国际问题研究!国外石油机械#
马连山Ξ
赵 威 谢 梅(中油辽河油田公司研究院信息所) 王丽君
(辽河石油勘探局油建二公司)
孙希勇
(通辽铀矿公司)陈白玉
(石油大学・广州)
摘要 连续油管钻井技术通过侧钻、小井眼、欠平衡钻井和过油管作业等，开发常规钻井技 术难以达到的、隐蔽的、枯竭的油气藏。连续油管钻机(CT D )在普鲁得霍湾(Prudhoe )延伸现有水平井或水平侧钻，其成本是常规钻机的40%，利用此项技术钻斜井，平均日产油量由以前的900桶升至2000桶，经济效益显著。连续油管工具包括滑套循环装置(SSC D )、跨接工具和内管柱，在酸化作业中可消 除细砂运移或完井-修井液给井筒造成的损害，并清除油管内砂子和盐的沉积，收到较好的增产效果。新型连续油管装置CT EXPRESS 可缩短立井架时间，大幅度提高安全与作业效率，提高氮提升、除砂、酸化处理及压裂的可靠性。连续油管还在射孔技术(CT CP )和测井中应用。
主题词 连续油管 钻井 酸化压裂 测井 应用
连续油管钻井技术[1]
Arco 、BP Am oco 、PDO 等公司现均在利用现有井眼，借助连续油管钻井(CT D )技术开发常规钻
井技术难以达到的、隐蔽的、枯竭的油气藏。具体做法有侧钻、小井眼、欠平衡钻井、过油管作业等。与传统方法相比，这些技术操作简便、经济合算。然而,CT D 在石油工业上的应用程度还很低，全世界仅有1500口井是用CT D 完成的(侧钻与延伸井除外)。
当前,CT D 的应用有以下3种:
(1)用于钻直井的特制CT D ，具有足够的起下套管能力;
(2)常规钻井下完顶部套管后，用中大型连续
油管(CT )钻机延伸钻井;
(3)定向与水平作业，需要有能够起下较大口径管材的大型CT 钻机和专用设备。
总的来说，大多数钻井承包商不愿涉足CT D 市场。目前，该市场由斯仑贝谢、哈里伯顿、B J 服务公司、贝克休斯等油田服务公司把持。1991至1998年，斯仑贝谢公司在美洲的6套CT 钻机，共钻了200多口定向井和251口非定向井，总进尺分别为76200m 和92050m 。将来，仍可能是它们的天下，其原因有二：它们已有了现成的基础设施与作业经验；钻井承包商通常无法提供专门技术和定向井所需井底钻具总成(BH A )。
目前,CT D 最大的应用市场在美国的阿拉斯加，其次为加拿大。
CT D 与常规钻井方法相比，具有5个优势:
第28卷 第9期石 油 机 械 2000年
Ξ马连山，助理翻译，生于1974年,1996年毕业于大连外国语学院英语专业，现从事外事管理工作。地址:(124010)辽宁省盘锦市。
电话:(0427)7833352(宅)。赵威和谢梅是第五和第六作者。
(收稿日期:2000-03-27；修改稿收到日期:2000-04-07)
(1)工作环境好，人员少，起下钻工作量小;
科学基金网络信息系统(2)操作时无需上提整套设备就可进行过油管作业;
(3)紧靠注入头下的3415MPa液压封隔装置使司钻在压井后，马上就可恢复钻进;
(4)可在起下钻时循环钻井液;
(5)费用为常规侧钻的一半;
这种钻井方法也有不利之处，包括:
(1)每钻61m，就要回扩眼，清理井内岩屑，以防卡钻;
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(2)每钻3至4口井，就要换一回连续油管;
(3)CT管柱磨损率与其弯曲时所受应力成正比，且直径越大，当其卷到标准滚筒上时，磨损越快。另外，尺寸太大，运输也受限制。
国内外CT D钻机大致可分为两种类型，即
(1)混合型：可用CT和连接式管材，自升式井架，抛物线形CT环路，用绞车或游杆系统来起下连接式管材。
