【正文】 連續(xù)油管外徑為 mm，用于陸上和海上油井清砂作業(yè)。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。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。 (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(fù)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。 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(yīng)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。的連續(xù)油管。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(yīng)用。1983 年，在阿拉斯加，連續(xù)油管開始被用于擠注水泥作業(yè)。80 年代后期，外徑為 和 的連續(xù)油管相繼問世。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。 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。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。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 φ60 連續(xù)油管作為鉆柱在加拿大 Alberta 東南部地區(qū)鉆淺氣井。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。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。這些新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用,大大加快了連續(xù)油管鉆井的應(yīng)用。其應(yīng)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。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。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]。美國是目前應(yīng)用連續(xù)油管鉆井最多且技術(shù)領(lǐng)先的國家。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。國外的連續(xù)油管技術(shù)已得到了較廣泛的應(yīng)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。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。單根長度可達 9000m。 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。 （見表 ）連續(xù)油管技術(shù)和裝備在國內(nèi)的應(yīng)用主要局限于直井的簡單作業(yè)，應(yīng)用情況有好有差，但總體應(yīng)用情況不如人意，沒有反應(yīng)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(yīng)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?，F(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)油管被卡斷或拉斷。作業(yè)車底盤離合器斷裂。注入頭的鏈條被損壞。液壓系統(tǒng)故障。 國內(nèi)外研究概況 為了推廣應(yīng)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。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(yīng)連續(xù)油管作用的井下工具。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。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。 Stevenson 公司開發(fā)出“連續(xù)油管疲勞試驗裝置” 。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(yù)先分析連續(xù)油管進入水平段的可行長度。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。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(yù)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。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。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。(2)缺乏必要的連續(xù)油管疲勞壽命、應(yīng)力、摩阻分析的試驗裝置，現(xiàn)場應(yīng)用連續(xù)油管缺乏理論依據(jù)。(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。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。法國、美國、加拿大和德國等先導(dǎo)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。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)措施、地層誘噴以及下入連續(xù)油管作為生產(chǎn)管柱進行生產(chǎn)等。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。 比較國內(nèi)外連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用、研究水平與現(xiàn)狀可以看出，我國連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用與研究均處于起步階段。因此，如何引進、吸收和開發(fā)連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)，是擺在我國科研人員面前的又一新的課題。我國西部油田的開采也以大量的深井、超深井及水平井、叢式井為主。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 30 年代以前，人們就對連續(xù)鉆井管柱的概念和優(yōu)點有了初步的認識。據(jù)報道，1962 年加利福尼亞石油公司及勃溫工具廠研制了第一個原始型“連續(xù)管輕型修車裝置” ，用來清除海岸區(qū)油氣井中的砂橋。該系統(tǒng)曾經(jīng)在德克薩斯州的 Marble Falls 附近的采石廠花崗巖地層上鉆了一口 、井深 的試驗井，鉆井速度為 ～。80 年代中后期，世界范圍內(nèi)原油價格下跌，迫使國內(nèi)外作業(yè)公司和服務(wù)公司研究和采用可降低鉆井成本的新方法，再加上連續(xù)油管質(zhì)量和可靠性的提高，連續(xù)油管在修井和完井等作業(yè)中的應(yīng)用急劇增加，并取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。1991 年，美國、加拿大、法國相繼成功地試驗應(yīng)用了連續(xù)油管鉆井技術(shù)。