【正文】 臺“ 5M” 型連續(xù)油管作業(yè)機，使用外徑為 的連續(xù)油管，其提升能力為 。 1968 年，波紋石油工具公司又開發(fā)出 “ 8M” 型連續(xù)油管作業(yè)機，使用外徑為 的連續(xù)油管，其提升能力為 。至 70 年代初，已有 200 多臺連續(xù)油管作業(yè)機廣泛用于油、氣井的清砂和注氮作業(yè)。19641967 年，油、氣工業(yè)用連續(xù)油管外徑為 19. 05～ ,1967 年至 70年代初則主要使用 外徑為 ～ 。這一期間，連續(xù)油管主要用于淺井作業(yè)。 (2)發(fā)展 “ 停滯 ” 階段 70 年代初，人們將外徑為 的連續(xù)油管從常規(guī)淺井的沖砂和噴射作業(yè)擴大應用到深井作業(yè)，但由于當時連續(xù)油管的材料強度 (屈服強度為345～ 379MPa)及其直焊縫強度不能滿足重復循環(huán)及深井作業(yè)時所需要的高軸向載荷要求，連續(xù)油管在深井中無法得到成功應用。進入 70 年代后，由于連續(xù)油管焊縫失效、設(shè)備故障及井下連續(xù)油管作業(yè)事故增多等多種綜合因素，人們開始對連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)的可靠性及安全性持懷疑態(tài)度 ，連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)的發(fā)展受到嚴重阻礙。 70 年代是連續(xù)油管技術(shù)發(fā)展史上的 “ 灰色歲月 ” ，但到了 70 年代末至80 年代初，美國連續(xù)油管作業(yè)機的制造廠商開始針對其設(shè)備在現(xiàn)場的應用情況，著重在連續(xù)油管作業(yè)設(shè)計和制造上進行技術(shù)改進，進而提高了設(shè)備的性能，擴大了連續(xù)油管作業(yè)機的適用管徑范圍，并大大降低了設(shè)備的失效率。與此同時，美國連續(xù)油管制造廠商也開始投入力量改進連續(xù)油管制造技術(shù)，并于 1978 年開發(fā)出外徑 。的連續(xù)油管。 (3)擴大發(fā)展階段 進入 80 年代后，連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)出現(xiàn)了新的轉(zhuǎn)機 。隨著鋼材材質(zhì)和管材制造技術(shù)的改進，以及連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備性能的不斷更新，各連續(xù)油管制造廠商抓緊時機，不斷開發(fā)出新的連續(xù)油管投入市場應用。 1980 年，前 言 3 開始采用屈服強度為 的鋼板軋制連續(xù)油管，明顯地改善了連續(xù)油管的性能。 1983 年 ， 在阿拉斯加，連續(xù)油管開始被用于擠注水泥作業(yè)。到了 80 年代中期，連續(xù)油管己被應用于各類泵送作業(yè)、輸送井下工具及替換生產(chǎn)管柱，各連續(xù)油管制造廠商致力于較大直徑連續(xù)油管的開發(fā)。 80 年代后期，外徑為 。 進入 90 年代后，連續(xù)油管 作業(yè)技術(shù)發(fā)展迅速，連續(xù)油管作業(yè)已涉及所有常規(guī)修井作業(yè)領(lǐng)域，并向更廣、更復雜的應用領(lǐng)域擴展。至 1993 年底，全世界在用的連續(xù)油管作業(yè)機數(shù)量己達 561 臺，連續(xù)油管的年消耗量達 426萬米，連續(xù)油管的最大作業(yè)深度達 7125m，并且更大直徑的連續(xù)油管不斷問世。 1990 年，外徑為 ； 1992 年 1 月，外徑為 的連續(xù)油管問世 ； 1993 年，外徑為 的連續(xù)油管已用于深井試油 ； 1994 年，連續(xù)油管的最大直徑己達 。 至今，連續(xù)油管作業(yè)已涉及鉆井、完井、試油 、采油、修并和集輸?shù)榷鄠€作業(yè)領(lǐng)域。 1992 年初，美國石油學會開始編制 “ 連續(xù)油管作業(yè)和應用 ”作為 API 的推薦作法，以宣傳和規(guī)范有關(guān)連續(xù)油管的工程、設(shè)計、制造、配套、安裝、試驗及操作。 