新型國產(chǎn)連續(xù)管持續(xù)研發(fā)應(yīng)用探討

魯明春，路彥森，魯 江，虎元林

（1.青海油田井下作業(yè)公司，青海 茫崖 817500; 2.長江大學(xué) 石油工程學(xué)院，武漢430100）

新型國產(chǎn)連續(xù)管持續(xù)研發(fā)應(yīng)用探討

魯明春1，路彥森1，魯 江2，虎元林1

（1.青海油田井下作業(yè)公司，青海 茫崖 817500; 2.長江大學(xué) 石油工程學(xué)院，武漢430100）

為滿足復(fù)雜油氣井的作業(yè)需求，打破國外對連續(xù)管的技術(shù)壟斷，總結(jié)了國內(nèi)已有連續(xù)管產(chǎn)品的研究現(xiàn)狀，并通過分析國內(nèi)油田需求狀況，探討了新型連續(xù)管未來的發(fā)展方向。指出深井、超深井以及復(fù)雜水平井作業(yè)由于其特殊的地質(zhì)條件，其使用的連續(xù)管研究方向?yàn)楦邚?qiáng)度連續(xù)管和耐腐蝕管。同時(shí)，探討了連續(xù)管與電纜結(jié)合成連續(xù)管纜的研究與應(yīng)用方向，并分析了同心連續(xù)管的應(yīng)用前景。

國產(chǎn)連續(xù)管；高強(qiáng)度；同心連續(xù)管；連續(xù)管纜

Abstract:In order to meet the operation requirements of complex oil and gas wells,to break the foreign technological monopoly for coiled tubing,in this article,it summarized the domestic coiled tubing products,through analysis of domestic oilfield demand,put forward discussion for continuous research and development direction of new type coiled tubing.It pointed out that the research direction of the deep well,ultra deep wells and complex horizontal well operation was high strength coilded tubing and corrosion resistance pipe;discussed the research and application direction of continuous pipe cable(generated by coiled tubing combing with cable);and analyzed the application prospect of concentric coiled tubing.

Key words:domestic coiled tubing;high strength;concentric coiled tubing;continuous pipe cable

連續(xù)管（coiled tubing，簡稱CT）又稱撓性管，是指可纏繞在大直徑（一般約l m以上）卷筒上，由若干段長度在百米以上的柔性管焊接而成，長達(dá)幾百米至幾千米的沒有接頭的連續(xù)管子。相對于常規(guī)作業(yè)技術(shù)，連續(xù)油管作業(yè)能提高作業(yè)速度、節(jié)約時(shí)間、減少地層傷害、降低作業(yè)成本、保障施工安全，被譽(yù)為“萬能作業(yè)技術(shù)”[1-10]。

2009年，寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司（以下簡稱寶雞鋼管）建成了亞洲第一條連續(xù)管生產(chǎn)線，成功研制出了首盤連續(xù)管，成為世界上第三家能夠生產(chǎn)連續(xù)管的企業(yè)，打破了國外壟斷。經(jīng)過數(shù)年來的持續(xù)研發(fā)，寶雞鋼管連續(xù)管形成了品種多樣、規(guī)格齊全、鋼級從CT70～CT110的系列化產(chǎn)品，已為世界多個(gè)油田提供優(yōu)質(zhì)連續(xù)油管產(chǎn)品，有力地促進(jìn)了國內(nèi)連續(xù)管作業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。但隨著頁巖氣的規(guī)?；_發(fā)，原有連續(xù)管產(chǎn)品已不能滿足需求，急需拓展新的產(chǎn)品。

1 國產(chǎn)連續(xù)管現(xiàn)狀

近幾年來，為滿足國內(nèi)油田需求，打破國外技術(shù)壟斷，寶雞鋼管積極開展新產(chǎn)品研發(fā)，從單一的普通連續(xù)管，拓展到多系列高強(qiáng)度連續(xù)管。寶雞鋼管連續(xù)管系列產(chǎn)品見表1。寶雞鋼管生產(chǎn)的連續(xù)管已經(jīng)在中國石油天然氣集團(tuán)公司、中國石油化工股份有限公司、中國石油海洋總公司三大油公司全面應(yīng)用，同時(shí)還出口俄羅斯、新加坡、伊朗等國家。應(yīng)用類型主要包括洗井、沖砂、氣舉、替泥漿、射孔、壓裂、鉆磨、測井、鉆井、速度管柱、集輸管線等數(shù)十種作業(yè)。

