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。     

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。     

国外连续管作业软件架构分析

国内连续管作业机虽然已经有了较大的发展,但是国内开发的相关软件功能模块比较单一,大部分连续管作业配套软件基本依靠国外公司开发的相关产品。介绍了4种国外连续管作业软件现状,并对其软件架构进行深入分析,认为一个完整的综合作业软件应该有几个应用模块:1数据采集模块。采集并监控作业关键参数,为力学模拟、流体模拟和疲劳评估提供基础数据。2力学模拟模块。对连续管管柱的力和应力进行综合模拟,并由此模拟作业过程中各种因素对作业的影响,可以进行作业前设计或实时监控作业过程。3流体模拟模块。对连续管及井筒内的流体进行模拟,并由此模拟各种与流体相关的作业。4疲劳寿命评估模块。能够对连续管寿命进行优化设计,并能实时评估每一根连续管的使用寿命。     

连续管试油作业研究与应用

针对常规油管试油作业存在施工周期长、劳动强度大等难题,结合连续管作业不动管柱、不压井、施工设备少、作业时间短、成本低等特点,研究并形成了一套较为完整的连续管试油工艺与配套,包括新井的井筒准备(试、探、洗、替、提),为后期作业提供清洁、安全的井筒环境;完井后固井质量检测,为射孔、压裂选层提供技术支持;直井精确定位射孔,沟通产层、水平井首段射孔,为压裂泵送提供通道;带压封闭已试油层,实现上返、下返试油或进行分层压裂改造;压裂完毕后进行复合桥塞钻除,还原井筒全通径,减小流动摩阻;并在生产过程中分层测试以获取各层段温度、压力、流量、含水等相关资料。经过现场试验应用,连续管试油工艺有效缩短了试油周期,提高了作业效率,降低了安全环保风险,促进了低渗透与非常规储层的勘探开发进程。     

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。     

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。     

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...     

连续管水平井钻磨作业力学分析

连续管在水平井钻磨作业时,易发生屈曲变形而使轴向力传递效率降低,严重时可能由于轴向力降为0而发生自锁。在充分考虑屈曲、摩擦、弯矩、内外液体阻力等因素的影响下,建立了连续管在水平井钻磨作业过程中的力学模型,并分别推导出直段和弯曲段有效轴向力、接触力和摩阻力的数学模型。由所得的理论模型计算可知,连续管失稳屈曲类型主要是螺旋屈曲;改变连续管初始端的注入力大小对最大注入深度和增加钻压几乎没有影响,而不同管柱尺寸对等效轴向力分布影响很大。研究结果对连续管现场作业有借鉴意义。     

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。     

连续管作业注入头夹持机理研究

对连续管作业注入头夹持机理进行了分析,将夹持力简化为沿周向正弦分布的压力,利用级数形式的应力函数、应力边界条件和位移连续条件得到不规则外压作用下的应力分布,给出了连续管内、外表面关键点处的等效应力随着夹持力、轴向拉力、内压、连续管壁厚和外径变化而变化的规律:①等效应力随着夹持力的增大而迅速增大;②除了轴向拉力很小的情况以外,等效应力随轴向拉力F的增大而增大;③在连续管的不同位置,内压对等效应力的影响趋势不同。在内表面θ=0点和外表面θ=π/2点的等效应力随内压的增大而减小;而内表面θ=π/2和外表面θ=0点的等效应力随内压的增大而增大;④随着壁厚的增大连续管内、外表面的等效应力均有所减小;⑤在壁厚和夹持力一定时,等效应力随外径的增大出现先减小后增大的趋势;⑥随着内压由小逐渐增大,屈服极限曲线出现先外移后内移的现象,且弹性区的范围随着内压的增大逐渐减小。     