目前，世界上幾大主要連續(xù)油管與連續(xù)油管作業(yè)機的制造廠商均集中在美國，它們是精密油管技術(shù)公司 (Precision Tube Technology)、優(yōu)質(zhì)油管公司 (Quality Tubing Inc)和西南管材公司 (Southwesten Pipe Inc)三大連續(xù)油管制造公司及 Bowen, Hydra Rig(1991 年與 Drexel 公司合并 )和 Otis 等連續(xù)油管作業(yè)機制造公司。 國內(nèi)外應用概況 國外現(xiàn)狀 連續(xù)油管鉆井技術(shù)是 90 年代國外大力研究和發(fā)展的熱門鉆井技術(shù)之一。但是連續(xù)油管鉆井并不是新的鉆井概念 ， 早在 1976 年 ,加拿大的 Flex Tube公司就使用φ 60 連續(xù)油管作為鉆柱在加拿大 Alberta 東南部地區(qū)鉆淺氣井。由于當時用的是以對接焊方式將常規(guī)油管焊接成的連續(xù)油管 ， 其強度和可靠性差 ,限制了它的應用。 1991 年 ,ELF 公司首次使用新研制的連續(xù)油管在巴黎盆地鉆井取得成功 ,并證實了它的可行性。此后 ,連續(xù)油管鉆井便逐 漸增多 ,其技術(shù)上的發(fā)展也大大加快。 前 言 4 為了提高連續(xù)油管鉆井的能力和應用 ,過去 10 年間 ,不少公司還投入巨資研究和開發(fā)連續(xù)油管鉆井技術(shù)及其裝備 ,并取得了巨大成就。目前國外已研制出高強度的大直徑 (φ 89 或φ 127)連續(xù)油管、小直徑鉆井液馬達及高扭矩定向鉆井工具等連續(xù)油管鉆井井下鉆具組合工具。這些新技術(shù)的開發(fā)和應用 ,大大加快了連續(xù)油管鉆井的應用。 連續(xù)油管鉆井對小直徑淺直井、定向井和水平井都適合。其應用范圍包括 :新的淺直井、定向井和水平井 ,老井加深、側(cè)鉆 ,過油管鉆井 ,產(chǎn)層取心以及完井鉆井等。連續(xù)油管鉆井的另一個用途是 欠平衡鉆井 ,而且在此領(lǐng)域有著巨大的潛在市場。對于裂縫性壓力遞減儲層和酸氣井 ,用連續(xù)油管鉆機進行欠平衡鉆井最為理想、有效。用連續(xù)油管鉆機進行鉆井的最大優(yōu)點是井控安全 ,操作簡便靈活 ,不接單根 ,不必壓井就可以進行換鉆頭和起下鉆作業(yè)。連續(xù)油管鉆井深度目前已達到 3000m 左右 ,過油管側(cè)鉆的深度已達到 5000m[3]。 目前世界上研究和應用連續(xù)油管鉆井技術(shù)的公司大都集中在歐、美地區(qū)的一些發(fā)達國家 ,如美國、法國、加拿大和委內(nèi)瑞拉等。美國是目前應用連續(xù)油管鉆井最多且技術(shù)領(lǐng)先的國家。美國從 1994 年起就開始在其 Pruhole 灣油田東部地區(qū)全面實施連續(xù)油管鉆井計劃。目前在美國 Alberta 南部地區(qū) ,用連續(xù)油管鉆機鉆井的數(shù)量已占該地區(qū)所有開鉆井數(shù)量的 10%以上。北海油田用連續(xù)鉆機鉆井更為普遍。 國外的連續(xù)油管技術(shù)已得到了較廣泛的應用 ， 以美國普拉得霍灣西部作業(yè)區(qū)為例 ,每年使用連續(xù)油管作業(yè)超過 1000 井次。現(xiàn)在全世界連續(xù)油管的年耗量近 500104m， 井下作業(yè)量以每年 25%的速度增加。世界上主要的連續(xù)油管制造廠商均集中在美國 ， 它們是精密油管技術(shù)公司、優(yōu)質(zhì)油管公司和西南管材公司。連續(xù)油管的直徑從 ～ 共有 100 多種 規(guī)格 ； 屈服強度為 ～ ， 可以滿足不同作業(yè)需要 。單根長度可達 9000m。連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備作業(yè)車的數(shù)量已達到 600 多臺 ， 并且每年以 20%的速度增長 ，它們是由美國 HULLIBUTON 公司、 BOVEN 工具公司、 CVDD 公司、加拿大和俄羅斯的一些公司生產(chǎn) ,這些作業(yè)車集氣、液、電一體化 ,自動化程度高、可靠性好 ， 能完成多種作業(yè) [4]。 