表1 寶雞鋼管連續(xù)管產(chǎn)品

2 待開發(fā)應(yīng)用的新型連續(xù)管探討

2.1 深井、超深井及特殊復(fù)雜井用連續(xù)管

隨著我國能源戰(zhàn)略持續(xù)推進(jìn)，深層油氣資源占比日益增大，深井、超深井?dāng)?shù)量快速增長。塔里木、準(zhǔn)格爾、四川盆地等的深井、超深井?dāng)?shù)量持續(xù)增加，最深井已達(dá)到8 418 m，對連續(xù)管下入深度提出了新的挑戰(zhàn)。常規(guī)連續(xù)管下入深度與強(qiáng)度及硬度的關(guān)系見表2。此外，隨著我國頁巖氣開發(fā)力度的不斷加大，大位移長段水平井的增加，多段壓裂、鉆磨橋塞、鉆井等作業(yè)的日益增多，對連續(xù)管的強(qiáng)度提出了新的挑戰(zhàn)。

表2 常規(guī)連續(xù)管下入深度與強(qiáng)度及硬度的關(guān)系（安全系數(shù)為1.5 h）

2016年4月，寶雞鋼管研發(fā)的Φ50.8 mm× 4.44 mm，長度4 800 m的CT110連續(xù)管產(chǎn)品在西南油氣田長寧H4平臺進(jìn)行了首次下井應(yīng)用,作業(yè)類型包括：射孔、通井、打撈等，最大作業(yè)壓力52 MPa，作業(yè)過程順利、正常，管柱整體狀況良好，達(dá)到了作業(yè)目標(biāo)，取得了良好的作業(yè)效果。CT110連續(xù)管的成功應(yīng)用為持續(xù)研究高強(qiáng)度連續(xù)管與應(yīng)用積累了經(jīng)驗(yàn)。

2.2 高溫井、含CO2、含H2S井用連續(xù)管

以塔里木油田為例:該油田超深、高壓、高溫、含CO2、普遍含H2S，是國內(nèi)較早開展連續(xù)管作業(yè)的油田之一，自1993年開始開展連續(xù)管作業(yè)，累計(jì)作業(yè)超過1 600井次。由于超深、超高壓作業(yè)及連續(xù)管腐蝕導(dǎo)致事故頻發(fā)，影響了連續(xù)油管在深井的推廣，急需研發(fā)高強(qiáng)度耐腐蝕的連續(xù)管，因此，寶雞鋼管研發(fā)了CT80S抗硫連續(xù)管。CT80S抗硫連續(xù)管腐蝕試驗(yàn)結(jié)果見表3。由表3可見，該CT8080S抗硫連續(xù)管具有較好的耐腐蝕性能，但其耐腐蝕性還需要通過現(xiàn)場應(yīng)用進(jìn)行檢驗(yàn)。

表3 塔里木井況CT80S抗硫連續(xù)管腐蝕試驗(yàn)結(jié)果

另外，還應(yīng)積極開展CT90S-CT110S抗硫連續(xù)管的研發(fā)，同時(shí)進(jìn)行以 CO2腐蝕為主的16Cr、 19Cr、22Cr不銹鋼連續(xù)管開發(fā)，以及探索研發(fā)鈦合金耐腐蝕連續(xù)管。

2.3 連續(xù)管纜（集束管）

利用連續(xù)管無接箍，可快速帶壓起下的特點(diǎn)，將電纜 （光纜）與連續(xù)管結(jié)合，可大大降低作業(yè)成本和安全風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)拓展多種應(yīng)用范圍。目前國內(nèi)已有民營企業(yè)開展此項(xiàng)研究，現(xiàn)已開發(fā)出多種產(chǎn)品并得到現(xiàn)場應(yīng)用，已研發(fā)的產(chǎn)品主要有以下幾種。

（1）加熱管纜。利用電感應(yīng)加熱原理將連續(xù)油管變成熱載體，加熱流經(jīng)油管和連續(xù)管纜環(huán)空的稠油及蠟，實(shí)現(xiàn)消除結(jié)蠟。代表產(chǎn)品為2205-90級，規(guī)格為Φ31.8 mm×2.8 mm連續(xù)加熱管纜結(jié)構(gòu)，如圖1所示。主要部分包括：外徑為31.8 mm連續(xù)管，內(nèi)芯為95 mm2（直徑10.7 mm）的銅絞線絕緣材料，4.8 mm+填充材料+0.4 mm鋼帶裝鎧，耐溫可達(dá)200℃。

