【正文】 連續(xù)油管鉆井的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用摘 要連續(xù)油管是相對于常規(guī)螺紋聯(lián)接油管而言的，它又稱為撓性油管、蛇形管或盤管。本文對連續(xù)油管鉆井技術(shù)應(yīng)用狀況、連續(xù)油管作業(yè)設(shè)備、工藝和作業(yè)工具分別進行了闡述。通過資料調(diào)研，較為系統(tǒng)地論述了這一技術(shù)所采用的設(shè)備和中外油田的應(yīng)用情況，分析總結(jié)了連續(xù)油管鉆井的工藝特點及發(fā)展趨勢，并對其在稠油開發(fā)，老井重入等方面的應(yīng)用進行了闡述。 敘述了連續(xù)油管鉆井的優(yōu)缺點、連續(xù)油管鉆機系統(tǒng)、欠平衡連續(xù)油管鉆井及連續(xù)油管側(cè)鉆技術(shù)。較為系統(tǒng)地闡述了連續(xù)油管的工作力學特性以及連續(xù)油管彎曲、抗內(nèi)壓強度和外部擠毀壓力分析計算模型。對連續(xù)油管的疲勞壽命預測模型進行了介紹，根據(jù)模型計算結(jié)果，分析了影響連續(xù)油管疲勞壽命的因素，并據(jù)此提出了提高連續(xù)油管使用壽命的建議和措施。關(guān)鍵詞：連續(xù)油管鉆井；設(shè)備；受力分析；力學特性；疲勞壽命ABSTRACTThe coiled tubing shall be defined relative to conventional thread connection tubing．This article will analyze the application and research of the coiled tubing technology．The coiled tubing equipment，processing and tools will be also introduced in this article.In this paper，Coiled Tubing Drilling (CTD) Technology, its equipment and the application of this technology in oil fields are introduced overall. The developing of this technology and the usage in Viscous Oil Development and reentry sidetracking operation. The paper also describes the advantages and disadvantages of CTD， CT drilling rig system， under balanced CTD and through tubing sidetracking technique of CT．Mechanical characteristic of CT is studied．The model of bending，internal pressure strength and external collapse strength，diametric growth and stuckpoint of CT is established. Based on the fatigue life prediction model of the coiled tubing，the main factors influencing the coiled tubing39。s fatigue life are analyzed schematically in the text and some advice for improving the fatigue life is presented in the end．Key words：coiled tubing drilling；equipment ； force analysis；mechanics characteristic ；fatigue life 目 錄摘 要 .......................................................................................................................iABSTRACT.............................................................................................................ii目錄 ........................................................................................................................iii第 1 章 前 言 ......................................................................................................1 連續(xù)油管發(fā)展概況 .......................................................................................1 國內(nèi)外應(yīng)用概況 ...........................................................................................3 國內(nèi)外研究概況 ...........................................................................................6 發(fā)展連續(xù)油管鉆井的意義 ...........................................................................7第 2 章 連續(xù)油管鉆井技術(shù)與配套裝備 ................................9 發(fā)展歷程 .......................................................................................................9 連續(xù)油管鉆井的優(yōu)缺點 .............................................................................10 地面設(shè)備 .....................................................................................................11 井下工具 .....................................................................................................16 