國內(nèi)現(xiàn)狀 1985 年以來 ， 國內(nèi)陸上各油田共引進連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備 20 多臺 ， 主要分布在大慶、勝利、中原、河南、大港、遼河、新疆等油田。大慶油田、塔前 言 5 里木油田、吐哈 油田利用連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)進行了氣舉、清蠟、洗井、沖砂、測井、擠水泥作業(yè) ， 成功地解決了油田生產(chǎn)中的一些特殊難題 ， 取得了良好的效果 ,但與國外相比 ， 作業(yè)設(shè)備的利用率還比較低。（見表 ） 連續(xù)油管技術(shù)和裝備在國內(nèi)的應用主要局限于直井的簡單作業(yè) ， 應用情況有好有差 ， 但總體應用情況不如人意 ， 沒有反應和顯示此項技術(shù)的真實水平和特點 ， 其主要原因是 ： 每臺 (套 )設(shè)備年作業(yè)能力 100~120 井次 ， 實際平均年作業(yè)量不到 40 井次 ；大部分油田配套工具不完善 ， 使得應用的作業(yè)工藝少 ， 有些油田適合連續(xù)油管作業(yè)的井次少 ， 作業(yè)成本比較高 。各 油田在作業(yè)工藝的開發(fā)上發(fā)展不均衡 ， 表 國內(nèi)陸上油田連續(xù)油管作業(yè)分布表 油田單位 數(shù)量（臺） 作業(yè)工藝 引進時間 作業(yè)井次（累計） 長慶井下 技術(shù)作業(yè)處 1 沖砂、打撈、氣舉助排（排液） 土哈井下 技術(shù)作業(yè)公司 2 洗井、氣舉排液鉆磨、酸化解堵 四川井下 技術(shù)作業(yè)公司 吉林井下 技術(shù)作業(yè)公司 3 通井、沖砂洗井 大慶試油 試采公司 1 替噴、氣舉、氮氣排液、洗井、沖砂解卡、解除蠟堵蠟卡 遼河沈陽 工程技術(shù)處 2 198 198 1991 新疆準東石油技術(shù)有 限公司 3 華北井下 作業(yè)技術(shù)公司 1 克拉瑪依 試油處 3 大港油田 井下作業(yè)公司 1 勝利油田 1 南陽油田 1 中原油田 1 合 計 21 前 言 6 使得整體應用水平一般 ， 有待于研究開發(fā)新的作業(yè)工藝及工具 ， 解決各油田存在的作業(yè)難題 ； 設(shè)備動力下降 、 液路系統(tǒng)內(nèi)漏 !配件供應不及時 ，使得作業(yè)效率下降 ； 采油廠按照連續(xù)油管作業(yè)成本和通常的利潤支付作業(yè)費用 ， 未考 慮用常規(guī)作業(yè)的高額費用和施工周期長對原油產(chǎn)量造成的影響 ，大大地減少了連續(xù)油管作業(yè)的利潤 和積極性 ， 同時也降低了采油廠的綜合經(jīng)濟效益 ； 宣傳力度不夠 ， 對此項技術(shù)的特點和優(yōu)勢的認識不到位 。 現(xiàn)場使用中遇到的主要問題有 [5]： 連續(xù)油管被腐蝕或銹蝕現(xiàn)象嚴重。連續(xù)油管表面有砂眼、凹坑、劃痕或連續(xù)油管泄漏。連續(xù)油管被卡斷或拉斷。連續(xù)油管被皺折或癟脹。作業(yè)車底盤離合器斷裂。注入頭驅(qū)動主軸被折斷或鏈條張緊軸被折斷。注入頭的鏈條被損壞。排管器離合器的摩擦片失效。液壓系統(tǒng)故障。深度指示位置不準確。 國內(nèi)外研究概況 為了推廣應用好連續(xù)油管，有效地解決連油管在使用中出現(xiàn)的故障。三十多年，國內(nèi)外專家學者對 連續(xù)油管進行了大量的試驗和研究，取得了許多有益的進展。在現(xiàn)場實踐和實驗觀察的基礎(chǔ)上，總結(jié)歸納出部分力學分析計算模型，同時也研制出適應連續(xù)油管作用的井下工具。 自連續(xù)油管問世以來，國外就對連續(xù)油管進行了研究。六十年代到七十年代末，主要研究連續(xù)油管的物理機械性能，并研制了不同尺寸、屈服強度的連續(xù)油管。從七十年代末到八十年代初，連續(xù)油管制造商對連續(xù)油管的牽引起下和卷繞設(shè)備的設(shè)計及操作規(guī)范做了許多改進，改善了地面設(shè)備的性能和可靠性，顯著地降低了設(shè)備的損壞率。