【正文】 24 (2)壓力調(diào)配 更換底部鉆具組合時(shí) ， 必須保持井底壓力的恒定。有了這種控制節(jié)流裝置 ,可以不用防噴器管匯節(jié)流 ， 防噴器節(jié)流管匯主要用于井控。如果在鉆井過(guò)程中井 眼穩(wěn)定性方面出現(xiàn)問(wèn)題 ， 連續(xù)油管便無(wú)法轉(zhuǎn)動(dòng)。為解決這方面的連續(xù)油管鉆井工藝技術(shù)分析 23 問(wèn)題 ， 在目前情況下采用連續(xù)油管具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì) ， 因連續(xù)油管內(nèi)裝的電纜可進(jìn)行實(shí)時(shí)定向測(cè)量、實(shí)時(shí)環(huán)空壓力測(cè)量和實(shí)時(shí)伽馬測(cè)井 ， 同時(shí)也能維持連續(xù)的欠平衡條件。 (3) 鉆井安全可靠 欠平衡鉆井中采用連續(xù)油管 ， 免去了鉆井人員在鉆臺(tái)上進(jìn)行接卸鉆桿作業(yè) ， 這樣 ， 可避免在接卸鉆桿時(shí)人員的傷亡。 連續(xù)油管欠平衡鉆井的特點(diǎn) 在欠平衡壓力條件下采用連續(xù)油管鉆井已顯示出較大的優(yōu)越性 [15]， 主要優(yōu)點(diǎn)如下。 而連續(xù)油管具有連續(xù)作業(yè)的特性，就成為欠平衡鉆井施工一個(gè)極佳的選擇。這就要求在山鉆桿連接組成的鉆柱內(nèi)連續(xù)油管鉆井工藝技術(shù)分析 22 安裝浮子，在每次接單根之 前把浮子以上的流體替換成單相流體 (液相 )。也為采用油基鉆井液 ， 氣體鉆井和泡沫鉆井提供了安全保證。 當(dāng)前，國(guó)際石油鉆井技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是以信息化、智能化、自動(dòng)化為特點(diǎn)，向自動(dòng)化鉆井階段發(fā)展。同時(shí)，來(lái)自常規(guī)管柱操作的噪音也因采用 CT 鉆井而幾乎被消除。一個(gè)常規(guī)鉆機(jī)的占地面積至少是小井眼 CT 鉆機(jī)的 4 倍。 (3)采用 CT 鉆井，免去了鉆井人員在鉆臺(tái)上進(jìn)行接卸鉆桿作業(yè)，這樣，可避免在接卸鉆桿時(shí)人員的傷亡，明顯的改善鉆井工人的安全性。 CT 沒(méi)有接頭，為實(shí)現(xiàn)欠平衡壓力鉆井創(chuàng)造了有利條件。 CT 鉆井裝備比小井眼鉆機(jī)小且易移動(dòng)。小井眼鉆井技術(shù)是被實(shí)踐證明能大幅度降低油田勘探開(kāi)發(fā)鉆井成本的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。 CT 鉆井技術(shù)特別適合于鉆小井眼井，并為完成高效益的小井眼井提供了潛在的能力。 小井眼鉆井 小井眼鉆井是指井徑小于 120mm的井眼。與常規(guī)接頭鉆桿鉆井相比 ， CTD 操作簡(jiǎn)便 ， 施工安全污染小和占地少 ， 操作人員僅需 4 人 ， 作業(yè)效率很高 ， 施工效果好 ， 從而倍受人們的歡迎。該井下電動(dòng)鉆具總成經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明 ， 具有很多優(yōu)點(diǎn) ： 可以使鉆頭轉(zhuǎn)速與鉆井液流量無(wú)關(guān) ；可以獲得井下數(shù)據(jù) ； 可以改變旋轉(zhuǎn)方向 ； 可以采用欠平衡壓力鉆井 ； 可以使循環(huán)壓力與地層壓力獲得動(dòng)態(tài)平衡 ； 可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制井斜和方位 ， 降低起下井底鉆具總成的次數(shù) ， 提高連續(xù)油管的使用壽命。該系統(tǒng)的核心部件是井底電動(dòng)鉆具總成。 (2)連續(xù)油管疲勞破壞的精確模擬 ， 提高了鉆井作業(yè)的可靠性。 液壓機(jī)構(gòu)的工作原理是從地面往連續(xù)油管內(nèi)泵入一個(gè)小球 ， 當(dāng)小球下行到球座上時(shí) ， 連續(xù)油管開(kāi)始憋壓 ， 當(dāng)壓力達(dá)到某一高度時(shí) ， 連接工具的剪切銷釘被剪斷 ， 使下部鉆具組合與連續(xù)油管分離。 