连续油管技术在井下作业中的应用现状及思考

连续油管技术在各种井下作业中的应用日趋成熟，而国内对于该项技术的应用仅局限在一些相对简单的井下作业，并没有充分发挥其优势。在综合分析及研究连续油管技术发展动态的基础上，全面总结了国外连续油管井下作业技术的应用现状及发展趋势，对比了国内目前连续油管设备使用情况和技术服务水平，提出了影响国内连续油管技术发展的各种不利因素、现有发展条件及如何确保连续油管作业成功率的关键因素。为进一步完善国内连续油管井下作业的应用技术水平和促进其相关工艺的发展起到了一定的借鉴和推动作用。     

双向应力椭圆方程在连续油管作业中的应用

连续油管作为简单、快捷的不压井修井设备，越来越受到油气田的重视。由于连续油气管在起下过程中将受到拉伸力、压缩力、内外流体压力及其它井下各种复杂力的作用，以及与钻具、常规油管相比的轻、柔特性，所以连续油管的性能和质量对连续油管作业成功与否十分重要。为避免连续油管发生屈服形变，影响作业的安全和质量，充分认识连续油管受力形变具有重要的意义。文中引入双向应力椭圆方程来指导连续油管的强度计算。     

水平井起下油管受力分析和实际计算

水平井中起下油管时油管的受力情况比直井复杂的多，正确分析油管的受力情况，对保护油、套管和正常的井下作业很有帮助。     

连续油管作业技术措施

连续油管具有特殊性,应用连续油管作业技术措施,能够提高井下作业的效果,节约作业成本,不断提高作业的效率。连续油管作业是一项非常实用的井下作业技术措施,将连续油管作业技术应用于井下作业的实践中,发挥巨大的优势。     

井下作业中连续油管技术的应用

连续油管在使用的过程中具有一定的特殊性,可以让井下作业效率大幅度提高,所以一定要注意合理的使用连续油管作业技术,本文对井下作业中连续油管技术的应用进行分析和研究,以供参考。     

连续油管工艺技术持续快速发展

论述促使连续油管工艺飞速发展的驱动力。介绍连续油管制造工艺、大直径连续油管,疲劳寿命模拟试验,以及材质选择。详细介绍连续油管地面设备、井下工具和在井下作业与修井作业中的用途,讨论连续油管钻井作业的优缺点。最后,介绍新型连续油管钻井系统的研制与应用情况。     

连续油管在酸性环境下的疲劳寿命研究进展

在连续油管井下作业过程中,连续油管反复起下,产生低周弯曲疲劳,弯曲过程为塑性变形,这与常规静态管柱和输送管道弹性变形的受力特征存在明显差异。当连续油管用于酸性环境时,连续油管的H_2S损伤和塑性变形相互作用,会进一步增加其失效风险。针对连续油管井下作业的特点,综述了连续油管在酸性环境下使用后产生的腐蚀疲劳失效机理、失效案例,介绍了酸性环境下连续油管腐蚀疲劳的试验方法及其试验原理,以及不同试验方法下的试验研究进展。结果显示,连续油管在酸性环境下应用,由于H_2S引起的损伤,氢原子渗透进入管体导致材料变脆,塑性降低,使得连续油管弯曲疲劳寿命显著下降。对比分析了酸性环境下连续油管试验方法的优缺点,结合不同试验方法的试验研究成果,提出了连续油管在酸性环境下使用的注意事项和防护措施建议,以期为连续油管在酸性环境下井下作业的安全应用提供技术参考。     

连续油管防腐技术受关注

连续油管防腐技术受到国内井下作业行业普遍关注。该类型油管目前还只依赖于进口，为提高连续油管的使用寿命，确保井下作业工程安全，目前国内已进行了初步的新探讨，尤其在物理化学法技术处理方面取得了一定进展。     