(2)常规型：如果用连接式管材，要用修井机或钻机来提出。这种钻机又可分为陆地CT D钻机和海洋CT D钻机，前者为拖车装载，用吊车或U形井架来支撑注入头；后者为橇装，用吊车支撑注入头。
应 用 情 况
ARC O公司于1992年研制出磨铣开窗系统，确立了其在CT D技术上的领先地位，从而保证其在普鲁得霍湾(Prudhoe)的开发项目持续至今。这些项目中最成功的是一口侧钻延伸井。该井先定向钻了244m，下射孔尾管，然后再下 8819mm(3∀−英寸)连续油管。近两年日产油4千桶，收益显著。目前,Prudhoe湾约1/3的井用CT D延伸现有水平井或水平侧钻(其成本是常规钻机的40%)，探寻隐蔽气藏。
ARC O公司的CT D作业机由CT装置和修井机两部分构成，一般采用 11413mm(4∀−英寸)或 13917mm(5∀−英寸)油管。首先过油管短节扩眼，挤炮眼，侧钻钻穿水泥塞，再用2～3个钻头在套管或尾管上开窗，最后用PDC钻头钻水平地层。定向钻井系统包括：带弯曲轴箱的串轴钻井液马达、随钻测量装置、伽马射线传感器、液压-机械导向器、非转动式接头、循环短节、液压断开器、止回阀和盘绕接头。
CT装置钻到目的深度后，下入并用水泥固定 6013mm(2∃3英寸)平接衬管。Prudhoe湾普通油井的井身结构为:518m裸眼井段、垂直深度2743m、测量深度2743～4572m。CT D最大侧钻长度为1006m。ARC O在此地区的成功率仅为90%，这是因为连续油管不能自转，可能会导致差动卡钻和很难打捞的BH A落鱼；另外，注入头的输送力、CT的柔性与钻压间的关系不好协调。在钻较长水平井段时，注入头加8813kN的载荷，到钻头上可能只剩4190kN，其原因是地表加压时，连续油管呈正弦状，再加力就成了螺旋形，最后导致井筒摩擦力阻止它继续前进。
BP Am oco在Prudhoe地区也有作业区。借助3D 测量，先定位隐蔽油层和未枯竭层，再在附近610m内低产井，然后在此井内，用CT D封堵已枯竭层，水平钻入新层。开窗、钻井、固井和射孔，共需12天。
此外,BP Am oco还用CT D钻了一些斜井(最大井斜达110°)，此类目的层一般有活动气顶、上升底水和即将枯竭的油层。其过程分三步:①在井尾射孔(构造位置较高一端);②进入气层，下桥塞;③再射开其下层段。利用此技术，平均日产油量由以前的900桶升至2000桶。
贝克休斯公司开发出名为伽利略号的CT D。它采用一种独特的抛物线形环路，带两个注入头(主注入头在井口上，另一个在滚筒上，两者由计算机程序来协调)。由于滚筒上的油管有弯度，滚筒与井筒中心形成的抛物线恰好与滚筒和注入头间的弧形吻合。再辅以定向钻井和欠平衡钻井系统，其优势就更明显。
以欠平衡钻井得到广泛应用的阿曼Y ibal油田为例。在欠平衡钻井过程中，先在垂直深度1400m 的 11413mm(4∀−英寸)衬管水平段磨铣开窗，用 9513mm(3∃/英寸)连续油管水平钻进产层；然后固井、射孔、酸化采油。此时，机械钻速可达80m/min，水平进尺超千米。其液体处理橇块有4个主要部分，可用于常规钻井液(将其返回物送至振动筛和除气器)或欠平衡钻井(将原油与天然气送至三相分离器)。原油泵至环路，而天然气也是注入油管与套管间的环空，通过气举工作筒，阻塞完井与环路间CT环空，从而减轻了液体静压头,
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使井眼内出现负压。
利用BH A监控井底内外压力，通过连续油管内电缆把数据实时传送到地面，保证操作者准确把握地层承受的压力，并据此修改液压程序。
BOP以下井筒返回物包括固体(用水力旋流器分离)、气体(放喷)、水(送至蒸发坑)和原油(在闭合钻井系统内重新利用，多余的输送至生产站)。