連續(xù)油管適配器 連續(xù)油管適配器用來(lái)聯(lián)接連續(xù)油管和底部鉆具組合 ， 它所承受的扭矩必須大于泥漿馬達(dá)所產(chǎn)生的扭矩 ， 同時(shí)還需處理下部鉆具組合的振動(dòng) ， 以確保連續(xù)油管免遭損壞。在使用導(dǎo)向工具或 MWD 系統(tǒng)時(shí) ， 必須使用無(wú)磁鉆鋌以避免電磁干擾 ， 避免導(dǎo)向和測(cè)量錯(cuò)誤。 彎接頭、定向工具 用連續(xù) 油管鉆定向井和水平井過(guò)程中 ， 在下部鉆具組合中應(yīng)配有彎接頭和定向工具。在欠平衡壓力鉆井中 ， 通常采用兩套防噴器組 ， 一套用在連續(xù)油管上 ， 一套用在井底鉆具組合上。與常規(guī)鉆井相比 ， 其泥漿循環(huán)系統(tǒng)的容積要小一些。加拿大公司開(kāi)發(fā)的用于北極或沙漠地區(qū)使用的 ，連續(xù)油管鉆井 技術(shù)與配套裝備 16 安裝在該公司制造的重型自走式車上。復(fù)合型 CTU可用 CT 和鉆桿柱進(jìn)行作業(yè)。 連續(xù)油管鉆井 技術(shù)與配套裝備 13 目前 ， 世界上較大的連續(xù)油管作業(yè)供應(yīng)商主要有美國(guó)的哈里伯頓公司、Hydra Rig 公司、 CVDD 公司、 Bowen 工具公司、 Stewart Stevenson 公司、加拿大 DRECO 能源公司。 (5)連續(xù)油管。動(dòng)力系統(tǒng)主要為作業(yè)機(jī)和各部件提供動(dòng)力源。卷筒的轉(zhuǎn)動(dòng)由液壓馬達(dá)控制 ， 液壓馬達(dá)的作用是在連續(xù)油管起下時(shí)在油管上保持一定的拉力 ， 使其緊繞在卷筒上。它的主要功能是克服連續(xù)油管在井筒內(nèi)的浮力及摩連續(xù)油管鉆井 技術(shù)與配套裝備 12 擦力使油管下入井內(nèi) ； 在不同情況下控制連續(xù)油管的下入速度 ； 懸掛油管和 圖 鏈條牽引總成剖面 示意圖 控 制從井內(nèi)起出油管的速度。 (5)鉆壓、轉(zhuǎn)矩、水力參數(shù)和井底鉆具組合受到限制。 (2)盡管連續(xù)油管可以用來(lái)下入較短的襯管 ， 但如果要下入較長(zhǎng)的套管柱或尾管柱 ， 則需要借助常規(guī)鉆機(jī)或修井機(jī)才能完成。 (4)地面設(shè)備少 ， 占地面積小 ， 特別適合于條件受限制的地面或海上平臺(tái)作業(yè) ， 能減少對(duì)周圍環(huán)境的影響 ,降低井場(chǎng)建設(shè)和維護(hù)費(fèi)用 ， 同時(shí)設(shè)備移運(yùn)安裝快捷、方便、靈活。安裝在防噴器上方的環(huán)形橡膠 ， 其作用相當(dāng)于始終處于關(guān)閉狀態(tài)的環(huán)形防噴器 ， 它能在鉆進(jìn)和起下鉆作業(yè)過(guò)程中密封環(huán)空 ， 使鉆井作業(yè)得以在欠平衡壓力下進(jìn)行 ， 從而可防止地層傷害并提高鉆速。北海油田用連續(xù)鉆機(jī)鉆井更為普遍。 目前世界上研究和應(yīng)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(dá)國(guó)家 ， 如美國(guó)、法國(guó)、加拿大和委內(nèi)瑞拉等。連續(xù)油管鉆井的另一個(gè)用途是欠平衡鉆井 ， 而且在此領(lǐng)域有著巨大的潛在市場(chǎng)。近年來(lái) ， 世界上用連續(xù)油管所鉆井的數(shù)量急劇增加 ， 1996年為 410 口 ， 1997 年猛增至 600 多口 ， 目前仍在繼續(xù)增加。 在此后的 20 多年內(nèi) ， 連續(xù)油管技術(shù)雖然取得了一些進(jìn)步 ， 并在修井和完井作業(yè)中獲得了一些應(yīng)用 ， 也進(jìn)行過(guò)鉆井嘗試 ， 但由于連續(xù)油管可靠性問(wèn)題 ，未能在石油界取得大范圍的推廣應(yīng)用。 在二戰(zhàn)期間 ,盟軍曾用連續(xù)油管從海底輸送能源 ,以滿足戰(zhàn)爭(zhēng)的需要。 