连续油管应用调研.docx
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连续油管应用调研
连续油管应用调研
2012年12月20日
目录
连续油管发展概况1
应用现状7
一、国外应用现状7
1、常规的作业项目稳步发展7
2、新开发的作业项目迅速增加7
二、国内应用现状8
应用实例12
一、钻井12
1、加拿大欠平衡连续油管钻井13
2、英国连续油管钻水平井16
3、澳大利亚欠平衡连续油管定向钻井16
4、美国连续油管钻井17
5、法国连续油管钻井20
6、小井眼连续油管钻井20
二、作为完井管柱20
1、美国Oklahoma和Alaska油田实例21
2、加拿大Nowsco公司气井实例21
3、NorthSeaLeman油田实例21
三、压裂、酸化22
1、Enron气井连续油管多层压裂实例22
2、东德克萨斯州连续油管压裂实例24
3、GreggLake10-27-52-26W5井连续油管侧钻酸化实例25
4、KUSHK-2井酸化实例25
5、M75—H水平井连续油管酸化实例26
6、M50水平井连续油管酸化实例27
7、M38H水平井连续油管酸化实例28
8、西南油气田连续油管水力喷射逐层压裂实例29
四、排液29
1、FS801井实例29
2、大港油田实例30
五、油气井测试31
1、连续油管用于水平井生产测井31
2、同心连续油管中途测试31
3、井下实时测量32
六、采油采气32
1、张13井连续油管深井排水采气32
2、云和11井排水采气34
3、连续油管用作小井眼抽油井的连续抽油杆系统34
4、连续油管+射流泵抽油系统34
七、修井35
1、冲砂、洗井36
2、钻磨、切割44
3、用连续油管打捞落鱼47
4、用连续油管压井47
5、连续油管振动解堵48
6、利用连续油管找漏找窜和分层挤注49
八、用作输油管线49
九、集输管线解堵49
连续油管发展概况
连续油管（CoiledTubing，简称CT）又称挠性油管、盘管或柔管。
相对于用螺纹连接的常规油管而言，连续油管（CT）是卷绕在卷筒上拉直后直接下井的长油管。
连续油管作业最初用于下入生产油管内完成特定的修井作业（如洗井、打捞等）。
到上世纪90年代，连续油管作业装置己被誉为“万能作业设备”，广泛应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业，在油气田勘探与开发中发挥越来越重要的作用。
连续油管是一项正在引起油气工业界高度重视的新技术。
典型的连续油管长达7620m，是一根连续管状的高强度、低碳合金钢（杨氏模量203.8GPa，屈服强度492.0～632.2MPa）连续管柱。
传统的油气井钻井作业中，操作者要使用平均长度为9m多的钻杆一节一节地连接起来并通过井架支撑。
使用连续油管则可将绕在（
3180mm卷筒上的连续管柱连续地从井中下入和起出。
与常规技术相比，连续油管技术经济实用且作业效率高，在油气工业中已获得广泛认可。
现代连续油管技术源于第二次世界大战期间盟军的“PLUTO”计划。
该计划完成后，盟军在英国和法国之间铺设了一条穿越英吉利海峡、总长近49000m的海底输油管道。
这条输油管道共由23条管线组成，其中17条为缠绕在若干个直径为12m滚筒上的铅质管线；另外6条是内径为76.2mm、由数根6m长的管节对缝焊接而成的钢管。
40年代后期，连续油管的发明专利已开始相继发布。
现代连续油管作业技术迄今己有30多年的历史，其发展过程大致可分为三个阶段，即：
60年代初至70年代初的初期快速发展阶段、70年代初至80年代的发展“停滞”阶段和80年代以后的扩大发展阶段。
（1）初期快速发展阶段
1962年，美国加里福尼亚石油（CaliforniaOil）公司和波纹石油工具（BowenOilTools）公司联合研制了第一台连续油管轻便修井装置，所用连续油管外径为33.4mm，主要用于墨西哥海湾油、气井的冲砂洗井作业。
由于连续油管作业技术从一开始投入使用便显示了其诸如不需上卸扣、接单根，从而可节省起下油管的时间，并可连续向井下循环液体，减少对地层的伤害等优点，连续油管作业技术在60年代初至70年代初得到迅速发展，在油、气田生产中的应用不断扩大。
1964年，美国布朗石油工具公司（BrownToolsCo.）建立了连续油管生产线，生产外径为19.05mm的连续油管，此后不久又开始生产外径为25.4mm的连续油管。