连续油管工具在酸
化作业中的应用[2]
在特殊井况下应用酸化压裂等增产措施不大容
易获得理想效果。以小井眼多层井为例,
它在压裂
时要下桥塞，性能较差；若采用连续油管与VES (粘弹性表面活性剂)则可以解决这一难题。
另外，在斜井(井斜50～57°)中，也可采用连续油管进行酸化增产处理。其过程是在井下安装永久性滑套循环装置(SSC D)、跨接工具及连续油管内管柱，对砾石充填的地层进行增产处理。图1为双层生产井，该井两个油管柱配上SSC D作为永久性完井部件。SSC D用于安装跨接工具和连续油管内管柱(用于分隔射孔段、控制酸性物质在连续油管柱内的走向)。
图1 双完井结构示意图
1—短管柱;2—伸缩式接头;3—止过短节;4—长管
柱;5—安全阀接头;6—偏心工作筒;7—滑套循环
食品工业科技采编平台装置;8—双液压封隔器;9—带砾石充填的封隔器
这些工具与钢丝和连续油管联合使用，可在连续循环且不关井的情况下，对各个射孔层进行单独处理。否则，作业者就不得不给整个油管柱加压，挤入处理液，这就不能确保各层酸化得当，或保护油管不受酸侵蚀。而使用连续油管后，可消除细砂运移或完井-修井液给井筒造成的损害，并清除油管内砂子和盐沉积。
11滑套循环装置
SSC D用于油管与油管-套管环形空间液体循环。一般是在生产前用其清除完井液，选择产层。
大多数SSC D的内套筒上有一个锁紧面和密封筒，下面还有一个密封筒。这一结构可将钢丝或连续油管下的液流控制件置于流出口附近。
内移位套筒装有非弹性V形密封件，可长期使用。处理下层时，上层关闭，借助钢丝转换设备开启下层。SSC D内径及内套筒出口区的流区相等，可以保证全流能力，减少流动产生的磨损。
21跨接工具
循环装置上的套管在将跨接工具下入井内前，要处在开放的位置。跨接总成可用常规电缆设置工具或连续油管上的液压工具下入，总成上的均压阀在安装时要处于开放位置，防止总成横穿井下短节内光杆孔时，液体闭锁。下入工具上的尖头在跨接工具下入井底后，关闭均压阀。跨接总成上下密封件封隔SSC D，不影响油管柱中其它SSC D的开与关。
31内管柱
内管柱使泵送的液体由跨接工具和SSC D进入地层。由于其部件与跨接工具凸耳啮合，降低了悬挂质
量，当操作人员上提连续油管时，跨接工具凸耳插入内管柱的相应孔眼内，使上提质量明显增大，表明内管柱已与跨接总成啮合，可以开始泵送了。
41操作过程
见图2a,SSC D总成被永久性置于待处理的射孔区附近，初始完井后，成为生产油管柱的一部分。酸化处理时，用钢丝将跨接工具降至SSC D内(见图2b)；然后再用连续油管将密封性内管柱下到跨接工具总成内(见图2c)。处理下层时，要关闭上层，用钢丝转换装置打开酸剂进入下层的入口。内管柱与跨接总成联结后，其密封件在跨接总成带眼接头光杆内，可将增产液体只注入待处理层。增产处理后，放松连续油管，可将内管柱从跨接总成中取出，进而提出井筒。
51新设计简化连续油管作业[3]
斯仑贝谢油田服务公司利用一种新型连续油管
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第28卷 第9期马连山等：连续油管技术的应用与发展
装置CT EXPRESS ，缩短立井架时间(不到30min ，常规为3～4h )，大幅度提高安全与作业效率，提
高氮提升、除砂、酸化处理及压裂的可靠性。该装置由一个车载连续油管装置、一个注辅助液与氮的泵车(氮低温贮罐、注氮泵、容积式注液泵)代替常规的连续油管装置、吊车、氮泵和液泵，其占地少，作业效率高，可以满足中等深度作业需求。常规装置要用吊车将注入头吊到井口上，而新设计使用9175m 井架，提高了安全性。在控制室内1个操作工，就可控制起下连续油管和泵送两种作业
