连续油管钻井技术(总24页)

连续油管钻井技术(总

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新兴的连续油管钻井技术

发布时间：2010-04-09 11:39:17

连续油管起初作为经济有效的井筒清理工具，在市场上赢得了立足之地。传统的修井和完井作业的经济收入占连续油管作业总收入的四分之三以上。随着连续油管设备在油气田上的应用范围持续扩大，近年来，连续油管钻井技术和连续油管压裂技术成为发展最快的两项技术。

连续油管钻井技术的发展

连续油管钻井（CTD）研究始于上世纪六十年代。在上世纪七十年代中期，利用连续油管进行了钻井作业。当时的连续油管装置包括16英尺直径的滚筒、6150FPM注入头、3000psi防喷器以及由40英尺长的管子经端面焊接而成的3000英尺长的连续油管。利用该装置和转速为300rpm的5″容积式马达、三牙轮钻头等钻井工具，钻6-1/4″井眼的浅井。钻了10口井后不再使用该装置。

在上世纪八十年代，传统钻井在浅油气藏钻井市场有很强的竞争力，连续油管钻井则不景气。这不仅是因为传统的钻井设备更为便宜，而且由于人们当时没有认识到连续油管钻井在改善钻井工艺或降低钻井成本上的优势。

从上世纪九十年代初开始，连续油管钻井技术进入了发展和应用时期。1991年，在巴黎盆地成功地进行了连续油管钻井先导性试验，同年在德克萨斯利用连续油管进行了3井次的重钻井作

业。此后，连续油管钻井技术迅速发展，至1997年，共完成了4000个连续油管钻井项目（见图1）。

连续油管钻井技术的迅速发展归功于以下几个因素：连续油管行业已经发展到能提供必要的设备和基本技术的成熟阶段；连续油管钻井技术在市场上具有竞争力，有时甚至占上风；在定向钻井和欠平衡钻井方面处于技术优势地位；油气工业界对于连续油管钻井的能力和局限性有了更多的理解，能更合理地选择钻井对象，最终使连续油管钻井的成功率更高。

近年来，连续油管钻井每年达到900～1000口，其中，老井侧钻钻定向井约120口，新钻浅直井约800口。连续油管钻井技术已经成为经济高效地在各种油气藏进行加深钻井、老井侧钻、钻浅井的重要技术，在钻井市场，特别在欠平衡水平钻井市场赢得了地位。

连续油管

钻井系统的优缺点

连续油管钻井系统的优点，包括：一、控制压力能力强，能在欠平衡条件下安全、高效地钻井。二、适合于现有井的加深钻井和侧钻作业，与用常规钻井设备或修井设备达到同样的目标相比，用连续油管可以节约费用25%～40%。三、容易提高钻井工艺自动化水平，操作人员少。四、装备的机动性好，安装、拆卸容易，节约时间。五、起下钻快，钻进快，钻井作业周期短。六、地面设备占地少，适合于地面条件受限制的地区或海上平台作业。七、连

续油管的挠性好，能钻短弯曲半径的水平井。八、地面设备少，噪音低，污物溢出量少，对环境影响小。

连续油管钻井系统的缺点，包括：一、连续油管直径较小，限制了能钻的井眼尺寸和泥浆流量。二、连续油管不能象常规钻杆那样旋转，钻头的旋转动力只能来自井下马达，使其水平位移受到限制。三、连续油管的寿命比常规钻杆的寿命短。四、用通常的连续油管装置还不能完成从开钻到完钻的所有作业，需要借助于常规钻机或修井机做钻井前的准备工作，例如起出生产油管和封隔器、清洗井眼等，以及下入长段套管或尾管柱。

连续油管钻井系统的组成

许多连续油管钻井作业能使用常规修井作业使用的连续油管设备。然而，随着CTD实践的增加和CTD作业的复杂性增加，逐渐趋向于制造CTD专用设备。后来也发展了特殊的混合式设备，它可以起下连续油管，也可以起下常规连接管。这类设备也允许CTU 做更多的钻井相关工作，例如起下完井管柱等。

钻井作业的类型、地点和作业的复杂性将决定需要装备哪些地面设备。完成大部分CTD作业所需的主要设备有：一、基本连续油管设备：滚筒；连续油管；连续油管注入头；动力系统、液压系统、控制系统；起重机和支座。二、管子操作设备。三、压力控制设备（防喷器组）。四、辅助地面设备。五、监测和记录设备。

六、安全和应急设备。七、钻井流体混合、储存、循环和处理设

备。八、钻井、测量底部工具组合。下期，将着重介绍一些重要设备。

应用范围及技术水平

连续油管钻井的应用领域为：钻小井眼井、现有井侧钻定向井、现有井加深钻井、钻浅井、欠平衡（负压）条件下钻井、在3-1/2″（8809毫米）或更大直径油管中过油管钻井、在不用永久性安装钻井设备的海上平台或浮动生产设施上钻井、钻救援井、环境敏感区（降底噪音、场地限制、防止漫溅、光学干扰）钻

井。

常用的连续油管钻井按钻井类型分类，有现有井定向重钻和直井钻井两类；按工艺方式分类，有欠平衡钻井、平衡钻井和过平衡钻井。目前连续油管钻井广泛用于钻浅直井、现有井侧钻定向井、欠平衡钻井。

在钻井过程中连续油管的其它应用有取心、安放造斜器、伽码射线测量、导向工具的有线测量、下尾管和悬挂器、泡沫或液体钻井、空气雾化钻井等几个方面。

在早期的技术水平方面，大部分井是用2″英寸连续油管和2-7/8″底部钻具组合钻成的。随后出现了2-3/8″连续油管和3-1/2″底部钻具组合钻4-3/4″井眼。后来发展到采用2-7/8″连续油管和4-3/4″底部钻具组合钻6-1/4″井眼。井眼通常小于7″，但已经成功钻过井眼达到13-3/4″的井。

1991年至1997年初，ARCO公司在德克萨斯、阿拉斯加、加里福尼亚和新墨西哥用连续油管共钻了70多口井，其中，约58%的井为套管开窗侧钻，42%的井为套管鞋下方钻的延伸井（包括加深井和定向水平井），在世界上用连续油管所钻的定向水平井中占了很大比例。ARCO公司用连续油管在阿拉斯加普鲁德霍湾钻的井，垂深（造斜点）大约在2700～3000米，总井深在3350米左右，连续官钻井长度为360米左右。这些井通常是通过4-1/2″或5-1/2″生产油管钻的，也有通过3-1/2″油管钻的，其中有3口多分支井。1995年至1997年，ARCO公司在普鲁德霍湾用连续油管钻的定向水平井的平均成本是每口井大约100万美元，而用修井机完成类似的井需要大约200万美元。连续油管所钻的井平均单井日产量为1500桶左右，平均投资回收期为85天。这一连续油管钻井计划，大约90%的钻井目标与5%的经济目标获得了成功。

1997年5月，壳牌英国勘探与生产公司在北海的北CORMORANT油田CN30井中用连续油管在5″和7″尾管中开窗侧钻，窗口深度为3862～3866米，总井深为4137米。该井中，用连续油管开窗、钻3-7/8″井眼，测井，下2-7/8″尾管，射孔，日产油1780吨。

1994～2000年，BP阿拉斯加勘探公司在阿拉斯加的北坡油田，采用连续油管设备侧钻了250口井，2001年侧钻62口井，2002年计划侧钻46口井。大部分的侧钻井是通过4-1/2″的油管钻3-3/4″井眼，偶尔也通过3-1/2″油管钻3″井眼。这些井的总深

度为3300～3700米，侧钻水平井长度为450～720米。连续油管钻井已经成为该油田的常规钻井作业。

据报道，2004年3月，BP公司在阿拉斯加的Niakuk油田的一口井中钻至17515英尺，创造了连续油管钻井的世界记录。

计算机模拟技术已经成为进行连续油管钻井工艺设计、确定技术可行性、现场监控钻井作业、钻后评价钻井技术效果等不可缺少的手段。随着连续油管钻井技术应用日益增多，它的技术水平在不断发展提高。