连续油管低周疲劳分析

介绍了连续油管井下作业的弯曲循环方式及典型失效形式,并对连续油管作业进行了受力分析,同时采用外径38.1 mm,壁厚3.18 mm的CT80级进口连续油管进行不同内压下的疲劳试验。疲劳试验结果和失效试样的断口分析表明,内压作用下的弯曲疲劳是连续油管失效的主要原因,连续油管的疲劳失效属于典型的低周疲劳问题,疲劳裂纹都在连续油管外表面开始产生。因此,低周疲劳是连续油管工作寿命的主要影响因素。     

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文章提出了产水气井开采中、后期，由于产层压力下降、水量增加，原有生产管柱结构不合理，产出水不能及时排出，从而使气井停喷的问题；阐述了连续油管作业不需压井，可避免伤害地层，同时减小了油管断脱等复杂事故的风险；介绍了国外除将连续油管广泛用于冲砂洗井、诱喷助排、酸化、扩眼、侧钻等井下作业外，还作为排液加速管柱和完井管柱在油气生产井中使用的情况。采用连续油管用作生产管柱在我国尚属首次，文章概述了国内外连续油管技术水平，连续油管排水采气所需的连续油管、连续油管作业车、悬挂作业操作窗、连续油管井口悬挂器、连续油管堵塞器及其他配套工具、装备以及其作业过程，最后综述了张13井连续油管悬挂作业情况、排水采气试验情况，进行了经济效益分析，提出了连续油管排水采气的3条认识与建议。     

国产连续油管在青海高原油气田的应用

针对进口连续油管价格高,供货周期长的现状,青海油田采用国产连续油管替代进口连续油管进行了31井次的现场施工应用,包括氮气泡沫冲砂、喷射冲洗射孔炮眼、常规冲砂结合泡沫助排以及水平井作业等多种新工艺的研究和应用.现场应用结果表明:国产连续油管完全满足生产需求,可替代进口连续油管,实现油田连续油管作业降本增效.     

国产高强度CT100连续油管在青海油田的试验应用

为适应深井和复杂井开展连续油管高端作业,打破国外对高强度连续油管的技术垄断,成功研制了CT100连续油管,并在青海高原复杂恶劣环境下开展喷砂射孔、环空拖动压裂等多项工艺试验应用。通过现场应用,验证了国产CT100连续油管具有强度高、抗压高、疲劳寿命高、环境适应性强等优点。应用表明,国产CT100级连续油管具有良好的可靠性,可替代同类型进口连续油管,实现油田连续油管作业的降本增效。     

2205DSS连续油管的适用性研究

当连续油管用于井下作业时,管体需承受高压、强酸的井下环境以及反复缠绕、弯扭挤压等复杂载荷,因而连续油管的材料不仅应具有较好的强度和韧性,还应具有较好的耐腐蚀和抗疲劳性能。对2205DSS连续油管和传统碳钢连续油管进行了化学分析、拉伸、压扁、扩口、硬度、疲劳性能以及耐腐蚀性的对比试验。试验结果表明,2205DSS连续油管比碳钢连续油管具有更优异的抗腐蚀性能,强度可达到CT90级或CT100级连续油管的强度值,且双相不锈钢材质金相组织相对稳定,焊接热影响区的面积比碳钢连续油管的焊接热影响区的面积小,具有更为优异的疲劳性能,但2205DSS材质比碳钢成本高,生产时所消耗的能量较大,在应用方面仍存有一定的局限性。     

连续油管在弯曲和内压共同作用下的疲劳寿命分析

连续油管在工作时除受卷绕弯曲和拉伸载荷作用外，管内常受到内压作用，承受三轴应力。根据疲劳强度理论，对连续油管在三轴应力作用下的疲劳寿命进行分析，结果表明，连续油管在三轴应力下的疲劳失效属于低周疲劳问题，疲劳寿命较短；内压大于一定值后，疲劳寿命急剧下降；改进连续油管作业装置，不用导向架，可大大延长连续油管使用时间。     