波纹公司于1967年建立了连续油管生产线，主要生产外径为12.7mm和19.05mm的连续油管。
到了70年代初，又开始生产外径为25.4mm的连续油管。
西南管材公司（SouthwestenPipeInc.）于1969年开始生产连续油管，采用屈服强度为345-379MPa的钢板，并改进制造工艺，从各个方面提高了连续油管的性能。
在连续油管的发展过程中，其应用装备也随着不断发展和完善。
继第一台连续油管轻便修井装置之后，1964年，布朗石油工具公司和埃索（ESSO）石油公司共同研制出一种修井用注入头，使用的连续油管外径为19.05mm，用于陆上和海上油井清砂作业。
1967年，波纹石油工具公司研制出12台“5M”型连续油管作业机，使用外径为12.7mm的连续油管，其提升能力为22.3kN。
1968年，波纹石油工具公司又开发出“8M”型连续油管作业机，使用外径为19.05mm的连续油管，其提升能力为35.6kN。
至70年代初，已有200多台连续油管作业机广泛用于油、气井的清砂和注氮作业。
1964-1967年，油、气工业用连续油管外径为19.05-25.4mm，1967年至70年代初则主要使用外径为12.7-25.4mm的连续油管。
这一期间，连续油管主要用于浅井作业。
（2）发展“停滞”阶段
20世纪70年代初，人们将外径为25.4mm的连续油管从常规浅井的冲砂和喷射作业扩大应用到深井作业，但由于当时连续油管的材料强度（屈服强度为345—379MPa）及其直焊缝强度不能满足重复循环及深井作业时所需要的高轴向载荷要求，连续油管在深井中无法得到成功应用。
进入70年代后，由于连续油管焊缝失效、设备故障及井下连续油管作业事故增多等多种综合因素，人们开始对连续油管作业技术的可靠性及安全性持怀疑态度，连续油管作业技术的发展受到严重阻碍。
70年代是连续油管技术发展史上的“灰色岁月”，但到了70年代末至80年代初，美国连续油管作业机的制造厂商开始针对其设备在现场的应用情况，着重在连续油管作业设计和制造上进行技术改进，进而提高了设备的性能，扩大了连续油管作业机的适用管径范围，并大大降低了设备的失效率。
与此同时，美国连续油管制造厂商也开始投入力量改进连续油管制造技术，并于1978年开发出外径31.75mm的连续油管。
（3）扩大发展阶段
进入20世纪80年代后，连续油管作业技术出现了新的转机。
随着钢材材质和管材制造技术的改进，以及连续油管作业设备性能的不断更新，各连续油管制造厂商抓紧时机，不断开发新的连续油管投入市场应用。
1980年，开始采用屈服强度为482.3MPa的钢板轧制连续油管，明显地改善了连续油管的性能。
1983年，在阿拉斯加，连续油管开始被用于挤注水泥作业。
到了80年代中期，连续油管己被应用于各类泵送作业、输送井下工具及替换生产管柱，各连续油管制造厂商致力于较大直径连续油管的开发。
80年代后期，外径为38.1mm和44.5mm的连续油管相继问世。
进入20世纪90年代后，连续油管作业技术发展迅速，连续油管作业已涉及所有常规修井作业领域，并向更广、更复杂的应用领域扩展。
至1993年底，全世界在用的连续油管作业机数量已达561台，连续油管的年消耗量达426万米，连续油管的最大作业深度达7125m，并且更大直径的连续油管不断问世。
1990年，外径为50.8mm的连续油管投入完井作业；1992年1月，外径为60.3mm的连续油管问世；1993年，外径为88.9mm的连续油管已用于深井试油；1994年，连续油管的最大直径已达114.3mm。
至今，连续油管作业已涉及钻井、完井、试油、采油、修井和集输等多个作业领域。
1992年初，美国石油学会开始编制“连续油管作业和应用”作为API的推荐作法，以宣传和规范有关连续油管的工程、设计、制造、配套、安装、试验及操作。
目前，世界上几大主要连续油管与连续油管作业机的制造厂商均集中在美国，它们是精密油管技术公司（PrecisionTubeTechnology）、优质油管公司（QualityTubingInc）和西南管材公司（SouthwestenPipeInc）三大连续油管制造公司及Bowen，HydraRig（1991年与Drexel公司合并）和Otis等连续油管作业机制造公司。
常用的连续油管性能参数如表1-1。
表1-1常用的连续油管性能参数
外径
