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连续管钻井技术


2018/8/20
中国石油集团经济技术研究中心
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采 用 外 径 1 9 . 0 5 mm, 壁 厚 1 . 2 5 mm、 屈 服 强 度 280MPa 的低碳钢薄壁连续管。 80 年代后期已能 生产出外径38.1mm和44.45mm的连续管。90年代 以来,连续管尺寸得到迅速发展,目前可以制 造直径为12.7~168.3mm的一系列产品。而连续 管钻井中所用的的连续管尺寸一般是 50.8 ~ 82.55mm。
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5)小井眼钻井可以减了硬件和人力需求,降低作业成 本。根据国外的经验,与常规钻井或修井设备相比, 连续管钻井可以节约费用25%(挪威北海Ula油田)至 40 %( ARCO 阿拉斯加公司在普鲁德霍湾)。在钻机动 迁费高的地区,连续管无钻机过油管重钻甚至比常规 重钻节约50%以上的成本; 6) 连续管不需接单根可以实现连续循环泥浆,减少起 下钻时间和作业周期,提高起下钻速度和作业安全性, 避免因接单根可能引起的井喷和卡钻事故; 7) 连续管内置电缆后可改善信号的随钻传输,实现随 钻测井,有利于实现闭环钻井; 8) 最小限度地冲蚀地层,可以得到良好的录井质量 (连续进行,无接管);
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具体工艺有两种,第一种为拉伸法,即采 用拉伸机将制成的大直径连续管通过压模 拉伸制成。压模的数量根据所需拉伸的连 续管长度而定,采用不同尺寸的压模可拉 伸出不同外径的连续管;第二种方法为滚 轧法,即先将连续管钢条按设计要求切出 不同的宽度,然后用固定滚柱将钢条卷成 U 形,接着采用不同直径的滚柱或压模制 出不同尺寸的连续管,最后焊接成形。
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1.连续管钻井的优点



1)井场占地小,适合于地面条件受限制的地区或海上 平台作业; 2)特别适用于小井眼钻井; 3)在老井重钻(加深钻或侧钻)作业中,因连续管管径 小,可进行过油管作业,而且无需取出老井中的现有 生产设备,可实现边钻边采的目的; 4)可安全地进行欠平衡钻井作业,其最大的优势是可 以确保井下始终处于欠平衡状态,减少泥浆漏失,防 止地层伤害的发生;
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3)钛合金

用这种材料制成的连续管强度高,重量轻,并 适用于腐蚀环境 (H2S、CO2) 和恶劣条件下工作, 因而可作为永久性的生产油管,但其价格是普 通油管的6倍。
482.58 551.52 30%
机械性能
最小抗拉强(Mpa) 最小伸长率
最小硬度(HRC)
C 0.10-0.15 Mn 0.60-0.90
22
Si 0.30-0.50 Cr 0.55-0.70 Cu 0.20-0.40 Ni 0.25
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化学成份(Wt%)
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连续管钻井技术
赵忠举
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(一) 连续管钻井的概念
连续管钻井 (Coiled Tubing Drilling, 简称CTD)是一种采用连续管完成钻井的技 术。它的发展和应用始于二十世纪 90年代 初,是一项新技术。连续管钻井按钻井的 类型可分为定向重钻和直井钻井两类,按 工艺方式分为欠平衡钻井、近平衡钻井和 过平衡钻井三种。
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(1)连续管尺寸


现代的连续管最初产生于第二次世界大战的“海底管 线”工程。在盟军1944年6月到达诺曼底之前,预先制 造了一些长度足以跨过英吉利海峡段的 1200 多米长、 6.2mm内径的管线,用于攻占之后为盟军提供燃料能源。 1962年,美国布朗石油工具公司生产了第一台连续管 轻便修井机的样机,当时所用的连续管管柱长为4572 米,可缠绕在外缘直径为2.74米的滚筒上。随后,美 国加利福尼亚公司和布朗石油工具公司又研制出一种 小型盘管修井机,
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(2)连续管材质
连续管材质的发展主要经历了4个阶段: 高强度低合金碳钢; 高强度低合金调质钢; 钛合金; 复合材料。
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表1
A606-4型高强度低合金钢的机械性能和化学成份
最小屈服强(Mpa)
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2.连续管钻井的缺点





1)必须借助常规钻机或修井机才能下入长段套管; 2)连续管作业装置钻井前,需要借助常规钻机或修井 机做下井前的准备工作; 3)连续管不能旋转,因而增加了卡钻的可能性; 4)需要频繁起下钻以更换井下钻具组合或调整马达的 弯曲角度。结果是连续管过早疲劳,降低使用寿命; 5)因直径小而限制了井眼尺寸和泥浆排量;
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6)钻压、转矩、水力参数和井下钻具组合受到限制, 可能出现螺杆钻具故障、压差卡钻、钻压传递和钻头 泥包等问题; 7)庞大的滚筒不易运输和提升。
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(二)连续管的制造和应用




1. 连续管的制造 连续管是一种高强度和高韧性的管材,卷在滚筒上。 目前,美国有三家制造连续管的公司,即精密管技 术公司、优质管公司和西南管子公司。连续管制造 技术的进展主要表现在以下几个方面: 1) 连续管直径不断加大,由1/2 in管发展到65/8 in 管。 2) 制造材料由碳钢发展到优质合金钢、钛合金等合 金材料和复合材料。 3) 由低强度发展到高强度。连续管的强度由60年代 早期的 345MPa,发展到 90 年代中期的屈服强度超过 960MPa,抗拉强度超过1030MPa。
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2)高强度低合金优质钢

目前应用最广泛的连续管由屈服强度为 551.7兆 帕的高强度低合金结构钢制造。其 Cr 和 Mo 的含 量较高,这两种元素的淬透性好,有利于调质 处理,经热处理后的屈服强度可达 690 ~ 760 兆 帕,比碳钢连续管的屈服强度提高了 40%,但在 井场焊接维修后,其焊接的屈服强度将降低到 550兆帕。
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