，而常规装置作业需4人，即每种装置需1人操作。
图2 用于酸化作业的连续油管工具操作示意图
1—生产油管;2—滑套循环装置;3—双层完井
封隔器;4—砾石充填筛管;5—钢丝;6、9—跨接工具;7—连续油管柱;8—密封性内管柱
其它领域的应用
连续油管射孔技术(CT CP )的应用已有数年,
它具有以下优点：减少射孔岩屑，把储层伤害降到最低，降低循环岩屑的难度，不必因井控而压井，降低钻井成本，有效提高产量，减少修井工作量。钻大角度、大斜度深井时，采用连续油管传送负压射孔技术是经济可行的，其成功应用的关键是要采用井下安全阀(此阀与地表间距起防喷管的作用)，从而既保证长射孔得以使用，又无需在收时压井。
连续油管因柔性好，也被用于测井。方法是在连续油管内部装入电缆，靠注入头使其上下运动。
测井时，上提与下放时速度可达335218m/h 。另外，它还可简化水平井生产测井作业，提高水平井生
产测井效率，减少修井时所需设备，实现井筒内液体的连续循环。可见，连续油管在生产测井中的发展潜力将是巨大的[4]。
此外，加拿大还开发出绝缘同心连续油管(IC 2CT )，用于水平井段的蒸汽辅助重力驱(S AG D )。其特点是可以提高水平井段蒸汽腔中蒸汽干度，从而增加采收率[5]。
结 束 语
尽管ARC O 、PDO 、BP Am oco 和壳牌等公司在
CT D 的应用上已获得很大成就，但工业化应用尚需时日。截至1999年底，用于常规作业的CT D 仅8～10台。原因之一是不少作业商对CT D 的应用缺乏耐心；另一个原因是许多公司一次只钻一口或两口井，每开始一个项目时，都得重新学习CT D 应用工艺。
至于连续油管在增产与测井等方面的应用，也还远未达到应有水平。随着各项技术的完善，连续油管必将在勘探与开发中发挥更大的作用。目前我国各主要油气田均已进入成熟期，作业成本不断加大，如果从中国油气地质特点出发，利用现有设备，引进和完善国外先进技术，相信连续油管技术必将产生出巨大的经济与社会效益。
参 考 文 献
1 G addy D E 1C oiled tubing drilling technologies target niche mar 2
kets 1Oil &G as Jaurnal ,2000,98(2):29～34
2 Skilbrei O 1C oiled tubing tools key success ful Brunei acid
jobs 1Oil &G as Jaurnal ,2000,98(2):35～37
3 New design sim plifies coiled -tubing operations 1Oil &G as Jaur 2nal ,2000,98(2):38
4 Villarv oel N ,Almanza E A ,Scott M ,et al 1Underbalanced
coiled -tubing -conveyed per foration in a deviated well 1J PT ,1999,51(7):56～57
5 Olejniczak S J ,S waren J A ,G ulrajani S N ,et al 1Fracturing
bypassed pay in tubingless com pletions 1J PT ,2000,52(2):48～49
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(本文编辑 谢守平)enrique iglesias
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