mm
壁厚
mm
内径
mm
单位重量
kg
最大载荷
kN
屈服强度
MPa
试验压力
MPa
爆破极限
MPa
25.4
1.702
22
1.024
58.9
48.6
60.8
25.4
1.905
21.59
1.103
65.8
54.8
68.5
25.4
2.21
20.99
1.262
76
64.1
80.1
25.4
2.413
20.57
1.366
82.5
70.2
87.8
25.4
2.591
20.22
1.455
87.4
74.9
93.6
25.4
2.769
19.86
1.543
93
80.3
100.3
31.75
1.905
27.94
1.400
83.5
43.8
54.8
31.75
2.21
27.33
1.609
96.6
51.2
64.1
31.75
2.413
26.92
1.744
105.2
56.2
70.2
31.75
2.591
26.57
1.860
111.6
59.9
74.9
31.75
2.769
26.21
1.976
118.9
64.2
80.3
31.75
3.175
25.4
2.241
133.2
72.8
91.1
31.75
3.404
24.94
2.377
143.2
79
98.8
31.75
3.962
23.83
2.738
162.7
91.4
107.3
38.1
2.413
33.27
2.212
128
46.8
58.5
38.1
2.591
32.92
2.265
135.8
49.9
62.4
38.1
2.769
3.55
2.409
144.8
53.5
66.9
外径
mm
壁厚
mm
内径
mm
单位重量
kg
最大载荷
kN
屈服强度
MPa
试验压力
MPa
爆破极限
MPa
38.1
3.175
31.75
2.732
162.7
61.2
76.5
38.1
3.404
31.29
2.909
175.2
65.8
82.3
38.1
3.962
30.18
3.341
199.8
76.1
95.2
44.45
2.769
38.92
2.842
170.8
45.9
57.3
44.45
3.175
38.1
3.259
192.1
52
65
44.45
3.404
37.64
3.442
207.1
56.4
70.6
44.45
3.962
36.53
3.959
236.5
65.3
81.6
50.8
2.769
45.263
3.275
205.7
482.3
39.9
62.1
50.8
3.175
44.45
3.725
233.7
482.3
46.1
72.3
50.8
3.404
43.993
3.975
249.4
482.3
49.6
77.9
50.8
3.962
42.875
4.572
287
482.3
57.9
92.1
50.8
4.775
41.250
5.414
340
482.3
70.3
113.1
50.8
5.516
40.488
5.798
363.9
482.3
75.6
123.1
50.8
2.769
45.263
3.275
235
591.2
45.8
69.9
50.8
3.175
44.450
3.725
267.1
551.2
52.4
81.3
50.8
3.404
43.993
3.975
285
551.2
56.5
87.7
50.8
3.962
42.875
4.572
327.9
551.2
66.1
103.7
50.8
4.775
41.250
5.414
388.3
551.2
80.6
127.2
50.8
5.156
40.488
5.798
415.8
551.2
86.8
138.5
60.3
2.769
54.788
3.927
246.3
481.3
33.8
51.9
60.3
3.175
53.975
4.470
280.5
481.3
38.6
60.3
60.3
3.404
53.518
4.773
29.5
481.3
41.3
65
60.3
3.962
52.400
5.502
345.3
482.3
48.9
76.8
60.3
4.775
50.775
6.535
410
482.3
59.3
94.2
60.3
5.156
50.013
7.008
439.8
482.3
64.1
102.4