连续油管钻井的基本设备

大多数连续油管钻井作业者所用的连续油管基本设备与修井服务很相似（图1 ）。在某些情况下，个别设备或许要加以改进或更换，以便适应特殊用途。连续油管钻井中使用较大直径连续油管的趋势导致钻井设备的尺寸与修井设备尺寸很不相同。主要基本设备简介如下。

连续油管滚筒连续油管滚筒的主要功能是安全地保护和储存连续油管（图2 ）。这通过避免管柱疲劳（弯曲）或机械损伤造成的过分损坏而实现。滚筒上通常连接活动弯头，使得滚筒在转动过程中能通过连续油管泵送流体。对于CTD作业，需要内部装有电缆的连续油管、接管板和收集器总成，使得连续油管柱中的电缆通过转动的滚筒（电缆弯头/收集器）连接至地面。除了操作驱动马达、刹车和缠绕管子的导向装置（排管器）系统的液压管件外，

CTD作业用的滚筒上通常安装检测设备和连接器（例如MWD泥浆脉冲技术用的压力检测传感器，或连续油管柱检测设备如直径和椭圆度检测装置）。

滚筒的连续油管理论容量（图3）能利用下式计算。其假设条件是管子在整个滚筒上缠绕得很好。实际上难以达到这种程度，必须留有余量，以便保持滚筒的容量在实际的限度内。

L = (A+C) A B K

式中，L——管子容量（英尺）；A——管子堆叠高度（英寸）；B——滚筒两端法兰之间宽度（英寸）；C——滚筒芯轴直径（英寸）；K——不同管子尺寸的K值 (英尺/英寸3) 。

不同管子尺寸的K值为（见表1）：

利用驱动马达和排管器可将连续油管合适地排布在滚筒上。采用半径较大的滚筒能显著增加连续油管的寿命。推荐的滚筒芯轴半径见表2。

连续油管即便基本的CTD作业也需要高性能连续油管柱。例如，若钻井作业需要在同一井眼中多次起、下连续油管柱，那么连续油管柱的疲劳便会快速积累。另外，CTD作业过程中卡住管柱的可能性比大多数常规修井作业更大。这不仅意味着连续油管柱的性能必须最佳，而且操作人员任何时候都必须知道钻井连续油管柱的工作条件限度。人们总是希望改善连续油管的屈服应力以及可能使用新奇的材料如象钛合金、合成材料和陶瓷制品等，目的在于拓宽钻井深度限度，更好地监测和了解连续油管在不同的压力和

温度下循环使用的疲劳寿命。计算机模型已用于分析管子疲劳寿命，并在钻井中用作连续油管监测系统。

钻新井和定向井通常使用2-3/8″或2-7/8″连续油管。近年来，大部分垂直井加深钻井使用2″连续油管，大部分垂直新井钻井使用2-7/8″连续油管。钻井作业使用的连续油管的最大外径为3-1/2″，新型的混合式钻井系统使用3-1/4″外径的连续油管作为标准配置。

对于几乎所有钻井作业，推荐的管柱壁厚至少″，采用屈服强度为70000psi或80000psi的材料制造。然而，对于钻较深的垂直井或延伸较长的水平井，或许需要屈服强度为100000psi或110000psi的材料制造。对于有些井，可能需要使用管壁厚度从″逐渐减薄至″的锥形管柱。

通常，对于给定的钻井作业，连续油管的尺寸是在管子寿命（较小尺寸的管子具有较长的循环寿命，但具有较低的强度和有限的流量）和流通截面（较大尺寸的管子具有较高的强度和较大的流通截面，但具有较短的循环寿命）之间采取折衷。其结果，CTD 通常使用2-3/8″或2-7/8″连续油管。另外，需要考虑的是，在一个给定的滚筒上能缠绕的达到所需深度的连续油管的数量或起重机能支撑的最大重量。

在钻井设计阶段，连续油管的最佳尺寸、壁厚和屈服强度是利用连续油管模拟软件以及打算要钻的井的相关井的资料确定的。

如果不能利用计算机模型选择确定连续油管参数，可以考虑下列推荐参数：

1.内部压力限度：续管运行过程中的最大泵压为4000psi；连续油管处于静止时的最大泵压为5000psi。

2.最大破坏压差为1500psi。

3.最大推荐井口压力为1500 psi。

4.连续油管最大拉力限度为制造厂公布的屈服强度的80%。

5.连续油管直径和椭圆度：最大外径为连续油管公称直径的106%；最小外径为连续油管公称直径的96%。

业界已经投入了大量的时间和精力来研究连续油管钻水平井的侧向长度限度问题。控制连续油管能钻的井眼的长度的主要因素是连续油管的弯曲。细长的管子在大斜度井眼或水平井眼中，在一定的正弦力的作用下将会变成正弦弯曲：

Fcrs ＝2 ×（E × I × W ）1/2

Dh － Dp

式中，Fcrs为临界力（lbf）；E为扬氏模数，30×106（psi）；I 为惯性矩（in4）；W为油管在泥浆中的重量（lb/ft）；Dh－Dp为径向间隙（in）。

在正弦弯曲情况下，只有少量的重量能传递到钻头上。当轴向力达到第二个更大的临界值Fcriu（大约比Fcrs大倍）时，将出现螺旋状弯曲。在最后阶段，发生螺旋锁定，没有任何作用力能传递到钻头上，此时，连续油管不再沿水平井眼推进了。

为了使连续油管钻出的水平井眼最长，应尽力做到：保持井眼干净，不要沉积岩屑；使钻井液的密度达到最大；使狗腿严重度（井眼曲率）降至最小。

控制水平井段长度的第二个因素是不能在连续油管钻井的造斜点以上部位安装加重管（钻铤/加重钻杆）。克服这些限制因素的一种选择是采用锥型连续油管柱。

注入头注入头（图5）提供井筒中起、下连续油管所需的动力和牵引力。注入头有两条运转方向相反的牵引链条，由液压驱动。牵引链条上安装夹块，用于将连续油管下入井中，以及将它从井中起出来。当连续油管在井中时，注入头支撑连续油管的全部重量。

CTU操作者要能利用几个液压系统完全控制连续油管柱的移动——这个特性很重要，因为CTD过程中必须仔细控制钻头负荷。

钻井用的注入头的拉力至少为60000磅。常用的Hydra Rig注入头的主要技术性能参数列入表3。

鹅颈架的半径大小对连续油管的寿命有很大的影响。大约75%的连续油管疲劳和变形与鹅颈架相关。鹅颈架的半径大有利于延长连续油管的寿命。推荐的鹅颈架半径列如表2。

动力装置动力装置的功能是给操作CTU和一次/二次压力控制系统(例如防喷盒和BOP系统)提供动力。动力装置除在设备运行时提供液压动力外，它装有储能设备，能在发动机停机后在一定限度操作压力控制设备。在钻井过程中，如果非标准设备或辅助设备要由

CTD动力装置提供动力，应当确认动力装置的输出功率是合适的，压力和流动速率是匹配的。

大多数CTD作业持续时间长，因此需要规定在钻井过程中要适当地检查和维护动力装置，例如添加燃料油、检查润滑情况等。

起重机所有CTD作业均需要某些吊升、移动和安放钻井工具（BHA）的设备。当地条件以及设备构型将决定起重机的尺寸（高度）和起重能力。起重机常用于将注入头安放在BOP的顶部，然后就地吊着注入头。吊臂应足够长，要能在支座之上处理40英尺长的BHA（钻直井/磨铣套管）或65英尺长的BHA（钻定向井）。

支座针对具体的钻井项目，CTD工程师必须确定是否需要基座以及其规格和类型。基座（图5）用于加大井口设备的稳定性。它的主要特点是：

1.将工作面升至高于井口设备，以便容易接近井口；

2.在没有起重机的情况下用于支撑注入头，升高/降低注入头位置以便于安装。

3.当安装BHA时，允许注入头平移离开/返回井口；

4.在吊装注入头或BHA时给操作人员提供安全的工作平台；

5.在安装操作时，可以支撑BHA/管子。

支座要设计得能在一定限度内调节其高度，以适应特殊的井口和周围条件。通常，支座的支腿在调节至合适高度后加以固定。

一种比较复杂的CTD基座是混合型装置，或千斤顶支座。其结构是在底座上有一个利用液缸升高/降低的平台。这种基座的特

点是工作台高度可自由调节，并可用来起下管子，减少对于大载荷起重机或井架的依赖。

确保安全的管子上卸设备

管子上卸设备用于帮助确保安全和正确上卸管子和工具例如钻铤、油管接箍、套管接箍等。常规钻井使用的管子上卸设备要用于CTD作业，需要做一些小的改进，或者减小尺寸，以便于有效地操作。

