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。     

LG380/60连续管作业机的研制

针对国内油田复杂的作业环境及实际作业需求,在成功研制的LG230连续管作业机的基础上,开发了LG380/60大直径连续管作业机。该作业机主要包括可升降操作室、可升降油管滚筒、软管滚筒工作组、井口防喷装置、大提升力注入头以及动力鹅颈管等部件。该作业机底盘采用变截面大梁结构,油管滚筒能够下沉安装,满足滚筒大容量的要求;液压系统组成简单、可靠性高,提高了注入头与油管滚筒联动性;自动控制系统具有CAN通信和人机交互功能。同时,还配备井口防碰装置,降低作业风险。整机提升能力强,适应管径大,滚筒容量大,移运性能好,适应性广。现场作业情况表明:该设备低速档最大速度达到25 m/min,下井深度3 134 m,整套设备运转正常,各指标与设计值相符。     

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。     

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...     

LG450/73连续管作业机的研制

根据国内油田用户的实际需求及特殊地域环境特点,开发了LG450/73大管径连续管作业机。这种作业机适应连续管管径50.8～73.0 mm,注入头设计最大提升力450 kN。它采用两车装自走方案、全液压驱动、智能电液闭环控制。其控制系统同时具备监控、预警及故障诊断功能,确保各部件协调、稳定、安全工作。另外作业机还配有引管绞车和连续管内孔吹扫空气系统,整车提升能力强,适应管径大、滚筒容量大、移运性能好、工况适应性强、作业安全可靠。该型作业机的研制成功将有助于推动国内连续管作业技术的快速发展。     

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。     

CT38连续管作业车研制与应用

面对我国日益繁重艰巨的油气勘探开发生产任务和与日俱增的水平井改造及后期作业问题,连续管技术和装备所具有的独特优势得到了进一步认识,对连续管技术与装备的需求迅速扩张。依托国家863计划的重点课题,攻克了整机动力系统设计与优化、整机电-液系统集中控制、注入头与滚筒协同动作、注入头夹持机构与夹持块表面特殊处理工艺、注入头起下时的载荷自适应控制等关键技术,成功研制了拥有自主知识产权的国内首台连续管作业机。现场试验表明,整机各项指标达到设计要求,运行安全平稳,防喷系统在高套压工况下的动密封性能符合现场要求,可以实施带压作业,整机越野性能和移运能力经受了泥泞道路和井场恶劣条件的严峻考验,并取得了良好的增产效果。     

国外连续油管作业机的最新进展

随着连续油管应用领域的不断拓展,连续油管正朝着管径更大、长度更长的方向发展,这就要求连续油管作业机能够适应大尺寸连续油管作业的要求。为此进行了一系列改进研究,包括采用升降式滚筒设计、采用四驱式连续油管注入头、采用控制更为先进的电气化控制室和更为先进的连续油管对接技术。介绍了这些关键部份的功能和最新研究进展。     

车装式大容量连续管作业机的研制

为了确保连续管在页岩气开发中的高效应用,根据国内油田地域环境特点研制了车载式大容量连续管作业机。整机采用2车装自走式方案,上装设备全液压驱动,主车底盘采用下沉式框架结构,滚筒下沉安装,在满足国内道路运输条件的情况下,尽可能增加连续管容量。该作业机适用连续管外径38.1~50.8 mm,注入头最大提升力360 k N,最高运行速度75 m/min。现场应用结果表明,该设备运行情况良好,取得了良好的经济效益和社会效益,具有广阔的市场应用前景。     

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。     

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。     

LGC230型连续油管作业车研制

进口连续油管作业设备价格昂贵,配件服务跟不上,不能满足国内油田作业需求。为缓解目前国内设备少和作业需求多的矛盾,提高我国连续油管工艺水平,研制了LGC230型连续油管作业车。该作业车为车载式结构,采用主辅车布置方式,配备大提升力注入头、大容量油管滚筒、数据采集系统及油管井口防碰装置。具有移运性能好、提升下入能力大、油管容量大、作业井深深、操作集中方便、防喷能力强、作业安全可靠等优点。现场应用表明,该设备能满足江汉油田和周边中、深井连续油管作业要求。     

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。     

连续油管连接器研制与应用

连续油管连接器的作用是连接连续油管和丢手、封隔器、冲砂头等井下作业工具。油田现场使用的连接器存在装卸繁琐、性能单一等问题,有时其内、外径或扣型等参数无法满足实际工艺需求。针对此现状,研制了一种抗拉、抗扭并能实现密封的连续油管外卡瓦连接器,通过结构设计与优化、材料选择与处理、厂区试验与入井作业,达到预期要求。     

LG380Q连续管作业橇组的开发

为了满足不同油田油气开采需求,进一步降低作业成本,研制了LG380Q连续管作业橇组。该橇组采用油管滚筒分体式设计,能够适应陆地与海洋平台的作业工况,通过各模块间液压管线对注入头、油管滚筒及防喷系统等进行控制,实现连续管在井内的起下作业。对LG380Q连续管作业橇组进行了型式试验及现场应用,结果表明,橇组各项指标达到设计要求,运行稳定,性能可靠,拓展了连续管作业设备的使用范围。     

新型连续管导向器的研制及应用

针对目前连续管导向器作业时出现的人工操作难度大、风险高等问题,研制了一种新型连续管导向器。该连续管导向器由架体、油缸、压盖、支撑架、滚轮、液压系统等组成,采用液压系统顺序控制滚轮压盖开启与闭合,并将滚轮压盖设计为多位置结构来适应不同管径的连续油管。利用Solidworks软件对研制的导向器结构进行了有限元分析,结果显示,新型连续管导向器后架体强度完全满足设计要求,确保了导向器结构的稳定性。现场作业应用表明,该导向器可顺利将连续油管从井口导入或导出,导向器架体强度高,液压控制系统简单实用,连续管和滚轮未发生磨损和损伤。     

连续油管接箍定位器的研制与应用

随着连续油管作业机的发展,连续油管拖动喷砂射孔环空压裂工艺已经在现场施工中获得成功。由于井下工艺管柱及地面工艺流程等原因,该技术在国内没能实现大范围的推广应用。对目的层的高精度定点喷砂射孔要求,在一定程度上制约了该工艺的大范围推广应用。为了解决上述问题,研制了一套用于连续油管的无线套管接箍定位器。该接箍定位器采用模块化设计,维修及通用性强。通过接箍定位器过套管接箍时产生的悬重变化能够精确判断工艺管柱在井内的实际位置。通过实际入井试验及现场应用,证明该接箍定位器能够满足施工要求。     

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。     

连续油管在水平管中的应用

连续油管在垂直井中的应用十分广泛 ,但在水平管、水平井、大斜度定向井中的应用还较少。从连续油管在水平管中的受力分析入手 ,建立数学模型 ,推导计算公式 ,并将计算结果应用于现场 ,通过现场应用的良好效果 ,证实了该技术的可行性 ,为工程技术人员提供了计算依据 ,同时使连续油管的使用更加广泛深入