外径
mm
壁厚
mm
内径
mm
单位重量
kg
最大载荷
kN
屈服强度
MPa
试验压力
MPa
爆破极限
MPa
60.3
2.769
54.788
3.926
281.5
551.2
38.6
58.4
60.3
3.175
53.975
4.470
320.6
551.2
44.1
67.9
60.3
3.404
53.518
4.773
342.3
551.2
47.5
73.2
60.3
3.962
52.400
5.502
394.6
551.2
55.8
86.4
60.3
4.775
50.775
6.535
468.7
551.2
67.5
105.9
60.3
5.156
50.013
7.008
502.6
551.2
73
118.2
73
3.175
66.675
5.463
342.8
482.3
31.7
49.4
73
3.404
66.218
5.838
366.3
482.3
34.5
53.3
73
3.962
65.100
6.741
423.1
482.3
39.9
62.8
73
4.775
63.475
8.029
503.8
482.3
48.9
76.9
73
5.156
62.713
8.621
541
482.3
53.1
83.6
73
3.175
66.675
5.463
391.8
551.2
36.5
55.6
73
3.404
66.218
5.838
418.7
591.2
39.3
59.9
73
3.962
65.100
6.741
483.5
591.2
46.2
70.7
73
4.775
63.475
8.029
575.8
551.2
55.8
86.5
73
5.156
62.713
8.621
618.3
551.2
60.6
94.1
88.9
3.175
82.55
6.706
420.8
482.3
26.45
39.37
88.9
3.404
82.093
7.168
449.9
482.3
28.4
42.2
88.9
3.962
80.975
8.291
520.3
482.3
32.3
49.1
88.9
4.775
79.350
9.896
621
482.3
40.3
59.2
88.9
3.175
82.55
6.706
481
551.2
30.2
44.3
88.9
3.404
82.093
7.168
514.2
551.2
32.5
47.5
88.9
3.962
80.975
8.291
594.6
551.2
38.0
55.3
88.9
4.775
79.350
9.896
709.8
551.2
46.1
66.6
应用现状
一、国外应用现状
进入20世纪90年代后，连续油管作业技术向更多的领域推广应用。
连续油管常规的作业项目稳步发展，新开发的作业项目迅速增加。
在美国普拉德霍湾油田西部作业区，每年使用连续油管作业超过1000井次，其中包括油井打捞、清洗、安装可膨胀式封隔器和桥塞、挤注水泥、测井、注氮举升和喷射泵操作等作业。
在北海Magnus油田，1990年连续油管仅用于注氮举升作业，到了1993年，该油田的连续油管作业项目己扩展到诸如负压射孔和过油管射孔、磨铣积垢、打水泥塞封堵层段及封堵报废井、洗井等七种项目，作业项目比1990年增加了7倍，作业次数仅1991年就是1990年的4倍。
1、常规的作业项目稳步发展
作为主要常规作业项目的连续油管注氮、洗井和注酸共占连续油管作业量的75%，其中仅洗井一项就占总作业量的58%。
在加拿大和美国，仅在1992年安装的连续油管就达700条。
自1991年起，连续油管用作速度管柱的设计及安装长度就己超过6096m。
2、新开发的作业项目迅速增加
1991年1月，法国Elf公司在巴黎盆地用连续油管对现有一口直井进行第二次钻井加深试验成功。
同年，美国Oryx公司在得克萨斯用连续油管侧钻水平井试验成功。
至1993年，全世界共用连续油管打出37口试验井，其中41%是侧钻水平井，27%为垂直加深井，32%是新钻井。
1995年，Ensco公司在荷兰东部Dalen气田采用连续油管欠平衡钻井工艺钻水平井获得成功，极大地推动了连续油管钻井技术的发展。
1992年后期，在普拉德霍湾油田西部作业区，用装有可缠绕式气举阀、外径为60.3mm的连续油管对一口油井进行气举完井作业成功，开创了连续油管可缠绕式气举完井作业的先例。
