第7章 连续油管

第七章

连续油管作业技术

Coiled Tubing Operation Technology

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一、连续油管概述

1、什么是连续油管

连续油管（英文Coiled Tubing，简称CT ），就是在生产厂家按要求长度制造一种能缠绕在滚筒上的连续合成的油管。油管的外径通常有0.75”-5”，所用钢材屈服强度也从379MPa 至827MPa 。目前投入商业运用的单滚筒能缠绕的最长油管达9000多米。一、连续油管概述

•CT 发展起始年：二战期间的1944年。

•作用：海底铺设管线（PLUTO ），向欧洲大陆盟军输送燃

油。

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一、连续油管概述

•时间：始于上世纪80年代

•措施：改进CT 焊接技术，完善井口控制系统。•工艺推广：修井、完井、钻井、测井等。

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二、国外连续油管作业技术的发展•国外连续油管技术服务市场

全球连续油管技术服务市场的60%由Schlumberger 公司、BJ Services公司和Halliburton 公司共同占有。

二、国外连续油管作业技术的发展

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二、国外连续油管作业技术的发展二、国外连续油管作业技术的发展

连续油管作业工艺技术类型

修井作业

泵注作业：以一定流量或压力将流体传输至目的井深。机械性作业：（1）传输工具至目的井深。

（2）起下油管执行机械性作业工艺。

永久性安装作业

非常规连续油管作业

钻井（CTD ）

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二、国外连续油管作业技术的发展连续油管作业工艺技术类型——泵注作业

•注氮气举

•冲砂

•隔离产层

•液压冲洗管柱

•增产作业（酸化）

•选择性压裂

•注化学剂清除有机物

•切割油管

•打水泥塞

二、国外连续油管作业技术的发展

连续油管作业工艺技术类型——机械性作业

•测井

•射孔

•打捞

•开关滑套

•设置桥塞和封隔器

•设置完井管串

•机械清除堵塞物

•切割油管（爆破、机械磨洗）

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二、国外连续油管作业技术的发展

连续油管作业工艺技术类型——非常规作业

•高压作业

•管道和流程内作业

•用连续油管进行压裂作业

•海上井试井作业

•高温作业（温度高于350℉/177℃）

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三、国内连续油管作业技术的发展国内连续油管作业技术现状

1、特点：工艺简单，传统应用

2、工艺类型：

1）气举，洗井，钻磨，切割，打捞，射孔

2）酸化（四川油气田国内首次水平井拖动酸化）

3）速度生产管串（四川油气田国内首次）

4）注水泥（四川油气田国内首次）

5）喷砂射孔逐层压裂（四川油气田国内首次）

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）测井（四川油气田全球首次带压测井）

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四、连续油管及其作业设备

连续油管设备（Coiled Tubing Unit,CTU）是一

种轻便的、液压系统控制的连续起下油管装置。

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1—动力系统；2—滚筒；3—计数器；4—连续油管；

5—引导装置；6—下入装置；7—盘根盒；8—防喷器；

9—支撑架；10—三通；11—井口阀门；12—控制台；13—

匀绕机构

连续油管设备主要组成部分

（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动力源；

（5）井控装置：连续油管带压作业时的井口安全装置。

连续油管

连续油管（Coiled Tubing)，卷绕在卷筒上可连续下入或从油井中拉出的长油管。用碳钢、调制刚或钛合金或者玻璃纤维、碳素纤维等复合材料通过特殊工艺压制而成，长度可达上万米，缠绕在卷筒上。与传统长度为9.144 m的管柱通过丝扣连接相比，连续油管在使用时就像钓鱼线一样下入井中和起出。注入头

主要功能：提供强劲的起下作业能力；有效控制不同井况下的起下速度；支撑全井筒连续油管重量。

构成：包括鹅颈管、重负荷链条牵引总成、自封密封盒、变量液压驱动马达、指重传感器以及支撑架、支撑腿等。最大提升能力：达200000lbs(磅)

连续油管滚筒

尺寸：滚筒由筒芯和边凸缘组成, 相应于外径为1 英寸和1-1/4”英寸的连续油管, 筒芯直径为1.524～1.828 米, 边凸缘直径为

2.743 米, 可卷绕长度分别为7 925 和6 706 米, 其他尺寸油管的卷绕能力取决于筒芯直径的大小。

滚筒的转动：由液压马达控制, 液压马达在连续油管起下时在油管上保持一定的拉力使其紧绕在滚筒上。

排列及计量：滚筒前上方装有排管器以使油管有序地卷绕在滚筒上, 且装有计数器以计量连续油管下入和起出长度。

滚筒制动：在滚筒上装有液压驱动或块式刹车, 当连续油管在滚筒与链条牵引总成间发生断裂时制动滚筒。

液压动力系统

控制作业机全部元件的动作, 一般配有柴油机和液压泵。由以下部分组成：柴油机，注入器液压泵组，工作滚筒液压泵，防喷器液压泵。控制台

作用：远程控制。1）仪表、开关：监测和控制连续油管作业车所有装置的操作。

2）控制屏：操纵滚筒和注入头马达, 确定油管运行方向速度。

3）控制系统：操纵链条牵引总成、刮泥器、防喷器组的工作。

防喷器

全封剪切卡瓦半封

四套芯子自上而下排列为: 全封芯子、油管剪断芯子、卡瓦芯子和不压井作业芯子(油管芯子) 。

a. 全封闸板：用于井失控时在地面封井。

b. 油管剪切闸板：用于防喷器以下的油管卡死时或有其他需要(如作为生产管柱或虹吸管悬挂) 时机械剪断油管。

c. 卡瓦闸板：用于悬挂管柱重量, 当剪切油管时首先关闭卡瓦, 闸板内缘与连续油管外缘紧紧压实将管子固定, 防止油管掉入井内。

d. 半封闸板：当闸板关闭时, 把油管外环空与大气隔离。

五、连续油管井下作业技术

1、洗井

2、酸化、压裂

3、气举

4、磨铣

5、砾石充填

6、封层(注水泥, 架桥塞)