用于井控的防喷器（BOP）系统

CTD 作业所需的BOP设备，其结构很大程度上取决于作业类型和预料作业可能遇到的“最恶劣情形”的条件。有组合型式很不相同的几种BOP系统。下述的一种或几种情景会在大多数CTD作业中遇到：

1.低压分流系统—在含有害气体的浅层钻新井眼时使用。

2.钻头小于CT四闸板BOP内径—钻头能通过四闸板BOP。若钻斜井，弯壳马达会进一步限制钻头外径。一般情况下，钻定向井的钻头的最大外径为3-7/8″。

3.钻头大于CT四闸板BOP内径—钻头不能通过四闸板BOP。

4.混合型起/下管操作—需要BOP适合要操作的油管/套管的尺寸。

5.欠平衡条件下操作BHA—需要特殊结构的BOP以适应充气井条件并能控制井筒压力。

对基本井控设备的要求如下：抑制井筒压力和流体，例如提供初级封闭（防喷盒）；能在控制条件下进行循环，例如经由钻

井管柱或节流管汇循环；将井筒返出流体或分离产物引流到安全区域进行处理或储存；连续监测钻井液的性能、流速和压力。

大部分CTD作业，BOP的压力等级为5000psi是合适的。然而，操作压力等级必须超过预计的井底压力。BOP尺寸（或通径）取决于井眼或计划完井尺寸。通常使用的连续油管BOP系统为4″（内径）四闸板结构。更大的BOP尺寸（例如5″—7-1/16″）不常用；若用，通常使用单闸板或双闸板结构的防喷器。大多数情况下，至少需要半封闸板和剪切/全封闸板BOP，并且常常包括环形BOP以提供对多种作业的适用性。环形BOP能封闭任何直径的管子或工具，从全封状态到全开状态。

大多数CTD作业使用的井控设备与修井作业所用的井控设备很相似。在某些情况下，个别组件可以加以改进或更换以适合特殊应用，但通常不同应用的设备可以互换使用。BOP的主要组件如下：

防喷盒侧门防喷盒是CTD作业最常用的防喷盒。它的封闭性能好，而且能在连续油管作业过程中容易更换其密封件。

四闸板BOP 如果内径合适，标准的四闸板BOP（图6）提供了合适的功能，并且安装和操作方便。较大的井眼通常需要使用7-1/16″BOP。

单闸板/双闸板BOP 当钻井作业需要通径大于5-1/8″时，BOP 组可以由6-1/8″或7-1/16″的单闸板或双闸板装配而成。

环形BOP 环形BOP的适用性极强，能适应的工具尺寸的范围宽。

其它BOP设备用于连接、监测或操作压力控制设备组的其它BOP设备包括：压井管汇、节流管汇、反循环管汇、BOP控制器和仪表、泥浆四通/立管。

连续油管在井中运移时由位于防喷器顶部的防喷盒加以密封。在钻井过程中和在井筒中起下管柱过程中，防喷盒一直保持着环形空间的密封。为了便于使用井底工具组合，防喷器与注入头之间有必要安装防喷管和立管。

新兴的连续油管钻井技术（三）

作者：发布时间：2010-08-27 15:30:28

上期文章重点介绍了连续油管钻井技术的一些重要设备。本期文章介绍一下连续油管钻井的辅助设备、检测设备、底部钻具组合（BHA）。

辅助设备及检测设备

需要何种辅助设备取决于许多因素，如地点、预期的作业期限、可利用的井场设施等。下列设备用于支持CTD作业，通常认为它们不属于CT设备：

1.发电机——给办公设备、照明灯、离心机、检测设备、泥浆设备（搅拌机、振动筛、循环泵）等提供电力；

2.配电板——提供发电机与各种用电设备之间的电路连接；

3.照明灯——为夜间安全、高效作业提供灯光；

4.空气压缩机——为CTU发动机启动提供空气或为气动绞车和动力工具提供压缩空气；

5.其它——维修CTU 所需工具和设备（包括焊机）。

监测和记录设备需要将钻机作业关键参数加以监测和记录，用于编写钻井报告或用于为邻井选择钻井工艺技术和设备。

CTU监测设备 CTD作业用的大多数CTU配置了监测和记录系统，用于提供CTU和相关设备的高度可靠的数据：深度和移动——CT循环疲劳监督和钻井进度速率评价所需的数据；管柱循环压力和流速——CT循环疲劳监督和井控所需的数据；3.井口压力——井控所需的数据；管重——CT管柱监督和BHA受力（如钻头载荷）监督所需的数据；5.管子监测——确认CT管柱的完整性和几何形态的变化。

钻井流体监测设备通常在CTU操作室实时显示和记录关键钻井参数（如压力、泥浆密度）。对不正常的作业条件发出报警（例如流入量/流出量对比报警）。通常监测和记录的参数如下：泵

压和井口压力、泵流量、流入量/流出量、钻井液密度、循环罐液面——收获量/损失量测量。

井眼控制和导向 CTD定向井测量通常直接使用常规定向钻井和井眼测量技术。通常要监测和记录下列定向数据：井眼斜度、工具面角、方位、地层评价、伽马射线、电阻率、环空压力。

安全和应急设备这些设备的存放地点和“随时起作用”是关键问题，例如：仅仅有防H2S设备是不够的，此类设备必须处于操作条件下，并放置于井场周围的方便之处。

钻井过程中应定期检查安全和应急设备，并在相关的日报表中记录其状态。通常支持CTD作业的安全和应急设备如下：1.发动机紧急停车系统——位于井口周围指定的危险区域内的CTU发动机和泵发动机常常需要该系统。2.灭火设备——至少在CTU的动力装置、泵送设备的动力装置、操作室或办公室附近以及燃料油罐附近要有灭火设备。3.防H2S设备和气体检测设备——防H2S设备的类型、数量和安置应符合法规或企业规定。4.眼睛清洗器具——通常位于钻井液配制设备附近。5.人员防护器具——钻井流体安全配制设备，包括防护服、护目镜、长袖手套。如果使用腐蚀性化学剂，则需要有化学清洗剂。

底部钻具组合（BHA）

任何钻井所需的BHA很大程度上取决于钻井作业的类型和复杂程度。选择BHA时，通常考虑技术要求、当地可得到的工具（这或许十分重要）、人员经验、各种工具的历史和声誉。

钻井BHA由几种组件组成，能在具有挑战性的环境中发挥多种功能。每个组件或工具的操作、工作限度和可靠性将影响钻井BHA的整体性能。同其它BHA选择方法一样，在先进性（适用性）同简单性（可靠性）之间存在一个折中。通常，BHA按钻井类型配备。目前钻新的垂直井，BHA外径尺寸一般3″—4-3/4″，取决于井下马达尺寸。钻定向井，定向工具和总成的标准尺寸为2-

3/4″—3″（注意：实际尺寸可能在7/8″—3-1/8″范围内变化，马达为3-3/8″）。这些尺寸看作为3″公称尺寸。钻小井眼，BHA 实际尺寸可能在2-1/4″—3″范围内，马达为2-3/8″。在欠平衡条件下钻定向井和垂直井，最常用的马达是3-1/4″。钻6″—6-

3/4″井眼正处于计划阶段。目前有几个钻较大井眼的项目已经在浅地层实施，需要更多的试验以及CT发展后才能钻更深的大井眼井。不同应用需要的钻井BHA或其功能会有变化。因此，针对每种应用设计的BHA的组件和结构将会不同。

BHA（图8、图9）主要组件为：

CT连接器连续油管连接器在连续油管和底部钻具组合之间提供了能承受大的拉力/扭矩载荷的机械连接。有许多种结构和规格的CT连接器常用三种连接器：卡瓦式连接器（推荐使用双作用双向结构的CT连接器）平头螺钉/凹穴式连接器（这种连接器的抗拉、抗扭、抗震能力较强）、压接式连接器。