八十年代制造商對連續(xù)油管加工工藝及熱處理進行研究，提高了連 續(xù)油管的疲勞強度和使用壽命。 八十年代后期至九十年代，國外一些連續(xù)油管制造商為了了解和模擬連續(xù)油管在循環(huán)負荷和各類型應力下的物理機械性能，進行大量研究和試驗工作，建立了連續(xù)油管壽命預測計算機模型，可以較好預測連續(xù)油管的疲勞壽命，如美國 Stewart amp。 Stevenson 公司開發(fā)出“連續(xù)油管疲勞試驗裝置”。國外開發(fā)了“連續(xù)油管強度狀態(tài)實時監(jiān)測器”，可隨時了解連續(xù)油管的損害狀況。大多數(shù)連續(xù)油管作業(yè)服務(wù)公司都有計算程序來模擬連續(xù)油管下入井筒后在各種軸向壓載下的幾何形狀和受力狀況，用該程序預先分析連續(xù)油管進入水平段的可行長度。近幾年來，國外專家學者不斷研究連續(xù)油管在作業(yè)時的抗內(nèi)前 言 7 外擠壓力、摩阻力、轉(zhuǎn)輸至井底的松馳力等問題，建立了其抗外擠壓力的理論模型、預測小橢園度 (≤ 3%)連續(xù)油管抗外擠壓力值的理論模型、在井中彎曲度的力學模型，設(shè)計出連續(xù)油管應用于水平井的計算機模型 (CIRCA)等。 有關(guān)連續(xù)油管在作業(yè)時的摩阻分析、疲勞壽命及破壞機理的研究，更為國外專家學者所重視。在美國休斯敦，每年都要舉行幾次有關(guān)連續(xù)油管方面的專題研討會。美國莫爾工程公司 (Maurer Engineering InC． )在這方面的研究處于領(lǐng)先地位， 該公司采用實驗與理論研究相結(jié)合的方法開發(fā)了連續(xù)油管疲勞壽命預測的計算機軟件，隨大型鉆井與完井技術(shù)分析軟件一起向世界各大油田推出。 我國正處在引進和試驗連續(xù)油管階段，據(jù)不完全統(tǒng)計，己有 21 臺以上連續(xù)油管設(shè)備，主要用于修井作業(yè)，但對連續(xù)油管的研究甚少。 國內(nèi)在連續(xù)油管和作業(yè)車的制造方面均屬空白 ,在研究上也只限于理論探索。石油大學、青島建筑工程學院等對連續(xù)油管的受力、疲勞及可靠性進行了研究 ,吉林石油管理局還申請了 “ 油井多功能復合連續(xù)油管 ” 專利 ,但沒有形成產(chǎn)品 ； 江漢機械研究所、石油大學、西安石油學院對連續(xù)油管作業(yè)車及 其配套裝置也只是在理論上進行了探討。與國外相比，還有不少差距，主要存在以下幾個方面的問題 ： (1)系統(tǒng)研究不夠。對連續(xù)油管的機械物理性能、應力、井下壓力等研究較少，現(xiàn)場人員還沒有認識到這項研究的重要性。 (2)缺乏必要的連續(xù)油管疲勞壽命、應力、摩阻分析的試驗裝置，現(xiàn)場應用連續(xù)油管缺乏理論依據(jù)。 (3)連續(xù)油管主要應用在修井作業(yè)，還未應用到鉆井上，且相應配套的連續(xù)油管工具、鉆井技術(shù)差。 (4)使用連續(xù)油管在修井、完井等作業(yè)中的費用偏高，存在讓用戶不能接受的成本問題。 發(fā)展連續(xù)油管鉆井的意義 根據(jù) 國外發(fā)展方向，采用連續(xù)油管技術(shù)進行水平井欠平衡鉆井將成為油田增產(chǎn)、難動用儲量開采和提高最終采收率的主導技術(shù)。特別在構(gòu)造小、井距小的油田中增產(chǎn)和稠油開發(fā)及難動儲量的開采中將發(fā)揮積極作用。不論是在直井還是水平井，連續(xù)油管技術(shù)都是一種更加經(jīng)濟的作業(yè)手段，能夠大大前 言 8 降低作業(yè)成本和對作業(yè)環(huán)境的損害。法國、美國、加拿大和德國等先導試驗表明，連續(xù)油管技術(shù)在己鉆井眼內(nèi)鉆直井或水平井，以及在淺油層鉆新井都是經(jīng)濟可行的。 連續(xù)油管也可以用來在現(xiàn)有井中開窗側(cè)鉆、取心或電測、下尾管并固井、沖洗作業(yè)等。在完井過程中，可使用鉆井 用連續(xù)油管作業(yè)機直接進行射孔、增產(chǎn)