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。     

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。     

高温高压生产气井的连续管注水泥作业

Khuff天然气储层具有高温、高压和高储量等特点,并伴生有H2S及CO2气体,在Khuff储层采用传统的多层产量测试作业方法不仅耗时长,而且费用较高。鉴于此,利用高压连续管(HPCT)进行产量测试作业。介绍了高压连续管的作业要求、高压连续管作业机的选择方法及水泥浆的选择方法。在此基础上,用高压连续管作业机在Khuff气井进行了5次酸化作业、4次柴油驱替作业和3次注水泥作业。作业结果表明,用高压连续管在高温、高压气井进行注水泥作业安全可靠,并可将气井的每个地层成功地隔离,水泥顶部深度不会超过设计深度3 m,气井多层产量测试作业时间缩短了34 d,节省作业费用120万美元。     

海洋油气开发中连续管作业方法分析

分析各种海洋连续管修井作业方法,快速实现该技术的开发与应用,对实施我国海洋油气资源大开发具有重要价值和意义。在介绍海洋连续管作业特点的基础上,分析了海岸修井作业、海上联合式修井作业、海上独立式修井作业和海底式修井作业的特点及适应的工况。指出每种修井方法的实施都要注重相应专用设备的开发,作业前需要针对每口井的工况、所使用的平台状况、所处的海洋环境及气象条件等做详细的评估。建议我国应积极参照海上联合式及独立式连续管作业方法,升级改造现有油田使用设备,开发适合国内海洋油气作业特色及需要的连续管作业装备。     

连续管作业数据安全评估技术研究与软件开发

为了提高连续管装备在复杂井况下作业的综合能力,减少作业安全事故,基于现场作业数据,研究了连续管安全评估技术.首先采用微元分析思想,对水平井中连续管起、下过程进行受力分析,对连续管作业的安全极限特性进行分析,形成了连续管作业安全评估技术;然后根据连续管作业装备的数据采集系统和连续管作业安全评估技术,开发了连续管作业数据安...     

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。     

同心连续管作业装备研究与应用分析

为了解决低压漏失井和长水平井等在常规冲砂作业中存在的技术问题,开发了同心连续管作业装备。该装备主要由动力车、同心连续管滚筒、同心连续管及井下装置组成,其主要特点是:采用全功率取力底盘提供动力,动力车符合国家新的道路行驶要求;装配具有自主知识产权的Y形接头装置,可同时连接和密封同心连续管内、外管;可应用于负压作业,对地层伤害小,能够保护油气藏。国外同心连续管技术应用结果表明:该技术作业效果好,能提高油田产能和开采效益,市场前景广阔。同心连续管作业装备的研究必将促进国内连续管作业技术的进步。     

用于连续管作业的整体吊装遥控重载塔架

苏里格南区块速度管柱作业时,现有塔架无法满足现场施工要求,为此,开发了整体吊装遥控重载塔架.该塔架采用模块化设计,可灵活叠装及组合,能满足多种井场和作业工艺要求.对结构件进行受力分析与计算,并进行了400 kN载荷试验,结果表明塔架整体满足强度、刚度要求.采用电液控制及远程遥控技术控制顶层注入头橇架所安装的注入头垂直顶...     

连续管作业用液力释放式打捞器设计

采用常规打捞方式打捞GS接口井下工具时,不仅操作繁琐、效率低下,而且还容易破坏工具内部结构,不利于井下工具的再次使用。鉴于此,设计了连续管作业用液力释放式打捞器。建立了液力释放式打捞器的关键部件卡爪的有限元模型,采用Ansys对卡爪进行静力学分析,得到合理的卡爪设计参数(爪数8,承载角45°)。通过建立打捞器动力学模型,计算出落鱼抓取推力、落鱼释放提力、缸体受液压力以及弹簧压缩量。室内试验及现场应用结果表明,液力释放式打捞器的承压元件性能、卡爪收缩性能以及在最大打捞力150 k N作用下的整体强度均可靠。     

连续管

针对国外公司对连续管制造关键技术的长期垄断及技术封锁,中国石油宝鸡石油钢管有限责任公司经过数年技术攻关,掌握了一整套具有自主知识产权的连续管制造关键技术,打破国外垄断,填补国内空白,形成了品种齐全、规格完备、钢级系列化、多种用途的国产连续管产品体系。产品主要包括连续油管(工作管柱)、变壁厚连续管、连续速度管柱、连续管线管4类,经测试其化学成分、力学塑性、抗腐蚀性能等均符合标准要求。