隨著我國(guó)東部油田增產(chǎn)挖潛工作的深入 ， 需要采取在套管內(nèi)側(cè)鉆水平井的方法對(duì)一批復(fù)雜斷塊油田開(kāi)采剩余油 ， 以及對(duì)待廢井、工程事故井、停產(chǎn)井進(jìn)行挖潛復(fù)產(chǎn)或增產(chǎn)。國(guó)內(nèi)遼河、新疆等油田稠油資源豐富，采用連續(xù)油管鉆井技術(shù)鉆短半徑多層多側(cè)向水平井開(kāi)采具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，不僅有利于防止邊水水竄和底水推進(jìn)，更有利于提高單井產(chǎn)量 和采收率。 連續(xù)油管也可以用來(lái)在現(xiàn)有井中開(kāi)窗側(cè)鉆、取心或電測(cè)、下尾管并固井、沖洗作業(yè)等。 發(fā)展連續(xù)油管鉆井的意義 根據(jù)國(guó)外發(fā)展方向，采用連續(xù)油管技術(shù)進(jìn)行水平井 欠平衡鉆井將成為油田增產(chǎn)、難動(dòng)用儲(chǔ)量開(kāi)采和提高最終采收率的主導(dǎo)技術(shù)。對(duì)連續(xù)油管的機(jī)械物理性能、應(yīng)力、井下壓力等研究較少，現(xiàn)場(chǎng)人員還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到這項(xiàng)研究的重要性。 我國(guó)正處在引進(jìn)和試驗(yàn)連續(xù)油管階段，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，己有 21 臺(tái)以上連續(xù)油管設(shè)備，主要用于修井作業(yè)，但對(duì)連續(xù)油管的研究甚少。近幾年來(lái)，國(guó)外專家學(xué)者不斷 研究連續(xù)油管在作業(yè)時(shí)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(wèn)題，建立了其抗外擠壓力的理論模型、預(yù)測(cè)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(xué)模型，設(shè)計(jì)出連續(xù)油管應(yīng)用于水平井的計(jì)算機(jī)模型 (CIRCA)等。 八十年代后 期至九十年代，國(guó)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(fù)荷和各類型應(yīng)力下的物理機(jī)械性能，進(jìn)行大量研究和試驗(yàn)工作，建立了連續(xù)油管壽命預(yù)測(cè)計(jì)算機(jī)模型，可以較好預(yù)測(cè)連續(xù)油管的疲勞壽命，如美國(guó) Stewart amp。 自連續(xù)油管問(wèn)世以來(lái)，國(guó)外就對(duì)連續(xù)油管進(jìn)行了研究。深度指示位置不準(zhǔn)確。注入頭驅(qū)動(dòng)主軸被折斷或鏈條張緊軸被折斷。連續(xù)油管表面有砂眼、凹坑、劃痕或連續(xù)油管泄漏。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(jìn)行了氣舉、清蠟 、洗井、沖砂、測(cè)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(guó)外相比 ， 作業(yè)設(shè)備的利用率還比較低。連續(xù)油管的直徑從 ～ 共有 100 多種規(guī)格 ； 屈服強(qiáng)度為 ～ ， 可以滿足不同作業(yè)需要 。北海油田用連續(xù)鉆機(jī)鉆井更為普遍。 目前世界上研究和應(yīng)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(dá)國(guó)家 ,如美國(guó)、法國(guó)、加拿大和委內(nèi)瑞拉等。連續(xù)油管鉆井的另一個(gè)用途是欠平衡鉆井 ,而且在此領(lǐng)域有著巨大的潛在市 場(chǎng)。目前國(guó)外已研制出高強(qiáng)度的大直徑 (φ 89 或φ 127)連續(xù)油管、小直徑鉆井液馬達(dá)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。