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。     

LG450/50-6500车载式连续管作业机

在重庆和四川的偏远地区蕴含丰富的油气资源,普遍井深超过5 000 m,但是这些地区道路条件复杂,拖装连续管作业机无法顺利达到井场,而普通车载式连续管作业机由于底盘车结构的限制,最大容量无法突破5 000 m(φ50.8 mm连续管),为此,开发了LG450/50-6500车载式连续管作业机。该作业机可适应川渝地区复杂的道路条件,并满足该地区页岩气等油气井作业需求。滚筒车底盘采用框架式大梁结构,滚筒车实际承载能力61 t,其框架尺寸可适应外缘直径3 760 mm,内宽2 200 mm的滚筒安装要求,满足6 500 m连续管(φ50.8 mm)的装载需求。注入头最大提升力450 kN,可满足6500 m连续管(φ50.8 mm)钻磨、压裂、冲洗井以及测井等不同类型作业要求。研究内容可为连续管作业机的应用和结构优化提供参考。     

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...     

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。     

一体化连续管作业机的研制及应用

为了解决连续管作业机安装和拆卸耗时较长的问题,研制了LG180/38-2600一体化连续管作业机。该作业机主车由底盘车、控制室、滚筒、软管滚筒、液压传动与控制系统、注入头、导向器和防喷盒等组成,采用双车一体化设计,适合通井、洗井一体化快速作业,具备良好的运移性能和现场作业适应性能。现场应用结果表明,该作业机连续管起下的最低速度稳定在0.1 m/min以内,最大解卡拉力达到300 kN,不仅实现了单车年作业次数第一,而且创造了良好的经济效益,达到了降本增效,降低劳动强度的目的。     

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。     

连续油管及其作业机

连续油管及其作业机陈谱（华北石油管理局钻井工艺研究所）从６０年代起国外逐渐发展起来的连续油管是盘绕在一个大滚筒上的一整根油管，可以连续地下入或起出油井。它比单根油管有很多优点：节省时间，使用方便，没有接头漏失，减少地层污染和安全等。随着技术的发展和使...     

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。     

恒同轴于井口的连续管作业机设计

目前现场使用的连续管作业机一般采用鹅颈管变向,连续管注入与起升1次要经过6次正反弯曲变形,影响了连续管的使用寿命。为此,设计了一种恒同轴于井口的连续管作业机。这种作业机通过滚筒轴向滑移结构和径向滑移结构实现连续管从滚筒上释放出便直接恒同轴于井口进入井眼,有效减少经过鹅颈管的多余变向。另外,还设计了液压自升式支承底座,实现滚筒自行举升,避免使用吊车起吊,增加连续管注入与起升的稳定性,节约作业成本。     

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。     

先进的连续油管控制系统

目前正盛行以Cyberbase工作站为其控制系统的地面连续油管钻机。这种钻机控制系统包括分布式信息输入输出 (I/O)和可编程逻辑控制(PLC)网络系统、人机界面、数据采集和测井功能。这种控制系统特别适用于数字化控制、自动化钻井、起下钻及安全停机作业。它的设计优势包括降低钻井成本、减轻钻机重量、减少起下钻时间及促进操作中的人工自动化     

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。     

连续管管-管对接自动焊技术研究

为了提高连续管管-管对接焊的焊缝性能,得到高质量的对接焊缝,在分析连续管管-管对接焊方法及特点的基础上,对钨极、保护气体以及填充材料的选用原则和焊前准备工作做了简单介绍,并结合连续管自身特点和焊接工艺,提出了采用多层多道焊控制线能量、层间温度,加速冷却及热处理等措施,达到焊缝晶粒细化、改善焊接接头性能的目的。最后指出,目前国内连续油管的对接自动焊技术仍不成熟,还需要继续加大研究,不断完善。     

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。     

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。     

连续管作业机滚筒液压传动系统方案设计

为进一步提高连续管作业机滚筒的性能,使滚筒能更好地与注入头进行协同工作,满足各种作业工况要求(尤其对于橇装设备及超深井复杂作业),对滚筒液压传动系统方案进行研究。通过分析滚筒工况,对3种滚筒液压传动系统方案进行对比分析,得出最优方案并进行试验验证。现场应用情况表明,所采用的方案能满足作业时的多种控制要求及各种作业工况,操作简单、安全可靠,进一步提升连续管作业机性能。     

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。     

连续油管力学性能研究进展

连续油管以其不同于常规钻杆、油管的材质和作业工艺与装备,有着不可替代的优势,使其在钻井、采油等应用领域得到了飞速发展,与连续油管作业工艺相关的力学问题的研究也在迅速跟进。连续油管具有管径小、挠性好、成本低、效率高等显著优点和摩擦损失大、刚度低、需反复进行塑性弯曲等缺点,为了能在充分发挥其优势的前提下将损失降到最低,人们在连续油管的失效研究方面进行了不懈的努力。文章概述了近十年来国内外关于连续油管的力学性能、失效机理等方面的研究进展,并提出了需要进一步深入研究的课题。