着作业的井更深、温度更高、安全环保要求越严格,需不断提升井下工具的工作温度等技术参数,地面测试装备研制应从环保出发研发,对试油测试作业产出流体环保处理的装置。     

涪陵深层页岩气开发装备配套方案与建议

文章对目前涪陵页岩气开发示范区的建设情况和装备技术基础做了概述,着重阐述了在二期产能建设阶段,深层页岩气开发的工况特点及装备工具的配置方案;钻井工程方面,自动化程度更高的钻机及与之配合的泡沫固井技术,更适应深层页岩气开发;作业工程方面,连续管作业在页岩气开发施工中将发挥更为重要的作用,脉冲混砂等更为精细化的作业装备技术成为主流;钻完井工具更加适应深层页岩气高研磨性地层,长水平段防卡降阻工具作用明显。文章针对深层页岩气开发的主要装备工具,从技术升级和关键研发两个层面提出方案建议,并提出了采气后期的增产技术装备方案。     

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。