由于當(dāng)時(shí)用的是以對(duì)接焊方式將常規(guī)油管焊接成的連續(xù)油管 ， 其強(qiáng)度和可靠性差 ,限制了它的應(yīng)用。 1992 年初，美國(guó)石油學(xué)會(huì)開(kāi)始編制 “ 連續(xù)油管作業(yè)和應(yīng)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(jì)、制造、配套、安裝、試驗(yàn)及操作。 進(jìn)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(fù)雜的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展。 1980 年，前 言 3 開(kāi)始采用屈服強(qiáng)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。與此同時(shí)，美國(guó)連續(xù)油管制造廠商也開(kāi)始投入力量改進(jìn)連續(xù)油管制造技術(shù)，并于 1978 年開(kāi)發(fā)出外徑 。 這一期間，連續(xù)油管主要用于淺井作業(yè)。 1967 年，波紋石油工具公司研制出 12 臺(tái)“ 5M” 型連續(xù)油管作業(yè)機(jī)，使用外徑為 的連續(xù)油管，其提升能力為 。到了 70年代初，又開(kāi)始生產(chǎn)外徑為 的連續(xù)油管。 (1)初期快速發(fā)展階段 1962 年，美國(guó)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(tái)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)。使用連續(xù)油管則可將繞在 Φ3180m。到上世紀(jì) 90 年代，連續(xù)油管作業(yè)裝置已被譽(yù)為 “ 萬(wàn)能作業(yè)設(shè)備 ” ，廣泛應(yīng)用于油氣田修井、鉆井、完井、測(cè)井等作業(yè)，在油氣田勘探與開(kāi)發(fā)中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。 關(guān)鍵 詞 ： 連續(xù)油管 鉆井； 設(shè)備 ； 受力分析 ； 力學(xué)特性 ； 疲勞壽命 中國(guó)石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ii ABSTRACT The 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。 通過(guò)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(diǎn)及發(fā)展趨勢(shì)，并對(duì)其在稠油開(kāi)發(fā)，老井重入等方面的應(yīng)用進(jìn)行了闡述。本文對(duì)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(jìn)行了闡述。對(duì)連續(xù)油管的疲勞壽命預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了介紹，根據(jù)模型計(jì)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。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]。傳統(tǒng)的油氣井鉆井作業(yè)中，操作者要使用平均長(zhǎng)度為 架支撐。 現(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(guò)程大致可分為三個(gè)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(kuò)大發(fā)展階段。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。繼第一臺(tái)連續(xù)油管輕便修井裝置之后， 1964 年，布朗石