止回阀用于防止井筒流体返回到连续油管中。常用双瓣止回阀。

释放器投球启动的液力释放器安装在止回阀下面。当底部钻具组合遇卡时，释放器可以使连续油管与底部钻具组合脱离。如果使用电缆工具，则不能使用液力释放器，而要使用电控释放器或直接拉动/剪切释放器。

循环接头落球启动循环接头安装在脱离器下面。将一个球循环至接头的球座上即可打开循环接头，钻井液从MWD工具和泥浆马达上方经过径向分布的6个孔眼流入连续油管外的环形空间，这样就通过消除钻井液流经底部钻具组合的压力损失和流速限制而增大循环速率。这是一种一次性打开的工具（一旦打开，则不能再投球堵上）。

非转动连接器底部钻具组合相当长，有时需要将它分段操作。利用非转动的花键连接器可以将两段或更多段钻具连接起来。

定向器和均衡接头井下定向器用于调节马达工具面而控制井眼方向。用泥浆泵将一个压力脉冲输通过连续油管输送至钻具组合，定向器内部同外部环形空间之间的压差驱动一个活塞使工具顺时针方向转动20°。压差越大，定向器产生的扭矩越大。

均衡接头安装在定向器下面、井下马达上面以增加钻井液通过工具串的压降，增大定向器产生的扭矩。均衡接头还能均衡泥浆泵停泵时井下泥浆马达捕集泥浆而造成的压力。

钻铤通常钻垂直井用。使用定向工具时用无磁钻铤。

泥浆马达最常用的泥浆马达的外径为2-7/8″，7 :8瓣数比，具有可调节弯外壳。它们通常是高流速、中转速马达。推荐的流量为60～120GPM，转速为200～400rpm。也可以用更大的马达，这取决于要通过的环空和待钻的井眼尺寸。在钻穿油层时，推荐使用无磁转子/定子组合马达，这可减少磁干扰，允许导向工具安装于距马达2英尺范围内，从而改善井眼轨迹的控制。

钻头选择合适的钻头对于确保最佳的钻井结果十分关键。常用的钻头有聚晶金刚石复合片钻头、热稳定金刚石钻头或三牙轮钻头。

选择钻头时要考虑下列因素：一是地层类型、硬度和研磨性；二是马达扭矩（推荐使用大扭矩马达）；三是马达转速；四是钻头的载荷；五是钻井液类型和流速（制订钻井计划的一个重要内容是确定最佳钻井参数，即确定能产生最好成本效益的钻井特性的钻头设计、钻头载荷和钻进速率的组合。以最简单的方式而言，达到最佳钻井特性是两种极端情况的折中）；六是最快的钻进速率，尽可能长的钻头延续时间（钻进速率优先），最长的钻头寿命和最小的非钻进时间例如起下管柱更换钻头（钻头寿命优先），需要确定两种极端情况的最佳点，该点能产生最小单位进尺成本。单位进尺成本是以下参数的函数：钻头成本、起下管柱成本、设备操作成本。

随钻测量（MWD）系统随钻测量系统是连续油管钻井BHA 的重要组成部分，用于在钻进条件下实现定向数据、地层参数和井下钻井参数的测量与传输。由井底向上传递测量数据，通常利用两

连续油管钻井水力参数理论计算

连续油管钻井水力计算实例分析 一、计算原始参数 CT 规格：" 78 73 4.8(20.188")3500mm m φ???，级别CT80。 滚筒尺寸（底径x 内宽x 轮缘）：260024504200mm φφ?? 采用老井加深工艺，原井筒1500m （5-1/2”和7”套管）加深钻井1000m 和2000m ，参考大量实例，钻头采用4-3/4”和6-1/8’牙轮钻头或PDC 钻头，螺杆马达采用3-3/4”和4-3/4”规格。 钻井液采用清水和一种水基泥浆（ULTRADRIL 钻井液），其流体参数为： ρl =1180kg/m 3，n=0.52564，k=0.8213Pa.s n ，粘度为45.5mPa.s 。 二、泵压计算 P P P P P P P =?+?+?+?+?+?泵工具CT 直管汇钻头环空CT 盘 （一）管内压降计算模型 CT 内流体的摩阻损失通常表示为压力降低的形式，即： 2 2f L v P f d ρ?= 中L 和d 分别是管长和管径，v 是管内的平均速度，f 是范宁Fanning 摩擦因子，它与流体的雷诺数、管壁的粗糙度等因素有关。 （二）清水（牛顿流）介质管内摩阻计算 1.雷诺数计算及狄恩数计算 e R d N ρν μ = 式中，N Re 为雷诺数，无量纲； ρ为液体密度，kg/m 3； ν为循环介质在管路中的平均流速，m/s ； d 为模拟连续油管内径，m ； μ为牛顿流体的动力粘度，Pa*s ； 狄恩数(Dean)是研究弯管流动阻力的基本无量纲数：

De N N = 其中r 0为连续油管内径，R 为连续油管弯曲半径，N Re 为雷诺数。 2.直管摩阻系数计算模型 （1）层流 对于直管，范宁摩阻系数可用如下公式计算： Re 16 SL f N = （2）紊流 对管内单向流摩阻系数公式进行了分析，当不考虑管粗糙度，在紊流光滑区（3*103

连续油管钻井技术

新兴的连续油管钻井技术 发布时间：2010-04-09 11:39:17 连续油管起初作为经济有效的井筒清理工具，在市场上赢得了立足之地。传统的修井和完井作业的经济收入占连续油管作业总收入的四分之三以上。随着连续油管设备在油气田上的应用范围持续扩大，近年来，连续油管钻井技术和连续油管压裂技术成为发展最快的两项技术。 连续油管钻井技术的发展 连续油管钻井（CTD）研究始于上世纪六十年代。在上世纪七十年代中期，利用连续油管进行了钻井作业。当时的连续油管装置包括16英尺直径的滚筒、6150FPM注入头、3000psi防喷器以及由40英尺长的管子经端面焊接而成的3000英尺长的连续油管。利用该装置和转速为300rpm的5″容积式马达、三牙轮钻头等钻井工具，钻6-1/4″井眼的浅井。钻了10口井后不再使用该装置。 在上世纪八十年代，传统钻井在浅油气藏钻井市场有很强的竞争力，连续油管钻井则不景气。这不仅是因为传统的钻井设备更为便宜，而且由于人们当时没有认识到连续油管钻井在改善钻井工艺或降低钻井成本上的优势。 从上世纪九十年代初开始，连续油管钻井技术进入了发展和应用时期。1991年，在巴黎盆地成功地进行了连续油管钻井先导性试验，同年在德克萨斯利用连续油管进行了3井次的重钻井作业。此后，连续油管钻井技术迅速发展，至1997年，共完成了4000个连续油管

钻井项目（见图1）。 连续油管钻井技术的迅速发展归功于以下几个因素：连续油管行业已经发展到能提供必要的设备和基本技术的成熟阶段；连续油管钻井技术在市场上具有竞争力，有时甚至占上风；在定向钻井和欠平衡钻井方面处于技术优势地位；油气工业界对于连续油管钻井的能力和局限性有了更多的理解，能更合理地选择钻井对象，最终使连续油管钻井的成功率更高。 近年来，连续油管钻井每年达到900～1000口，其中，老井侧钻钻定向井约120口，新钻浅直井约800口。连续油管钻井技术已经成为经济高效地在各种油气藏进行加深钻井、老井侧钻、钻浅井的重要技术，在钻井市场，特别在欠平衡水平钻井市场赢得了地位。 连续油管 钻井系统的优缺点 连续油管钻井系统的优点，包括：一、控制压力能力强，能在欠平衡条件下安全、高效地钻井。二、适合于现有井的加深钻井和侧钻作业，与用常规钻井设备或修井设备达到同样的目标相比，用连续油管可以节约费用25%～40%。三、容易提高钻井工艺自动化水平，操作人员少。四、装备的机动性好，安装、拆卸容易，节约时间。五、起下钻快，钻进快，钻井作业周期短。六、地面设备占地少，适合于地面条件受限制的地区或海上平台作业。七、连续油管的挠性好，能钻短弯曲半径的水平井。八、地面设备少，噪音低，污物溢出量少，对环境影响小。