7、排液/完井管柱

8、钢丝/电缆作业(射孔, 测井…)

9、井下作业(移动套筒, 气举阀, 起段塞, 平直管作业)

10、定向钻井

11、打捞

12、二次完井

•洗井30 -50%

•定向钻井5 -7%

•完井/速度管柱5 -10%

•封层2 -5%

•电缆2 -5%

•打捞2 -4%

•气举0 -10%

•增产措施0 -25%

•除垢0 -5%

•磨铣0 -5%

•钢丝0 -5%

•压裂0 -4%

•砾石充填0 -1%

•电潜泵0 -1%

•二次完井0 -1%

连续油管作业技术具有如下优点: 作业简单，作业人员少，费用低。

搬迁快，占地小，环保，占地面积是常规钻井的1/3。

起下时间短、减少停产时间，常规油管的11倍。

起下钻时可以循环，封闭油管

可带压作业，对地层伤害小。

可选择不同尺寸的油管作水力通道

施工安全，维护方便

可以通过大斜度井

1、水平井连续油管拖动酸化

工艺特点：

1) 水平井段酸化；2) 连续油管注酸；3) 连续油管在水平井段拖动。解决的问题：

1) 实现水平井段均匀布酸；2) 增产效果明显。

2、连续油管作速度生产管柱工艺特点：●不动原生产管柱；

●不动原井口装置；

●连续油管作生产管柱；

●不压井作业。

解决的问题：

●提高排水采气效率；

●提高老井采收率。

4. 连续油管测井

5. 连续油管传输射孔工艺特点：●电缆无法下入至目的段；●不压井作业；●可带压作业；●连续油管传输测井仪器。解决的问题：●带压情况下实现快速测井。

工艺特点：

●大斜度井或水平井作业；●电缆无法下入至目的段；●连续油管传输射孔装置。解决的问题：

●有效沟通油气层。

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、连续油管喷射酸化

工艺特点：

●直接对产层进行喷射作业；

●增加酸液转向能力；

●速度能量集中冲击深度穿透地层；

解决的问题：

●控制了高渗透率带酸液流动；

●实现多个储层井段重点布酸；

●穿透厚滤饼；

●改变非均质性地层酸液有效作用距离。

7. 连续油管用于水平井冲砂洗井

8. 连续油管喷砂射孔逐层压裂技术

工艺特点：●薄层交互储层；

●起下一趟管柱多层作业；●各储层单独设计。

解决的问题：

●每储层获得最佳导流裂缝；

●获取最大产能。

逐层压裂

水力喷射分段压裂现场实施方案

•准备压裂液、支撑剂、井下工具、油管短接、压裂车组等设备；•用连续油管下入水力喷射工具，下到最下端待压裂层；

•泵入清水（3m 3/千米）清洗油管，然后投球关闭井下单向阀；•打开油套环空，泵入砂液，喷射10分钟，排量约0.5m 3/min；•提高砂液浓度，维持油压不变，从环空泵入压裂液；

•环空压力升高到接近最小地层破裂压力时，停止环空注入，降低油管

压力，打开油套环空，上移井下工具到下一个压裂层段；

•重复步骤3～6，直到所有层段压裂完毕；

•停泵，起出作业管柱。

优点

●起下管柱快，移动封隔器总成位置快，大大缩短作业时间。●能在欠平衡条件下作业，减轻或避免油气层伤害。●每个小层都得到合理的压裂改造，压裂增产效果更好。●一次下管柱逐层压裂的层数多，可以多达十几个小层●经济效益好。连续油管压裂管柱的选择

●压裂用连续油管限制因素主要是油管尺寸和强度。为了满足流量，需采用较大直径的连续油管。大直径连续油管的疲劳寿命比小直径短。

●管子尺寸也要基于压裂液的摩阻压降以及流速加以选择。摩阻会影响地面设备压力，流速会影响磨蚀造成的管壁损失。压裂液在管子中的流速一般限制在30m/s。

●合适的管子直径为2~3/8″或2~7/8″。可以使地面压力限制在35~40MPa之间；能达到期望的流速而不会造成显著的管壁损失。

影响连续油管寿命的因素腐蚀：泵送混合了CO 2的压裂液可能会引起内部腐蚀，压裂液后面需用用清洁液体冲洗。

机械损伤：管子外明显的凹陷、凿槽及注入头夹块的压痕，都会严重影响连续油管的寿命。大直径管子尤其严重。操作者在每次作业后应仔细观察，消除表面损伤处的潜在疲劳。

管壁减薄：管子弯曲会产生反转旋流，实验显示，泵送100吨砂子造成管壁厚度减少大约0.004英寸。管壁减薄最显著的部位是滚筒与鹅颈架之间管子拉直之前绕在滚筒上的那几层连续油管。每次作业都应当采用超声波厚度仪就地测量油管的壁厚，尽可能测量滚筒最内1~2层油管的壁厚。

Questions???

思考题

1. 什么是连续油管？井下作业有哪些优势？

2. 简述连续油管作业系统组成，各部分的功能。

2. 连续油管可用于哪些井下作业？