【正文】 用來旋轉(zhuǎn)鉆頭。 剪切機(jī)構(gòu)的工作原理是當(dāng)發(fā)生卡鉆時 ， 上提連續(xù)油管 ， 當(dāng)連續(xù)油管被施加到一定的拉力時 ， 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。它采用了電潛泵馬達(dá)而不是常規(guī)的容積式馬達(dá)。 近年來世界各國石油公司爭相配套應(yīng)用該技術(shù) ， 特別是加拿大、美國和英國等發(fā)達(dá)國家 ， 在短短的幾年內(nèi) CTD 技術(shù)的配套應(yīng)用得到了迅速的發(fā)展 ， 初步顯示了 CTD 技術(shù)旺盛的生命力和巨大的吸引力。以 CT 技術(shù)為手段的小井眼鉆井在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上將會取得巨大的成功。小井眼鉆井使用 CT 鉆井的工具和設(shè)備，將占據(jù)更小的井場，能夠大大地減少搬運(yùn)費(fèi) ； 減少鉆機(jī)重量即減少鉆機(jī)租用費(fèi) ； 小井眼鉆井使用CT 鉆井技術(shù)，與常規(guī)井相比所需工作人員少，設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)少，減少勞動費(fèi)用。 (4)小井眼 CT 鉆井作業(yè)中起下鉆和鉆臺工作量少，所需操作人員少，提供了一個安全的工作環(huán)境。 (3)隨著廢液處理費(fèi)用的不斷上升，人們認(rèn)識到應(yīng)重視減少廢物的產(chǎn)生。欠平衡鉆井具有污染小 ， 鉆速快 ， 易發(fā)現(xiàn)油氣的優(yōu)點(diǎn)。采用連續(xù)油管無需接單根，能夠保持井底壓力穩(wěn)定，不會對地層產(chǎn)生外來的壓力波動。另一個優(yōu)點(diǎn)是 ， 采用連續(xù)油管在起下鉆作業(yè)時可連續(xù)循環(huán)鉆井液 ， 消除了在起下鉆產(chǎn)生的壓力抽吸及壓力激動所引起的井噴事故。如果需要振動來釋放卡在井內(nèi)的鉆具組合 ， 連續(xù)油管管柱根本無法承受常規(guī)鉆鋌和鉆桿所能承受的惡劣機(jī)械操作工況。當(dāng)?shù)撞裤@具組合起出地面 ， 井底壓力已達(dá)到設(shè)計值時 ， 底部鉆具組合中的配置接頭就與底部鉆具組合斷開 ， 并經(jīng)過防噴器組上的管子閘板 /卡瓦閘板 ， 關(guān)閉防噴器 ， 隔離井口壓力 ， 然后利用防噴管內(nèi)的電纜移開底部 鉆具組合 ， 最后關(guān)閉井口總閥 ， 恢復(fù)井口壓力。而連續(xù)油 管鉆井則能夠進(jìn)行連續(xù)作業(yè) ，而且沒有鉆桿絲扣連接、脫扣工序從而可加快起下鉆作業(yè)時間 ， 同時因取消了拆裝管子作業(yè)而降低了鉆井工人不安全事故的發(fā)生。 相比較而言 ， 使用含 80%～85%氣霧鉆井液和連續(xù)油管鉆井技術(shù) ， 則井底壓力波動很小從而減小了對地層的傷害。套管開窗常用 3176。不等 ， 根據(jù)整個增斜及方位扭轉(zhuǎn)率而定。 固控要求 在磨銑過程中應(yīng)做好鉆井液的凈化工作 ， 返回的鉆井液應(yīng)通過一系列鉆井液槽磁鐵和一個線性振動篩 ， 以防止返出的鐵屑再次入井 ， 堵塞磨銑工具噴嘴。彎外殼可定向的容積式馬達(dá)。吊打步驟完成以后 ， 恢復(fù)定時鉆井 ， 如果磨鞋在 ， 表明磨鞋保徑已經(jīng)切入套管 ， 可以加鉆壓磨銑窗口。對于連續(xù)油管，軟桿模型較好。 根據(jù)微元段上的力矩平衡，可得 ： b nbbdM QdsK M Q? ???? ??? (410) 將 (410)式代入 (49)式并整理可得全剛度管柱軸向載荷計算公式 ： 2222 2 2c os 0c os 0()sin 0bmfbb n m fbbb m fnbdMdTK N q Kds dsd M KK T K M N q Kds KKd K M dMN q Kds ds KN N N?????????? ? ? ???? ? ? ? ? ? ? ? ? ???? ?? ? ? ? ? ??? ??? (411) 其中： 2 2 2 22 s i ndrK K Kds ?? ?? ? ? ， dK ds? ??， dK ds? ??， 1 msKf???? 式中： K —井斜曲率， mad/? ； 連續(xù)油管受力分析。對連續(xù)油管的軸向載荷分析，本文運(yùn)用兩種模型加以討論 ： (1)考慮管柱剛度影響的剛桿模型 (StiffString Model)； (2)不考慮管柱剛度影響的軟桿模型（ SoftString Model)。雙連續(xù)油管鉆井工藝技術(shù)分析 27 彎外殼井下馬達(dá) +磨鞋 ， 鉆鋌用于向磨鞋提供所需的鉆壓。導(dǎo)引孔的形狀確定了其他階段的磨銑操作。 連續(xù)油管鉆井工藝技術(shù)分析 26 鉆井液要求 磨銑開窗作業(yè)時會產(chǎn)生巖屑和金屬碎末 ， 因此 ， 要求鉆井液必須具有良好的鐵屑攜帶能力和良好的剪切稀釋性能以及懸浮能力 ， 漏斗粘度一般在 70～ 100s 之間為宜 ， 屈服值大于 25， 使塑性粘度與屈服值之比較小。 鉆井液馬達(dá)的外殼彎角從 1176。鉆導(dǎo)引孔時使用 1176。