新型多功能连续油管钻井井架

区域磁畴分布与其他区域不同,并以漏磁场强度切 向分量最大、法向分量等于0(过0点处漏磁场梯度K 值增大)等特征指示出危险部位。磁记忆检测技术即是利用此原理进行应力集中检测的。 随着疲劳循环次数的增加,位错密度进一步加大,大量微观裂纹的结合使裂纹聚集处泄漏的磁信号表征更为明显,因而在疲劳循环次数达到一定程度时出现最大K 值。 较大的循环载荷促使被测疲劳试件薄弱部位迅速进入塑性状态,形成较强应力集中区,并在随后的循环中保持其最强的危险特征。当循环载荷下降时,由于难以达到晶粒滑移的临界切应力,所以位错源难以开动,不易产生位错塞积,新形成的位错壁垒和微裂纹相对较少,同时原有的微裂纹深度扩展缓慢,表现在出现最大K 值时位错密度提高不大,产生的自有漏磁场相对较大的循环载荷时要小。 对比图2、图3可知,2种循环载荷作用下最大K 值出现前的K 值基本相同。分析认为:较大循环载荷有利于增加位错密度,但循环载荷较小时可使处于有利位向的晶粒迅速发生滑移,位错增殖,产生位错塞积,从而促使产生的自有漏磁场与较大循环载荷时没有明显差异,导致最大K 值出现前的K 值差异较小。 结 论 (1)相对于过0点表征铁磁构件的危险部位 而言,过0点处的漏磁场梯度K 值表征的信息更 为丰富,有利于磁记忆检测技术由定性分析向定量分析转变; (2)疲劳载荷作用下,35Cr M o 调质试样的磁 记忆信号特征明显,当循环次数达到一定程度时过0点处漏磁场梯度K 值达到最大值,试样再次循环 不久即断裂,据此可评判试件的损伤状况及进行疲劳寿命预测。 参　考　文　献 [1]　Doubov A A 1D iagnostics of metal ite m s and equi pment by means of metal magnetic memory//Pr oc of Chs NDT 7th Conference on NDT and I nternati onal Research Sy m 2posiu m 1Shant ou,China:Non -Destructive Testing I n 2stituti on,C M ES,1999:181-1871 [2]　周克印,姚恩涛,吴永端,等1用相关分析法监测 疲劳裂纹起始寿命初探1无损检测,1999,21 (2):55-571 [3]　任吉林,唐继红,邬冠华,等1金属的磁记忆检测 技术1无损检测,2001,23(4):154-1561 [4]　任吉林,邬冠华,宋　凯1磁记忆检测机理的探 讨1无损检测,2002,24(1):29-311 [5]　吴文秀1磁记忆应力集中检测仪的研制与试验1机 电工程技术,2007,36(3):261 [6]　董丽虹,徐滨士,董世运,等1拉伸及疲劳载荷对 低碳钢磁记忆信号的影响1中国机械工程,2006, 17(7):7441 第一作者简介:吴文秀,副教授,生于1965年,1999年获北京科技大学车辆工程专业硕士学位,现主要从事机械测试控制与材料成型技术的教学与研究工作。地址: (434023)湖北省荆州市。电话:(0716)8060739。E -mail:wu wenxiu22@1631com 。 收稿日期:2008-10-30 (本文编辑　谢守平) !信息广角# 新型多功能连续油管钻井井架 据近期D rilling Contract or 报道,美国Devin 国际公司新近推出了一种钻修两用的新型Track Stack 双层平台式连续油管钻井井架。这种连续油管钻井井架采用双平台台面、防护栏及顶部人字架结构,其技术条件完全符合职业安全和健康条例的要求。据称,这种连续油管钻井井架安装简便快捷,在6h 之内即可完成安装作业。现场试验表明,其性能安全可靠。 Track Stack 连续油管钻井井架的主要优点是适应性强,无论是使用连续油管或连接的钻杆二次下井,或是使用底部钻 具组合进行钻修作业,其所需的配套装置均很容易安装就位。 据介绍,Track Stack 连接油管钻井井架顶部人字架的承载能力达4415k N 。利用其顶部人字架可在地面上组装底部钻具组合,亦可安装转臂式吊车及辅助旋转装置来操控大钳对钻杆进行上、卸扣作业。当使用连续油管二次下井时,Track Stack 连续油管钻井井架可为注入头指示下入位置。 应用这种多功能连续油管钻井井架进行钻修作业,可消除不必要的停钻时间和烦琐的人工操作设备,既能保障作业安全,又可提高经济效益。 江先雄编译自D rilling Contract or,2008,64(2):181 —6— 石　油　机　械2008年　第36卷　第12期

连续油管钻井技术研究与应用进展

连续油管钻井技术研究与应用进展 连续油管钻井技术在钻井中的应用，拓宽了钻井的广度与深度，并且该技术同其它技术相比，在具体应用过程中，具有较强的经济性，能够使企业获得更好的经济效益。从其目前的具体应用情况来看，其将会成为未来钻井行业在具体施工中的一项常用手段，并且具有不错的应用前景。 标签：连续油管；钻井技术；研究 连续油管具有柔性刚度及自动化程度高、可带压作业等特性，目前几乎涉及到了所有的常规钻杆、油管作业，成为未来修井作业行业的主导技术之一，在油气勘探与开发中发挥越来越重要的作用。与此同时，随着勘探开发的不断深入，一批低压低渗井、煤层气井、水平井等陆续出现，对井下作业及连续油管技术提出了更高的要求，迫切需要能够进行负压作业的新结构式的连续油管装置。双层连续油管负压作业工艺可有效解决这一技术难题。 1 连续油管钻井创新优势 ①具有很强的控制压强能力，而非平衡油井在具体应用过程中，因为自身存在一定压力，难以完成一些难度较大的作业，在钻井过程中利用连续油管进行作业，一方面能够完成所有压力作业，另一方面对油层也能够起到一定的保障作用，可以使钻井效率得到进一步提升。 ②该技术适合应用在老井侧钻和加深钻进作业中，与一般钻井设备相比，如果在钻井过程中，采用相同的技术参数，连续油管在具体作业过程中为连续油管作业，该方式能够降低约30%左右的成本，经济效益明显。 ③该项技术在具体作业中使用的继电设备小、设备少，噪音小、占地面积小，同时作业中只会出现少量的溢出物，对环境的破坏较小，与绿色发展理念相适宜，尤其适合在海上作业中应用。 ④该项技术提高工艺自动化较快，自动化施工一方面可以能够减少作业人员的劳动量，避免因为劳动人员操作上的失误引发施工故障，另一方面也可以减少企业在一项工作上的投入。此外，设备在具体应用中，装卸操作简单，钻井的作业速度较快，工程的施工周期短，同时油管还具有较强的挠性，能够再弯度半径较小的情况下，完成水平作业。 2 双层连续油管配套工具与功能 2.1 双层连续油管伸缩连接器 双层连续油管伸缩连接器主要应用在油气田用双层连续油管连接工具作业时管体与工具之间连接及内外两层连续油管伸缩量补偿调节。外层连续油管连接