連續(xù)油管鉆井技術(shù)新進展 .........................................................................18第 3 章 連續(xù)油管鉆井工藝技術(shù)分析 .................................19 小井眼鉆井 .................................................................................................19 欠平衡鉆井 .................................................................................................21 連續(xù)油管開窗側(cè)鉆技術(shù) .............................................................................25第 4 章 連續(xù)油管受力分析及工作特性 ...............................28 連續(xù)油管軸向載荷分析 .............................................................................28 連續(xù)油管工作特性分析 .............................................................................36第 5 章連續(xù)油管失效分析及疲勞壽命計算 ............................42 連續(xù)油管失效分析 .....................................................................................42 連續(xù)油管疲勞壽命計算 .............................................................................45 影響連續(xù)油管疲勞壽命因素分析 ..............................................................47第 6 章連續(xù)油管鉆井的評價與未來技術(shù)發(fā)展 ..........................52第 7 章 結(jié) 論 ...................................................55參考文獻 ........................................................57致 謝 ...........................................................60第 1 章 前 言 連續(xù)油管發(fā)展概況連續(xù)油管(Coiled Tubing，簡稱 CT)又稱撓性油管、盤管或柔管。相對于用螺紋連接的常規(guī)油管而言，連續(xù)油管(CT)是卷繞在卷筒上拉直后直接下井的長油管。連續(xù)油管作業(yè)最初用于下入生產(chǎn)油管內(nèi)完成特定的修井作業(yè)(如洗井、打撈等) [1,2]。到上世紀 90 年代，連續(xù)油管作業(yè)裝置已被譽為“萬能作業(yè)設(shè)備” ，廣泛應(yīng)用于油氣田修井、鉆井、完井、測井等作業(yè)，在油氣田勘探與開發(fā)中發(fā)揮越來越重要的作用。 連續(xù)油管是一項正在引起油氣工業(yè)界高度重視的新技術(shù)。典型的連續(xù)油管長達 7620m，是一根連續(xù)管狀的高強度、低碳合金鋼 (楊氏模量、屈服強度(～)連續(xù)管柱。傳統(tǒng)的油氣井鉆井作業(yè)中，操作者要使用平均長度為 的鉆桿一節(jié)一節(jié)地連接起來并通過井架支撐。使用連續(xù)油管則可將繞在 Φ3180m。卷筒上的連續(xù)管柱連續(xù)地從井中下入和起出。與常規(guī)技術(shù)相比，連續(xù)油管技術(shù)經(jīng)濟實用且作業(yè)效率高，在油氣工業(yè)中已獲得廣泛認可?，F(xiàn)代連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)迄今己有 30 多年的歷史，其發(fā)展過程大致可分為三個階段，即:60 年代初至 70 年代初的初期快速發(fā)展階段、 70 年代初至 80 年代發(fā)展“停滯”階段和 80 年代以后的擴大發(fā)展階段。 (1)初期快速發(fā)展階段 1962 年，美國加里福尼亞石油(California Oil)公司和波紋石油工具(Bowen Oil Tools)公司聯(lián)合研制了第一臺連續(xù)油管輕便修井裝置，所用連續(xù)油管外徑為 ，主要用于墨西哥海灣油、氣井的沖砂洗并作業(yè)。由于連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)從一開始投入使用便顯示了其諸如不需上卸扣、接單根，從而可節(jié)省起下油管的時間，并可連續(xù)向井下循環(huán)液體，減少對地層的傷害等優(yōu)點，連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)在 60 年代初至 70 年代初得到迅速發(fā)展，在油、氣田生產(chǎn)中的應(yīng)用不斷擴大。1964 年，美國布朗石油工具公司(Brown Tools Co.)建立了連續(xù)油管生產(chǎn)線，生產(chǎn)外徑為 的連續(xù)油管，此后不久又開始生產(chǎn)外徑為 的連續(xù)油管。波紋公司于1967 年建立了連續(xù)油管生產(chǎn)線，主要生產(chǎn)外徑為 和 的連續(xù)油管。到了 70 年代初，又開始生產(chǎn)外徑為 的連續(xù)油管。西南管材公司(Southwesten Pipe Inc.)于 1969 年開始生產(chǎn)連續(xù)油管，采用屈服強度為 345～379MPa 的鋼板，并改進制造工藝，從各個方面提高了連續(xù)油管的性能。 在連續(xù)油管的發(fā)展過程中，其應(yīng)用裝備也隨著不斷發(fā)展和完善。繼第一臺連續(xù)油管輕便修井裝置之后，1964 年，布朗石油工具公司和埃索(ESSO)石油公司共同研制出一種修井用注入頭，使用的連續(xù)油管外徑為 mm，用于陸上和海上油井清砂作業(yè)。1967 年，波紋石油工具公司研制出 12 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 ～ 的連續(xù)油管。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(yīng)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(yīng)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