鉆桿連接完成泥漿泵重新開啟循環(huán)后 ， 泡沫、氣體和游離水段塞就會向井筒上推 ， 致使井底壓力產(chǎn)生波動 ， 直到大量段塞被推出井筒恢復(fù)壓力平衡為止 。連接管鉆機(jī)的強(qiáng)度在于鉆柱的機(jī)械性能 ， 較大的 “ 推 ”“ 拉 ”力和旋轉(zhuǎn)鉆柱能力常常帶來較長的水平井段。由于井口壓力隨當(dāng)量循環(huán)密度的變化而變化 ,因此司鉆和控制節(jié)流的操作人員都要依據(jù)井口壓力的變化情況進(jìn)行操作。另外 ， 使用連續(xù)油管進(jìn)行欠平衡定向斜井或水 平鉆井 ， 方向難以控制。 (2)鉆井效率高 欠平衡鉆井的鉆速比 常規(guī)鉆井高 ， 而連續(xù)油管在欠平衡鉆井中不用接單根 ， 省去了接單根的時間 ， 而在起下鉆中的起下速度也比常規(guī)鉆桿柱快 ，這樣可大大節(jié)約占用鉆機(jī)的時間。接完單根恢復(fù)鉆井作業(yè)、開始轉(zhuǎn)動管柱后，巖屑墊層可能會被慢慢碾磨到井筒表面。連續(xù)油管在起下和鉆井過程中 ， 不僅能實(shí)現(xiàn)完全動密封 ， 而且承壓高 ， 可靠性好 ， 這就為欠平衡鉆井創(chuàng)造了安全可靠的條件 [13]。 (2)小井眼 CT 鉆井另一個優(yōu)點(diǎn)是降低噪聲，在臨近居民區(qū)鉆井作業(yè)時，這一點(diǎn)就顯得特別重要。減少了起下鉆時間，縮短了鉆井周期，提高了起下鉆速度和作業(yè)的安全性，避免因接單根可能引 起井噴和卡鉆事故的發(fā)生。 CT 鉆井技術(shù)特別適用于小井眼鉆井。 小井眼 CT鉆井技術(shù)是將小井眼和 CT鉆井技術(shù)結(jié)合起來的一種綜合技術(shù)，既體現(xiàn)了小井眼鉆井技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，又顯示出 CT 鉆井技術(shù)所具有的常規(guī)鉆井技術(shù)不能比擬的優(yōu)越性。連續(xù)油管具有無接頭、無變徑、彎曲大、能連續(xù)起下能動態(tài)密封和強(qiáng)度大、承壓高、體積小等特點(diǎn) ,為進(jìn)行短半徑、大位移、多側(cè)向的水平鉆井和欠平衡、小井眼鉆井提供了安全、先進(jìn)、有效的技術(shù)手段。 (5)電動連續(xù)油管鉆井系統(tǒng)研制試驗(yàn)成功。目前使用的分離機(jī)構(gòu)主要有液壓和剪切機(jī)構(gòu)兩種 ， 所用的分離機(jī)構(gòu)必須能夠抵抗泥漿馬達(dá)的扭矩。 連續(xù)油管鉆井技術(shù)與配套裝備 17 圖 底部鉆具組合 (BHA) 鉆鋌 鉆鋌主要給鉆頭施加鉆壓 ， 提高鉆頭的破巖能量 ， 從而提高機(jī)械鉆速。 井控系統(tǒng) 與常規(guī)鉆井一樣 ,連續(xù)油管鉆井中的主要井控設(shè)備也是防 噴器組 ， 它是由全封閉閘板、剪切式閘板、帶卡瓦閘板和連續(xù)油管組成。 圖 專用連續(xù)油管鉆井裝備 美國Ｈ ydra Rig 公司研制的復(fù)合型 CTU， 除了配備常規(guī) CTU 外 ， 還裝備有鉆臺、天車、井架、游車、液壓大鉗等 ， 注入頭、導(dǎo)向器與控制室置于鉆臺上 ， 采用自動控制技術(shù)、傳感技術(shù)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) ， 對整套裝備實(shí)施全面監(jiān)控 ， 具有自動司鉆功能。隨著連續(xù)油管應(yīng)用的增加 ,這三家公司近年來開展了激烈的競爭 ， 使連續(xù)油管的制造技術(shù)不斷發(fā)展 ， 質(zhì)量不斷提高。 (3)動力系統(tǒng)。 連續(xù)油管作業(yè)機(jī) 連續(xù) 油管作業(yè)機(jī)組成示意圖如圖 所示 圖 連續(xù)油管作業(yè)機(jī)組成示意圖 (1)連續(xù)油管注入頭。 局限性 連續(xù)油管鉆井技術(shù)與配套裝備 11 與常規(guī)鉆井技術(shù)相比 ， 連續(xù)油管鉆井雖有許多優(yōu)點(diǎn) ， 但由于其尚處于發(fā)展的初級階段 ， 遠(yuǎn)未成熟 ， 因此也有一些局限性 ： （ 1）用連續(xù)油管鉆井之前 ， 通常需要借助常規(guī)鉆井或修井機(jī)作好鉆前準(zhǔn)備工作 ， 如起出油管和封隔器等。連續(xù)油管沒有接頭 ， 為實(shí)現(xiàn)欠平衡壓力鉆井創(chuàng)造了有利條件。連續(xù)油管鉆井技術(shù)與配套裝備 10 連續(xù)油管鉆井深度目前已達(dá)到 3000m左右 ， 過油管側(cè)鉆的深度已達(dá)到 5000m。 1991 年 ， 美國、加拿大、法國相繼成功地試驗(yàn)應(yīng)用了連續(xù)油管鉆井技術(shù)。連續(xù)油管鉆井技術(shù)與配套裝備 9 第 2 章 連續(xù)油管鉆井技術(shù)與配套裝備 發(fā)展歷程 早在 20 世紀(jì) 30 年代以前 ， 人們就對連續(xù)鉆井管柱的概念和優(yōu)點(diǎn)有了初步的認(rèn)識 。利用連續(xù)油管鉆小井眼井，可以大幅度降低勘探開發(fā)的費(fèi)用，預(yù)計將降低勘探鉆井成本 1/3，降低開發(fā)鉆井成本 1/2。 (4)使用連續(xù)油管在修井、完井等作業(yè)中的費(fèi)用偏高，存在讓用戶不能接受的成本問題。