关于连续油管的应用

连续油管应用： 连续油管起初作为经济有效的井筒清理工具，在市场上赢得了立足之地。修井和完井作业的经济收入占连续油管作业总收入的75%以上，连续油管在世界各油气田的应用范围持续扩大。事实上连续油管所具有的带压欠平衡作业、作业的快速高效、对地层的低伤害、低成本（来源于工序的简化）等等优点和应用价值，是在连续油管诞生30年后的上世纪90年代才真正被人们所认识。其后连续油管广范应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业，在油气田勘探与开发中发挥着越来越重要的作用。90年代后，连续油管压裂技术和连续油管钻井技术，在工艺技术上和实际的应用中得到了较快的发展。我国引进和利用连续油管作业技术始于70年代，1977年，我国引进了第一台波温公司生产的连续油管作业机，在四川油田开始利用连续油管进行气井小型酸化、注氮排残酸、气举降液、冲砂、清蜡、钻磨等一些简单作业，累计进行数百口井的应用试验，取得了明显效果，积累了初步的经验，随后在全国各油田推广应用。目前，据不完全统计，国内共有引进的连续油管作业机30台左右，主要分布在四川、大庆、长庆、胜利、华北、中原、吉林、新疆、辽河、吐哈、大港、河南和克拉玛依等油田。四川、辽河、华北自引进连续油管以来累计作业井次均己超过1000井次。大庆油田自1985年引进连续油管作业装置以来，共在百余口井中进行了修井等多种井下作业，主要用于气举、清蜡、洗井、冲砂、挤水泥封堵和钻水泥塞等。吐哈油田自1993年引进连续油管作业机以来，作业井次达40～60井次，用连续油管进行测井的最大井深已达到4300m。总的来讲，国内连续油管作业机主要应用于以下几个方面:冲砂洗井、钻桥塞、气举、注液氮、清蜡、排液、挤酸和配合测试。用得比较多的是冲砂堵、气举排液和清蜡，占95%以上。连续油管作业在我国油田受到普遍欢迎。

连续油管简述资料

连续油管作业技术简述 1.连续油管简述 连续油管(coiled tubing,简称CT) 装置是一种有别于传统作业方式的特种作业设备, 自上世纪60年代初引入油田生产后,便以其高效、实用、经济的特点倍受使用者的青睐。连续管也称柔性管，是一种强度高、塑性好、抗腐蚀较强的ERW 焊接钢管，单根长度可达几千米，在生产线连续生产并按一定长度缠绕在卷筒上交付使用。 进入2000 年后, 由于材质和设备制造技术的更新提高, 连续油管技术发展迅速,新型连续油管车各方面性能大为改进, 能够适应更加恶劣环境和从事更为复杂的技术。 2.连续油管设备组成 连续油管设备主要包括以下几部分： （1）滚筒：储存和传送连续油管； （2）注入头：为起下连续油管提供动力； （3）操作室：设备操作手在此监测和控制连续油管； （4）动力组：操作连续油管设备所要求的液压力源； （5）井控装置：连续油管带压作业时的井口安全装置。 3.连续油管工作原理 其工作原理是：车辆停靠井口处,依次吊装防喷器、注入头于井口(防喷管)上,将CT 从绞盘上拉出经鹅颈管导向进入注入头, 由注入头链条拉紧后通过防喷器下入作业管柱中, 绞盘轴端的接头可与配套设备联接, 泵注液体或气体入井, 操作室内可远程控制CT 起下及相关部件的动作。 4.连续油管技术的应用 连续油管以其高效性、经济性以及对地层污染小等优点目前已广泛应用于钻井、完井、采油、修井和集输等各个作业领域，被称作“万能作业机”。 4.1连续油管的冲砂洗井 冲砂洗井是目前最常见的连续油管修井作业。 洗井是将洗井液通过连续油管泵入井内, 使砂粒松动并将其从生产油管与连续油管的环空冲到地面上来。 连续油管由于其具有良好的挠性等特点，除进行常规的冲洗作业外，还用于解决一些比较复杂的井下管柱被卡堵情况。这类井既无法建立循环又不能起出井下管柱，常规方法处理

连续油管钻井技术(总24页)

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新兴的连续油管钻井技术 发布时间：2010-04-09 11:39:17 连续油管起初作为经济有效的井筒清理工具，在市场上赢得了立足之地。传统的修井和完井作业的经济收入占连续油管作业总收入的四分之三以上。随着连续油管设备在油气田上的应用范围持续扩大，近年来，连续油管钻井技术和连续油管压裂技术成为发展最快的两项技术。 连续油管钻井技术的发展 连续油管钻井（CTD）研究始于上世纪六十年代。在上世纪七十年代中期，利用连续油管进行了钻井作业。当时的连续油管装置包括16英尺直径的滚筒、6150FPM注入头、3000psi防喷器以及由40英尺长的管子经端面焊接而成的3000英尺长的连续油管。利用该装置和转速为300rpm的5″容积式马达、三牙轮钻头等钻井工具，钻6-1/4″井眼的浅井。钻了10口井后不再使用该装置。 在上世纪八十年代，传统钻井在浅油气藏钻井市场有很强的竞争力，连续油管钻井则不景气。这不仅是因为传统的钻井设备更为便宜，而且由于人们当时没有认识到连续油管钻井在改善钻井工艺或降低钻井成本上的优势。 从上世纪九十年代初开始，连续油管钻井技术进入了发展和应用时期。1991年，在巴黎盆地成功地进行了连续油管钻井先导性试验，同年在德克萨斯利用连续油管进行了3井次的重钻井作

业。此后，连续油管钻井技术迅速发展，至1997年，共完成了4000个连续油管钻井项目（见图1）。 连续油管钻井技术的迅速发展归功于以下几个因素：连续油管行业已经发展到能提供必要的设备和基本技术的成熟阶段；连续油管钻井技术在市场上具有竞争力，有时甚至占上风；在定向钻井和欠平衡钻井方面处于技术优势地位；油气工业界对于连续油管钻井的能力和局限性有了更多的理解，能更合理地选择钻井对象，最终使连续油管钻井的成功率更高。 近年来，连续油管钻井每年达到900～1000口，其中，老井侧钻钻定向井约120口，新钻浅直井约800口。连续油管钻井技术已经成为经济高效地在各种油气藏进行加深钻井、老井侧钻、钻浅井的重要技术，在钻井市场，特别在欠平衡水平钻井市场赢得了地位。 连续油管 钻井系统的优缺点 连续油管钻井系统的优点，包括：一、控制压力能力强，能在欠平衡条件下安全、高效地钻井。二、适合于现有井的加深钻井和侧钻作业，与用常规钻井设备或修井设备达到同样的目标相比，用连续油管可以节约费用25%～40%。三、容易提高钻井工艺自动化水平，操作人员少。四、装备的机动性好，安装、拆卸容易，节约时间。五、起下钻快，钻进快，钻井作业周期短。六、地面设备占地少，适合于地面条件受限制的地区或海上平台作业。七、连

连续油管侧钻技术

连续油管侧钻技术 连续油管钻井(CTD)技术是90年代以来国外大力研究和发展的热门钻井技术之一：适于小井跟直井钻井、定向井钻井、水平井钻井及过油管钻井等多个领域。利用连续油管进行过油管开窗徊l钻水平井，能显著节约钻井成本，是一种可靠、安垒、经济的对现存老井眼进行侧钻的有效方法。 随着小直径马达钻井系统和地面设备的可靠性应用的改进，连续油管钻井仍是侧钻现有井，发现新油藏，让作业人员倍感关注的一门工艺技术。而连续油管过油管开窗侧钻技术亦有着巨大的优势，与常规侧钻技术相比，可以不起下油管，直接通过油管进行开窗侧钻，即过油管侧钻，加上连续油管无接头以及连续油管钻机固有的结构特点，使连续油管侧钻能显著节约钻井成本。 ARCO公司和BP公司在普鲁德霍湾油田使用CTD侧钻节约了起出、购买和重下生产油管和完井设备所需的成本，与传统的钻机侧钻相比，成本平均降低了40％。Dowell Schlum-ber LET公司在加拿大Alberta Glaueonite?A’油田的一系列侧钻水平井也表明，连续油管侧钻技 术具有较强的竞争力。 CTD钻井地面设备主要包括连续油管作业机(cru)及相关井口设备。连续油管作业机是连续油管钻井作业的主要设备，它是一种移动式液压驱动的连续油管起下运输设备，有车装自走式、拖车式和撬装式等多种结构型式，包括注入头、滚筒、液压动力装置和控制室等。 注入头是一套液压驱动装置。在下人连续油管时，它提供向下的推力，推动连续油管下井；在提升连续油管时，它提供拉力，将连续油管从井中取出来。注人头放置在钻机平台防风壁中，位于井眼上方，其关键部分是链条牵引总成，为液压驱动的反向旋转双链条夹持牵引式油管起下机构。驱动马达采用低速大扭矩液马达马达刹车、连续油管起下速度、连续油管夹紧力和链条张紧力，由作业手在控制室集中控制。 滚筒用于均匀地缠绕连续油管，其所能缠绕连续油管的长度主要取决于滚筒的外径、宽度、同心的直径、汽车底盘或拖车的承载能力和道路条件等。滚筒的大小决定了所使用连续油管的尺寸和长度。滚筒的主轴是空心的，通过它可以泵送各种液体进入连续油管内部，连续油管末端的内侧与空心的滚筒支架连在一起，并直接与旋转接头相连。用循环泵将气体、液体通过此接头泵到井内，从而保证在连续油管下人或回收过程中能进行循环。 液压动力装置为整套连续油管机组提供液压动力源，主要由液马达、滤清器、油箱和液压阀等组成。控制室是操作人员监控注入头、油管滚筒和防喷器等设备的场所，是连续油管机组的操作控制中心。在操作台上，有各种液压件和气动件操作控制仪表．以及发动机操作控制仪表等。