圖1 2205-90連續(xù)加熱管纜結(jié)構(gòu)示意圖

（2）復(fù)合測試管纜。代表產(chǎn)品為CT100復(fù)合管纜，以連續(xù)管作為外管、3根動(dòng)力電纜（鋁材質(zhì)）、5根信號線、裝鎧及填充組成。復(fù)合管纜實(shí)物如圖2所示。可用于連續(xù)管水平井測井、傳輸射孔、橋塞等。其特點(diǎn)是不用再購置連續(xù)管專用穿電纜設(shè)備，而且電纜穩(wěn)定性好， 不易斷。

圖2 復(fù)合管纜實(shí)物圖

（3）多功能復(fù)合管纜（集束管）。外管采用CT90連續(xù)管，內(nèi)管以連續(xù)油管作為工作管柱，環(huán)空內(nèi)置電纜，可以根據(jù)生產(chǎn)需求任意調(diào)整或增置測井纜、控制管線和光纜。圖3為CT90-1級多功能復(fù)合管纜，其外管為CT90級Φ88.9 mm連續(xù)管，內(nèi)管為CT90級Φ60.3 mm連續(xù)管，內(nèi)外管環(huán)形空間根據(jù)生產(chǎn)需求，用測井纜及控制管線，線纜之間高溫絕緣橡膠充填。集束管主要用于油田井下生產(chǎn)工作管柱（如電潛泵），具有施工簡便快捷、效率高、可帶壓作業(yè)的特點(diǎn)。集束管與常規(guī)油管性能對比見表4。

圖3 CT90-1型多功能復(fù)合管纜實(shí)物圖 （集束管）

表4 集束管與常規(guī)油管性能對比

2.4 低壓油氣井作業(yè)用連續(xù)管

對于低壓、高滲而不能建立循環(huán)的油氣水井，國外多采用同心管沖砂技術(shù)（CCT+Sand-Vac）。由于國內(nèi)無同心連續(xù)管，該技術(shù)被國外壟斷且服務(wù)費(fèi)用較高，難以推廣。新疆油田開展同心油管射流負(fù)壓沖砂技術(shù)研究與應(yīng)用144井次，效果良好。同心連續(xù)管負(fù)壓沖砂模擬過程如圖4所示。研究開發(fā)同心連續(xù)管具有廣闊的應(yīng)用前景，以青海油田澀北氣田為例，該氣田氣井出砂嚴(yán)重，地層壓力低且下降較快，部分井采用連續(xù)管氮?dú)馀菽瓫_砂已無效，急需開展同心連續(xù)管負(fù)壓沖砂工藝。

圖4 同心連續(xù)管負(fù)壓沖砂示意圖

3 結(jié)束語

寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司經(jīng)過數(shù)年來的持續(xù)研發(fā)，使國產(chǎn)連續(xù)管產(chǎn)品形成了系列化，應(yīng)用更加廣泛，有力地促進(jìn)了國內(nèi)連續(xù)管作業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。為進(jìn)一步拓展連續(xù)管應(yīng)用范圍，結(jié)合國內(nèi)油田需求狀況，對深井、超深井以及復(fù)雜水平井作業(yè)需要開發(fā)更高強(qiáng)度連續(xù)管和耐腐蝕管，連續(xù)管與電纜有機(jī)結(jié)合將更加發(fā)揮連續(xù)管的優(yōu)勢。低壓井的作業(yè)需求對同心連續(xù)管的國內(nèi)開發(fā)提出了迫切需求。

[1]李宗田.連續(xù)油管技術(shù)手冊[M].北京:石油工業(yè)出版社，2003.

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Discussion on New Type Domestic Coiled Tubing Continuous Research and Development

LU Mingchun1,LU Yansen1,LU Jiang2,HU Yuanlin1
（1.Qinghai Oilfield Downhole Operation Company,Mangya 817500,Qinghai,China; 2.School of Petroleum Engineering of Changjiang University,Wuhan 430100,China）

TE933.8

B

10.19291/j.cnki.1001-3938.2017.03.007

2016-12-08

編輯：汪翰云

魯明春（1968—），男 ，河南扶溝人，高級工程師，1990年畢業(yè)于西南石油學(xué)院，主要從事石油地質(zhì)的勘探與開發(fā)工作。