1992年，一根长为1524m、外径为88.9mm的连续油管被安装在路易斯安那州的水深为23m的近海油田用作输送管线。
此后，又在墨西哥湾及其它地区安装了几条类似的管线。
到目前为止，用于生产油管的连续油管已有（
44.45mm，
50.8mm，
60.3mm，
73mm、和
88.9mm等5种，并且随着水平井和大斜度井技术的发展，连续油管己成为油田作业中运送井下工具和水平井测井不可多得的理想工具。
为了加强连续油管技术应用的基础理论和工艺研究，美国石油学会每隔两年都要举行一次连续油管技术应用成果发布会。
二、国内应用现状
我国引进和利用连续油管作业技术始于70年代，1977年，我国引进了第一台波纹公司生产的连续油管作业机，在四川油田开始利用连续油管进行气井小型酸化、注氮排残酸、气举降液、冲砂、清蜡等一些简单作业，累计进行数百口井的应用试验，取得了明显效果，积累了初步的经验，随后在全国各油田推广应用。
目前，据不完全统计，国内共有引进的连续油管作业机21台，主要分布在四川、大庆、长庆、胜利、华北、中原、吉林、新疆、辽河、吐哈、大港、河南和克拉玛依等油田，详细分布见下表2-1。
四川、辽河、华北自引进连续油管以来累计作业井次均己超过1000井次。
大庆油田自1985年引进连续油管作业装置以来，共在百余口井中进行了修井等多种井下作业，主要用于气举、清蜡、洗井、冲砂、挤水泥封堵和钻水泥塞等。
吐哈油田自1993年引进连续油管作业机以来，作业井次达40～60井次，用连续油管进行测井的最大井深已达到4300m。
表2-1国内陆上油田连续油管作业分布表
油田单位
数量
（台）
作业工艺
引进时间
作业井次
（累计）
长庆井下
技术作业处
1
冲砂、打捞、气举助排（排液）
1993
32
吐哈井下
技术作业公司
2
洗井、气举助排、压裂井冲砂、解堵解卡
1993、2002
40-60
四川井下
技术作业公司
3
冲砂、气举排液、钻磨、酸化解堵
1977、1998
1000多
吉林井下
技术作业公司
1
通井、冲砂洗井、带压洗井、气举、压裂解卡、振动解堵
1995
92
大庆试油试采公司
2
替喷、气举、氮气排液、洗
井、冲砂解卡、解除蜡堵蜡
卡
1985、2002
309
辽河沈阳
工程技术处
3
解堵和清蜡
1985、1987、1991
1000多
新疆准东石油技术有限公司
1
气举诱喷、求产、冲砂解卡
1993
81
华北井下
作业技术公司
3
气举排液、求产
1985、1998、2000
1000左右
克拉玛依
试油处
1
2004
大港油田
井下作业公司
1
酸化解堵、热洗解堵、解卡、液氮排液诱喷、冲砂
1994
131
胜利油田
1
很少用
南阳油田
1
冲砂、解堵、排液
1992
30多
中原油田
1
洗井
1988
70-100
合计
21
3000多
长庆油田连续油管设备于1993年5月从加拿大瑞邦公司引进，管径1
in，油管长度4200m，工作压力34.5MPa。
现在由长庆勘探局井下作业公司使用，主要应用在：
（1）气举排液
长庆油田地处鄂尔多斯盆地，地理环境特殊、地质结构复杂、地层压力系数低，给油气井完井带来很大困难，突出表现为压裂和酸化后的排液工作非常困难，容易使液体倒灌而淹没和污染产层。
采用人工助排方法排液，排液效率低、施工周期长、危险性大。
采用连续油管工艺技术进行油气井的气举排液，其突出优点为效率高、施工速度快、安全、工艺简单、产层污染小。
2000—2002年长庆油田应用连续油管工艺技术进行了25口井的气举排液施工。
（2）冲砂解卡
利用连续油管设备进行冲砂作业，不但经济、操作简单，而且可以解决用常规修井作业无法解决的问题。
2000年，坪49-010井压裂施工造成砂卡，油管内砂柱高度达500余米，用700型压裂车多次正反循环冲洗均无任何效果，后来利用连续油管设备进行冲砂三个小时，成功地解决了该井的砂卡问题。
（3）打捞作业
利用连续油管设备进行井下打捞，只需在连续油管下端连接一套相应的专用工具即可。
1993年陕58井由于在施工中电缆拉断，造成加重杆及下井工具卡在油管内的事故。
若采用常规方法处理，不但施工周期长、成本高、劳动强度大，还有可能使井下情况进一步复杂。
后来采用连续油管设备进行井下打捞作
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