水平井连续油管高效钻磨技术研究

水平井连续油管高效钻磨技术研究 发表时间：2019-03-25T16:21:21.223Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：姬万荣[导读] 建议利用软件对水平井连续油管高效钻磨技术进行仿真研究，有利于高效快速的钻磨施工，完善钻塞工艺。玉门油田分公司机械厂销售服务中心甘肃省酒泉市 735200 摘要：近年来，连续油管技术以其带压、快速、高效等优势在国内油气田得到了很大规模的应用，可实现水平井通井、冲砂、射孔、测声幅、速度管柱、拖动压裂、钻磨滑套、钻磨桥塞等工艺技术，并成为油气田修井作业的主体技术之一。与修井机钻磨相比，连续油管钻磨具有钻压控制稳定，井控条件成熟，水平段入井距离长，施工连续等特点，是目前钻磨复合桥塞的可行性技术。本文通过分析连续油 管钻磨工具的工作特性以及水平井携岩规律，优化了施工过程中的工作参数，形成了水平井连续油管高效钻磨技术方案，并在某油田进行现场应用，应用效果良好。关键词：水平井；连续油管；高效钻磨技术 1连续油管钻磨技术难点就目前页岩气储层改造而言，连续油管钻磨技术的应用存在以下难题:(1)连续油管由于“螺旋锁定”无法下入指定层位；(2)工具管串组合有待进一步优化；(3)钻后碎屑返排效果差；(4)环保及成本未得到有效控制；(5)钻磨时效性仍有较大提升空间；(6)压裂初期储层保护。提出以下技术措施:(1)降低连续油管与套管间的摩擦阻力，推广锥形管技术以及钻磨串增加水力振荡器工具，能够有效延长连续油管下入深度；(2)钻磨管串上增加阻隔式清洁工具，可大排量循环洗井，提升碎屑返排率。大排量洗井时可向清洁工具内投球，阻隔马达工作，延长马达有效工作时间。钻磨过程中使用清洁工具进行洗井，可减少更换螺杆马达工具带来的工效损耗以及单独洗井工序，整体效率得到较大提升。 2连续油管钻塞关键技术2.1磨鞋 施工过程中螺杆马达的选取应根据磨鞋的大小来决定。作为钻磨工具的核心工具，磨鞋外径的选择应略小于套管内径8~10mm为宜，既可以扶正钻头，又不会损伤套管。考虑到施工水平井所用套管内径139.7mm，施工选择了 112mm的平底磨鞋。平底磨鞋在钻磨桥塞时具有更大的接触面积，受力更加均匀，在磨鞋底部硬质合金块较小，钻磨产生的钻屑细且均匀，有利于钻屑的携带和返排。 2.2螺杆马达螺杆马达是一种基于莫锘原理的容积式井下动力机械。在不计损失时，根据容积式机械工作过程中的能量守恒，单位时间内钻头输出的机械能(Ttωt)等于螺杆马达输入的水力能(ΔpQt)，则有： 式中:Tt—螺杆马达理论转矩，N·m；ωt—钻头理论角速度，rad/min；Δp—螺杆马达进、出口的压力降，MPa；Qt—流经螺杆马达的流量，即循环液排量，m3/s；nt—钻头理论转速，即马达输出的转速，r/min；q—螺杆马达每转排量，是一个结构参数，m3/r；Pt—螺杆钻具功率，kW；kb—地层硬度系数；Wt—钻压，kN；db—钻头直径，m；x，y—常数指数。由以上各式得出螺杆钻具的两个基本性能：理论转矩Tt与马达进、出口间的压降Δp成正比。马达的输出扭矩与马达的压降成正比。正常工作状态下，循环液压降随钻压的增大而增大。随着钻压逐步增加，循环液压力逐渐上升，压降也相应增大，扭矩增加的同时也增加了井底切削力矩；未达到临界钻压前，螺杆马达转速只是稍有下降，继续增加钻压，当钻压达到临界钻压，循环液在马达两端产生的压降达到临界值时，螺杆马达转速急剧降低到零，发生制动现象。这种情况对工具损害极大，应尽力避免。理论转速nt与循环液排量Qt成正比而与钻压无关。一般在钻进过程中，流进螺杆马达的循环液排量是不变的，螺杆马达转速只与流量有关而受钻压影响很小，因此螺杆马达转速基本不变，不会因为加大钻压而使钻头转速明显减小。理论扭矩Tt和理论转速nt是螺杆马达最主要的输出参数，一起构成了螺杆钻具能量转换的载体。通过参数对比，优选了具有高扭矩(850~950N·m)、低转速(230~360r/min)，使用寿命长、耐高温和耐冲击等优势，适合水平井作业的 73mm等壁厚螺杆马达。 2.3使用震击器

适应各种环境的连续油管钻井装置

适应各种环境的连续油管钻井装置 加拿大Dreco公司是一家比较大的石油钻机制造公司，到目前为止已开发出5种结构型式的连续油管钻井装置。 1.陆地连续油管钻井装置 配有井架和高钻台底座，连续油管滚筒由固定式底座支承，置于井架前面40～50m处，钻井液净化装置和钻井泵置于井架与滚筒之间，液压动力机组放在高钻台底座右侧地面上。司钻可在控制室内控制钻井作业。 2.连续油管钻塔 供陆地钻井用有专用钻井塔架，通过斜梯可爬上注入头工作台检修注入头和更换易损件。引导装置上的五个滚轮各有一个小工作台，用于检修和更换滚轮。固定式底座的连续油管滚筒放在井架前面的地面上。 3.连续油管钻井驳船 所有装备均装在钻井驳船上，井架和高钻台底座位于船尾，连续油管滚筒置于井架前面，液压动力、钻井液净化装置和钻井泵置于驳船中间部位，司钻可在控制室进行操作。 4.带井架的连续油管钻井装置 a.车装结构：供陆地、沙漠、极地等地钻井用。安装在8轮重型汽车上，汽车尾部有两腿式井架，利用两个液缸可以快速升降。井架内侧有可升降的横梁，注入头由横梁吊起并可水平移动。横梁还可吊起井口防喷器组。连续油管滚筒置于控制室前面。 b.船装结构：供海洋钻井用。其两腿井架和连续油管装置与车装结构相同。 5.全地形连续油管钻井装置 a.车装结构：供北极地区钻井用。全套装置分别装在两辆重型汽车上，一辆装连续油管钻井装置，汽车尾部用吊车吊着注入头进行钻井作业；另一辆装钻井液净化装置和钻井泵。 b.拖车装结构：供北极钻井用。由两辆拖车代替车装的汽车，用专用汽车牵引。 c.船装结构：连续油管钻井装置为模块式，可在钻井船上组装。 综上所述国外连续油管钻井装置技术发展方向之一是以多种结构型式来适应陆地、海洋、沙漠、极地等地区钻井的需要。建议我国在研究开发连续油管钻井装置时，应考试采用多种结构型式，以满足我国陆地、海洋、沙漠钻井的需要。