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(shí)驗(yàn)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(yù)測的計算機(jī)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。八十年代制造商對連續(xù)油管加工工藝及熱處理進(jìn)行研究，提高了連 續(xù)油管的疲勞強(qiáng)度和使用壽命。液壓系統(tǒng)故障。 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(yán)重。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)油管鉆井深度目前已達(dá)到 3000m 左右 ,過油管側(cè)鉆的深度已達(dá)到 5000m[3]。 前 言 4 為了提高連續(xù)油管鉆井的能力和應(yīng)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。 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。隨著鋼材材質(zhì)和管材制造技術(shù)的改進(jìn)，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(jī)，不斷開發(fā)出新的連續(xù)油管投入市場應(yīng)用。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 ～ 。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。典型的連續(xù)油管長達(dá) 7620m， 是一根連續(xù)管狀的高強(qiáng)度、低碳合金鋼 (楊氏模量、屈服強(qiáng)度 (～ )連續(xù)管柱。較為系統(tǒng)地闡述了連續(xù)油管的工作力學(xué)特性以及連續(xù)油管彎曲、抗內(nèi)壓強(qiáng)度和外部擠毀壓力分析計算模型。 敘述了連續(xù) 油管 鉆井的優(yōu)缺點(diǎn)、連續(xù) 油管 鉆機(jī)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)。 連續(xù)油管是一項(xiàng)正在引起油氣工業(yè)界高度重視的新技術(shù)。 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。至 70 年代初，已有 200 多臺連續(xù)油管作業(yè)機(jī)廣泛用于油、氣井的清砂和注氮作業(yè)。 (3)擴(kuò)大發(fā)展階段 進(jìn)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(jī) 。 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(dá) 。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。用連續(xù)油管鉆機(jī)進(jìn)行鉆井的最大優(yōu)點(diǎn)是井控安全 ,操作簡便靈活 ,不接單根 ,不必壓井就可以進(jìn)行換鉆頭和起下鉆作業(yè)?，F(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。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(jìn)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?dú)馀乓?、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(zhǔn)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(yīng)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(yīng)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(fèi)用 ， 未考 慮用常規(guī)作業(yè)的高額費(fèi)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(jì)效益 ； 宣傳力度不夠 ， 對此項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢的認(rèn)識不到位 。排管器離合器的摩擦片失效。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(jìn)，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。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。 (3)連續(xù)油管主要應(yīng)用在修井作業(yè)，還未應(yīng)用到鉆井上，且相應(yīng)配套的連續(xù)油管工具、鉆井技術(shù)差。利用連續(xù)油管進(jìn)行老井重入，為