连续油管打捞连续油管关键工具研究与应用

针对用常规管柱打捞连续油管作业效率低、风险和施工强度高等问题,在调研连续油管作业技术现状的基础上,提出了连续油管打捞连续油管的思路,针对现场技术需求研发了专用打捞工具。通过模块化结构设计,在专用打捞工具中集成了鱼顶旋转引入、鱼顶检测、鱼顶抓获及剪切等功能机构,使其能够适应连续油管打捞连续油管的工况。模拟计算和室内试验证明,专用打捞工具的性能达到了设计要求。该专用打捞工具在塔里木油田X–1井?88.9 mm生产管柱内进行了13次打捞连续油管的作业,累计捞获井内严重遇卡的?38.1 mm连续油管2 851.87 m,捞获率100%,作业效率是常规管柱打捞作业的4倍,验证了专用打捞工具性能的稳定性。研究结果表明,连续油管专用打捞工具能够满足打捞连续油管的要求,可提高打捞连续油管的成功率和作业效率。      

国内外连续管软件研究分析

针对国内目前连续管软件技术长期依赖进口,与国产设备配套性差,严重影响现场施工安全性和作业效率的问题,分析了连续管软件技术现状与国内外的差距所在。在进行大量文献调研的基础上,首先对国外NOV CTES公司的Cerberus软件的架构、基本功能和技术特点等进行了分析,并介绍了国内井下连续管力学分析软件、钻井水力参数计算软件和流体特性参数分析软件,然后对比分析了国内外连续管软件技术,并结合连续管软件编制所需模型的实际应用效果,论述了各种模型的适应性和选择依据,最后针对该技术的发展方向给出了相关建议:加快连续管软件数据库的结构设计速度;优化连续管软件的整体架构;研发配套的连续管检测监控系统。分析表明,国内连续管设计评估软件模块单一、尚无相关产品,严重制约了国内连续管技术的进一步发展。为了解决这一问题,需要对国内连续管软件技术进行持续改进,而研究内容对国内连续管软件技术的完善有一定的借鉴作用。     

考虑残余应变的连续油管螺旋屈曲载荷新公式

在假设连续油管初始形态为正弦形态,受外载发生屈曲后由正弦形态变成螺旋屈曲形态的基础上,推导得出在斜直井中考虑残余应变的连续油管螺旋屈曲载荷计算新公式。利用新公式进行的实例计算和分析表明,当井斜角小于2°时,连续油管螺旋屈曲载荷随着初始幅值角的增大而增大,但井斜角大于2°后,螺旋屈曲载荷随初始幅值角的增大而减小,且随着井斜角的增大,减小的幅度变大;井斜角的增大,使连续油管的螺旋屈曲载荷增大。     

CT80连续油管抗HIC性能试验研究

连续油管服役条件相当恶劣,有时需要在酸性介质中服役,这极大地加速了管材失效。为给CT80连续油管的选择和使用提供参考,对比研究了国产和进口CT80连续油管的抗HIC性能。结果显示,进口连续油管母材和焊缝纵向、横向试样表面均没有氢鼓泡和裂纹,但母材横向试样剖面出现微裂纹;国产连续油管母材和焊缝纵向、横向试样表面均未出现氢鼓泡和裂纹,剖面也未发现裂纹,对HIC不敏感。     

连续油管滚筒自动排管控制方案研究

为了保证连续油管整齐且紧凑的缠绕在油管滚筒上,避免连续油管作业困难,损伤连续油管, 介绍了机械式、液压式和电控式3种连续油管滚筒自动排管控制方案,分析了不同排管方案的控制方式及其各自的优缺点。指出,机械式排管成本低,但设备占用空间大,传动精度低;液压式排管可靠性高,不需要进行特殊防爆处理,可实现无极变速,但控制相对复杂;电控式排管传动精度高,但成本较高,需要进行特殊的防爆处理。研究结果表明,可根据实际情况选择合适的排管方式,以满足不同现场作业需求。