连续油管作业

连续油管（Coiled tubing）是用低碳合金钢制作的管材，有很好的绕性，又称绕性油管，一卷连续油管长几千米。可以代替常规油管进行很多作业，连续油管作业设备具有带压作业、连续起下的特点，设备体积小，作业周期快，成本低。 连续油管源于二十世纪40年代第二次世界大战期间盟军的“PLUTO”。该计划是盟军在英国和法国之间铺设了一条穿越英吉利海峡、总长近49000m的海底输油管道。这条输油管道共由23条管线组成，其中就用到内径为76. 2mm、对缝焊接而成的连续钢管。1962年，美国加里福尼亚石油(California Oil)公司和波温石油工具(Bowen Oil Tools)公司联合研制了第一台连续油管轻便修井装置，所用连续油管外径为33. 4mm，主要用于墨西哥海湾油、气井的冲砂洗并作业。在连续油管诞生30周年后，它的价值才真正被人们所认识，到二十世纪90年代，连续油管技术得到了突飞猛进的发展。连续油管作业装置已被誉为“万能作业机”，广泛应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业，贯穿了油气开采的全过程。 至1993年底，全世界在用的连续油管作业机数量己达561台，连续油管的年消耗量达426万米，连续油管的最大作业深度达 7125m，大直径的连续油管不断问世。1990年，外径为50. 8mm的连续油管投入完井作业;1992年1月，外径为60. 3mm的连续油管问世;1993年，外径为88. 9mm的连续油管已用于深井试油;1994年，连续油管的最大直径己达114. 3mm。

如今，连续油管作业已涉及钻井、完井、试油、采油、修井和集输等多个作业领域。1992年初，美国石油学会开始编制“连续油管作业和应用”作为API的推荐作法，规范连续油管的工程、设计、制造、配套、安装、试验及操作。 目前，世界上几大主要连续油管与连续油管作业机的制造厂商几乎都集中在美国。连续油管制造厂家有精密油管技术公司(Precision Tube Technology)、优质油管公司(QualityTubing Inc)和西南管材公司(Southwesten Pipe Inc)三大连续油管制造公司。连续油管作业设备制造厂家有Hydra Rig(1991年与Drexel公司合并)、双S公司、Otis和加拿大的皇冠公司等连续油管作业机制造公司（欧洲还有少量连续油管设备制造公司）。国内目前宝鸡石油钢管厂在生产连续油管，已经在很多油田大量使用。 在美国普拉德霍湾油田西部作业区，每年使用连续油管作业超过1000井次，其中包括油井打捞、清洗、安装可膨胀式封隔器和桥塞、挤注水泥、测井、注氮举升和喷射泵操作等作业。在北海Magnus 油田，1990年连续油管仅用于注氮举升作业，到了1993年，该油田的连续油管作业项目己扩展到诸如负压射孔和过油管射孔、磨铣积垢、打水泥塞封堵层段及封堵报废井、洗井等七种项目，作业项目比1990年增加了7倍，作业次数仅1991年就是1990年的4倍。 1991年1月，法国Elf公司在巴黎盆地用连续油管对现有一口直井进行第二次钻井加深试验成功。同年，美国Oryx公司在得克萨

连续油管在国内外应用概况

连续油管在国内外应用概况 2009-11-16 本文叙述了国外连续油管技术在油田井下各种作业的实际应用范围、经济效益和技术优势及其装备结构发展的概况；简述了国内引进连续油管技术在各个主要油田井下作业试用所取得的初步成效和存在的问题，论述了在我国推广应用连续油管技术的发展方向在于开发出这种技术的软件和连续油管的国产化，要全面消化引进，技术创新。 连续油管(coiled tubing,简称CT)是相对于常规的单根螺纹连接油管而言的，又称为 挠性油管、蛇形管或盘管，是一种缠绕在卷简上，可以连续下人或从油井起出的一根无螺纹连接的长油管(例如长达7925m)。连续油管钻井技术是近年来国际石油钻采业的热点话题，也是我国石油制管业面临创新的重点课题。 1.连续油管技术在国外的发展概况 1.1起步阶段的曲折和成长时期的崛起 在20世纪30年代，人们对连续钻井管柱有了朦胧的认识。在第二次世界大战期间盟军曾用连续油管从海底输送能源，以适应战争的需要，这是连续油管首次应用于军事实践，真正应用于石油工业，是1962年世界上第一台连续油管作业机诞生于美国加利福尼亚石油公司，用来清除海滨油气井中的砂桥，这揭开了连续油管应用于石油钻采工业的序幕。两年之后，连续油管钻井技术有了发展，RoyHCuUa Research公司研制出一个连续的、灵活的钻井管柱来循环液体，用一个液压注入头来放人或回收钻井管柱。这个连续油管外径Φ66.68mm，在德克萨斯州的Marble Falls的花岗岩底层上钻了一口Φ120.65mm，井深304.8m的试验井，钻井速度为1.53—3.05m／h。由于当时连续油管的质量尚不可靠，致使此后20多年内连续油管技术没有取得重大突破，只是在修井和完井作业中应用。 随着连续油管的质量和可靠性日益提高，在修井和完井作业中的大量实践经验的不断积累，以及配套技术设备和井下工具的日臻完善，连续油管技术得到长足的发展和迅速的推广。1991年，美国、加拿大、法国相继成功地试用了连续油管钻井技术。1996年世界上用连续油管钻井的数量为410口，1997年猛增至600多口。 美国重点发展连续油管小井眼钻井技术(coiled robing-based microhole technology)，每年计划用小井眼连续油管技术钻2万口浅开发井，100口油藏数据监测井，1000口深勘探井，3000口重入井。美国目前共有40万口井等待重新进入开发新的油层，每年重入井钻井

连续油管钻井技术

连续油管钻井技术 连续油管钻井技术的发展 连续管起源于二次世界大战期间，自六十年代开始用于石油工业。全世界的连续管作业设备，1962年第1台，七十年代中期有约200多台， 1993年有约561台；2001年2月有约850台；2004年1月有约1050台，主要分布在北美、南美和欧洲等地。目前，在国际市场上的连续管服务队伍拥有450多台连续管设备，加拿大有239台，美国有253台。我国已经引进了大约16套连续管作业设备，主要用于修井作业，还未用于钻井。 连续管起初作为经济有效的井筒清理工具而在市场上赢得了立足之地。传统的修井和完井作业的经济收入占连续管作业总收入的四分之三以上。连续管设备在油气田上的应用范围持续扩大，连续管钻井技术和连续管压裂技术成为近年来发展最快的两项技术。 连续管钻井（CTD）研究始于六十年代。在七十年代中期，利用连续油管进行了钻井作业。当时的连续管装置包括16英尺直径的滚筒、6150FPM注入头、3000psi防喷器以及由40英尺长的管子经端面焊接而成的3000英尺长的连续管。利用该装置和转速为300rpm的5″容积式马达、三牙轮钻头等钻井工具，钻6-1/4″井眼的浅井。钻了10口井后不再使用该装置。 在八十年代，传统钻井在浅油气藏钻井市场有很强的竞争力，连续管钻井则不景气。这不仅是由于传统的钻井设备更为便宜，而且是由于人们认识到的连续油管钻井的好处还没有转化成改善钻井工艺技术或降低钻井成本的方法。 从九十年代初开始，连续管钻井技术进入了发展和应用时期。1991年，在巴黎盆地成功地进行了连续管钻井先导性试验，同年在德克萨斯利用连续管进行了3井次的重钻井作业。此后，连续管钻井技术迅速发展，至1997年，共完成了4000个连续管钻井项目（见图1 ）。 图1 CTD钻井数 近年来，每年连续管钻井数900—1000口，其中，老井侧钻钻定向井约120口，新钻浅直井约800口。 连续管钻井技术已经成为经济高效地在各种油气藏进行加深钻井、老井侧钻、钻浅井的重要技术，在钻井市场，特别在欠平衡水平钻井市场赢得了地位。 连续管钻井技术的迅速发展归功于以下几个因素： ●连续管行业已经发展到能提供必要的设备和基本技术的成熟阶段； ●连续管钻井技术在市场上具有竞争力，有时甚至占上风； ●在定向钻井和欠平衡钻井方面处于技术优势地位； ●油气工业界对于连续管钻井的能力和局限性有了更多的理解，能更合理地选择钻 井对象，最终使连续管钻井的成功率更高。