近年來，隨著連續(xù)油管器材和制造工藝的進一步發(fā)展，可靠性高的高強度大直徑連續(xù)油管、小直徑容積式馬達、先進的定向工具及測量系統(tǒng)和金剛石鉆頭的相繼問世，極大地推動了連續(xù)油管鉆井技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用 [6]。其應(yīng)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。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。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。美國是目前應(yīng)用連續(xù)油管鉆井最多且技術(shù)領(lǐng)先的國家。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。 連續(xù)油管鉆井的優(yōu)缺點 優(yōu)點在鉆井工程中,連續(xù)油管的應(yīng)用包括:取心、安放造斜器和開窗側(cè)鉆、無線隨鉆測量、導(dǎo)向工具的有線測量、下尾管和懸掛器等。連續(xù)油管沒有接頭，為實現(xiàn)欠平衡壓力鉆井創(chuàng)造了有利條件。(2)在鉆進過程中不需停泵接單根，可實現(xiàn)鉆井液的連續(xù)循環(huán)，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。在老井側(cè)鉆或加深作業(yè)中，因連續(xù)油管直徑小可進行過油管作業(yè)，無需取出老井中現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備，從而實現(xiàn)邊采邊鉆的目的，可顯著節(jié)約鉆井成本。(5)連續(xù)油管內(nèi)可以內(nèi)置電纜，有利于實現(xiàn)自動控制和隨鉆測量。 局限性與常規(guī)鉆井技術(shù)相比，連續(xù)油管鉆井雖有許多優(yōu)點，但由于其尚處于發(fā)展的初級階段，遠未成熟，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)鉆井或修井機作好鉆前準備工作，如起出油管和封隔器等。因此，目前的連續(xù)油管作業(yè)裝置還不能完成從開鉆到完井的所有作業(yè)。(4)連續(xù)油管內(nèi)徑較小，泥漿在管內(nèi)摩擦壓耗太高，限制了泥漿排量。(6)連續(xù)油管使用壽命較短。 連續(xù)油管作業(yè)機連續(xù)油管作業(yè)機組成示意圖如圖 所示圖 連續(xù)油管作業(yè)機組成示意圖(1)連續(xù)油管注入頭。連續(xù)油管注入頭的關(guān)鍵部位是鏈條總成 [9](見圖 )。它由筒芯和邊凸緣組成。卷筒前上方裝有排管器和計數(shù)器。(3)動力系統(tǒng)。大多數(shù)連續(xù)油管作業(yè)機的動力系統(tǒng)是柴油機和水力泵。控制室上裝有各種儀表、開關(guān)及有關(guān)控制系統(tǒng)，操作人員在控制室里控制注入頭、卷筒、泥漿泵、防噴器和節(jié)流管匯的工作。連續(xù)油管是一種高強度高韌性管材。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?？傮w來說,過去的 40 余年，地面設(shè)備得到了長足的發(fā)展，其技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀具體表現(xiàn)在地面裝備多樣化。前 2 種用于陸上，后者主要用于海洋 [10]。此外,一些專用連續(xù)油管設(shè)備的相繼問世，如處理大直徑連續(xù)油管完井管柱的連續(xù)油管完井作業(yè)機、能夠操作連續(xù)油管和接頭連接管柱的連續(xù)油管鉆井作業(yè)機、湖泊和沼澤地區(qū)使用的駁船式作業(yè)機、北極地區(qū)使用的全封閉式作業(yè)機等，使得地面設(shè)備的品種和型式更加豐富。圖 專用連續(xù)油管鉆井裝備美國Ｈydra 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)，對整套裝備實施全面監(jiān)控，具有自動司鉆功能。該型適合于45~+45℃的環(huán)境下作業(yè)各部件封裝在防碰框架結(jié)構(gòu)內(nèi),液壓動力系統(tǒng)采用封閉和隔音結(jié)構(gòu)。連續(xù)油管鉆井所應(yīng)用的泥漿循環(huán)系統(tǒng)與小眼井鉆井所使用的泥漿循環(huán)系統(tǒng)大致一樣。固控設(shè)備也包括振動篩、除砂器、除泥器和離心機。 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。 井下工具連續(xù)油管鉆井用的井下工具主要有鉆頭、彎接頭、馬達、鉆鋌、分離機構(gòu)、連續(xù)油管配合接頭。目前,常用的鉆頭有 TSP、天然金剛石鉆頭和 PDC 鉆頭。用常規(guī)鉆柱鉆定向井或水平井時，底部鉆具組合的工具面方位可在地面通過轉(zhuǎn)動鉆柱進行調(diào)整。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，從而提高機械鉆速。 容積式馬達容積式馬達用來旋轉(zhuǎn)鉆頭。在施工中馬達必須與所用的鉆頭相匹配，低速高扭矩馬達適合于 TSD 鉆頭和天然金剛石鉆頭，中速中扭矩馬達適合 PDC 鉆頭。它的抗拉強度應(yīng)大于連續(xù)油管本身的抗拉強度。目前使用的分離機構(gòu)主要有液壓和剪切機構(gòu)兩種，所用的分離機構(gòu)必須能夠抵抗泥漿馬達的扭矩。剪切機構(gòu)的工作原理是當發(fā)生卡鉆時，上提連續(xù)油管，當連續(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。 連續(xù)油管鉆井技術(shù)新進展(1)連續(xù)油管直徑不斷增大(最大尺寸達 )，制造材料由碳鋼發(fā)展到調(diào)質(zhì)合金鋼、鈦合金等合金材料及復(fù)合材料，強度從低強度發(fā)展到高強度( 屈服強度已達 960MPa)，焊接技術(shù)由多焊縫發(fā)展到少焊縫，直到無焊縫。(3)連續(xù)油管注入頭進展顯著，HR480 型注入頭的強行下入能力可達180kN，低速最大拉力達 450kN，高速最大拉力達 180kN，注入頭鏈條可以更換。(5)電動連續(xù)油管鉆井系統(tǒng)研制試驗成功。它采用了電潛泵馬達而不是常規(guī)的容積式馬達。該馬達由地面上的一臺與變速驅(qū)動裝置相連的便攜式計算機控制。第 3 章 連續(xù)油管鉆井工藝技術(shù)分析 連續(xù)油管鉆井(簡稱 CTD)，是國外九十年代發(fā)展起來的一項新技術(shù)。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)密封和強度大、承壓高、體積小等特點,為進行短半徑、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、有效的技術(shù)手段。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。CTD 的發(fā)展趨勢和主要優(yōu)勢是小井眼、欠平衡、多側(cè)向、短半徑和重進入。小井眼鉆井的井眼尺寸小，套管尺寸小，井場占地面積小，鉆井時設(shè)備數(shù)量少，鉆井液用量少，材料消耗少，有利于降低鉆井成本，保護自然環(huán)境。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，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。以 CT 技術(shù)為手段的小井眼鉆井在技術(shù)上和經(jīng)濟上將會取得巨大的成功。小井眼鉆井的初期投資較小，開發(fā)較