连续管_连续管计算
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连续管
一、连续管定义
连续管(CoiledTubing，简称CT)又称挠性管、蛇形管或盘管，是指单根长度在500 m以上而没有任何接头的管子。连续管是相对于用螺纹连接下井的常规管而言的，是指可缠绕在大直径(一般1 m 以上)卷筒上，由若干段长度在百米以上的柔性管焊接而成，长达百米至千米的没有接头的钢管。目前的单根长度一般在2 000～9 000 m，是石油工程中的新一代管材,可适应多种作业,如陆上或海上输送油气、连续油管钻井作业、连续油管修井、连续油管地层压裂工艺以及连续油管测井作业等.二、发展历程
连续油管最早应用于二次世界大战时期,在军事上是代号为99号工程PLUTO(海底输油管线),是从英国海岸至法国沿岸的几个地点的管线快速铺设.当时是将10 m左右长的管子1节1节对接成长度为几千米长的管子,然后缠绕在1个卷筒上,由施工作业船在海上快速敷设.1964年, Hrown石油工具公司使用厚度为1.25 mm、屈服强度为276～377MPa、单根管子长76～610 m的低合金高强度钢,对接成长2 438 m的管后缠绕在1 219 mm的滚筒上开始用于油田修井;1976 年,加拿大发明家Ben·Gray制造了第1台连续管机组,生产出了没有对接接头且单根长度为914 m、直径为60 mm的连续管,其材质为42(屈服强度290 MPa),并用于20口浅气井作业;1980年,连续油管材料的屈服强度达到了482.63 MPa,并且在管子的反复弯曲性能上也有很大进展;1992年,美国精密管技术公司生产了屈服强度为965.26MPa、外径为88.9 mm的钛合金管子.目前,全球能够成熟生产连续油管的厂家主要是美国的优质油管公司和精密管技术公司.国内宝鸡石油钢管有限责任公司已成功研制开发出了CT80钢级连续油管产品,并于2009年6月生产出了单根长度为7 600 m的连续油管,且已在西南油气田和辽河油田成功进行了下井作业.三、连续管的发展现状
1、国外发展现状
（1）初期发展阶段（60年代~70年代）
1962年第一台修投入井用CTU投入应用，油气井冲洗作业；连续管生产线相继建立；连续管外径12.7-25.4mm；主要用于浅井作业。
（2）停滞阶段（70年代初~80年代初）
材料强度问题；深井作业问题；焊缝失效、设备故障（3）高速发展阶段（80年代~80年代末）
钢材材质和管材制造技术的改进；应用于钻井、完井、试油、采油、修井和集输等作业领域；连续管直径最大可达6-
5、8in（4）广泛应用阶段（90年代至今）
进入90年代后，连续管作业技术发展迅速。工艺技术的改进与完善，特别是连续管井下作业工具的研制，有力地促进了该技术向更广泛的应用领域扩展。目前连续管作业技术广泛应用于钻井、完井、试油、采油、修井和集输、增产等作业领域。
2、国内
国内受引进设备和国外关键技术封锁的制约，应用尚局限在冲砂洗井、钻桥塞、气举排液、注液氮、清蜡、挤酸和配合测试等常规作业，缺乏工艺和工具研究。
我国引进和利用连续管技术开始于２０世纪７０年代。１９７７年，我国引进了１台由美国波恩工具公司生产的连续管产品。四川油田首先利用引进的连续管装备进行冲砂、清蜡、气举降液、气井小型酸化及注氮排残酸等一些简单作业。大庆油田１９８５年引进了第１台由美国海德瑞公司生产的连续管装备，至今已在１００多口井中进行了冲砂、排液等修井作业。辽河油田沈阳采油厂自１９８６年引进第１台连续管装备后，至今已累计引进４台套，广泛应用于氮气排液、水平井测试、水平井冲洗井底、注挤水泥、钻塞、清蜡、解堵、冲砂、补固井等修井作业。
截至２０１１年４月，国内拥有连续管装备总数８３台，其中中石油５３台，中石化１１台，中海油４台，其它股份制企业１５台。连续管修井作业技术已经得到了国内广大油田的广泛认可。
四、连续油管的应用 1用作修井测井作业
进入80年代以来,随着连续油管制造技术的不断发展,连续油管的强度、塑性和抗蚀性得到了进一步提高,连续油管在油田的用途也不断扩大.一是可广泛进行修井作业,如用来清蜡、酸化、挤水泥、压井、冲洗砂堵、负压射孔、试井、驱替钻井液、大斜度井电测、打捞和磨削落鱼等;二是进行测井作业,在连续油管内安装电缆和传感器,可在垂直井、水平井等进行测井;三是可以在井筒永久性安装作为生产油管等;四是对于井内压力较低的老井,还可作为速度管柱下入油管内,以减少原来油管的体积,增大油气压力,提高产量,使老井获得新生;五是可代替抽油杆,由于连续油管重量相对较轻,疲劳寿命高,作为连续抽油杆,既可节约抽油机电能20%以上,同时使用寿命也可达200万次以上.2用作钻井作业
近年连续油管钻井已成为国内外钻井技术应用的热点,特别是在加拿大,采用连续油管钻井已达连续油管消耗量的10%以上.连续油管可进行水平井钻井、下套管井钻井、裸眼井钻井、加深钻井、小井眼钻井、老井开窗侧钻压裂地层、欠平衡钻井等.连续油管钻井自动化程度较高,可通过中央控制室内操作这些钻井控制系统和其他连续油管设备,以进行不断的配套作业,且该系统具有自我诊断和设备的软起动、软制动功能,提高了设备的安全性.随着井下导向工具、随钻测试工具、注入头和油管工艺技术的进步,连续油管钻井作业的经济效益将得到进一步提高,其应用还会更加广泛.连续油管钻井的新技术是在钻杆的前端安装涡轮头,在流体动力下涡轮驱动水力系统,使牵引器拖动连续油管向前移动,增加了连续油管在水平分支井中的进入程度,提高了作业成功率.现场作业结果表明,该技术可使连续油管在套管和裸眼中的进尺大幅提高.3用作管线管
近年来,连续油管用作输油、输气管线在陆地和海上的应用得到了推广,也有用作化学助剂注入管线、注气管线、集油管线等.同时,连续油管在海上油田的应用正在由浅海向深海发展.连续油管与常规焊接管相比有下列优点.1)安装施工简单、快捷、经济.由于连续油管单根长度可达几千米,有的管子甚至长达10 km,如果对施工作业车或船进行改进,连续油管的施工长度可能会更长;由于在铺设过程中省去了常规油管的焊接对接过程,因此可节省施工时间和铺设费用,对于海上钻井平台的进出油管更能节省作业时间和经费.2)水力特性好,漏失环节少.由于连续油管内部焊缝已预先经过处理,且焊缝是纵向和斜向的,所以水力特性好,减少了内部流体的压力损失.3)连续油管尺寸范围较大,其外径最大可达168.28mm,因此作为管线管,特别是井口用集输管线具有很大的便利.4)连续油管外壁的防腐处理可满足陆上埋地管线和海上(浅海或深水)油气田对防腐、环境保护和机械保护的特殊要求.五、连续管在海洋油气作业中的应用
随着陆上油气资源日渐匮乏，海洋油气资源的开发越来越受到重视。在海洋油气工程中，若应用传统钻杆作业，操作者需要将钻杆一节一节地连接起来，不仅效率低，而且作业时间长。为更好地开发海洋油气资源，近年来，连续管被广泛应用在海上油气田的洗井、钻井、修井、完井、机械采油、测井射孔和油气输送等方面。
近20 年来，连续管技术引起了海上油气工业界的高度重视，获得了广泛认可。BJ、贝克休斯、哈里伯顿、斯伦贝谢及壳牌等国际石油公司已经具备连续管海洋作业能力，在挪威北海、墨西哥湾、西印度海、文莱海、阿拉伯海域、巴西海域、中国南海等海域，均进行过大量的实际作业。虽然我国应用连续管作业技术的时间较早，但多年来由于缺乏关键技术与工艺的研究，国内对这项技术及其工艺掌握得并不十分透彻，海洋油气方面更是少有应用，直接影响了连续管在实际生产中的普及和推广。连续管在海洋油气井中的应用 1.1 海洋钻井
连续管钻井(Coiled Tubing Drilling，简称CTD)是国外20 世纪90 年代发展起来的一项新技术。连续管具有无接头、无变径、弯曲大、能连续起下、能动态密封和强度大、承压高、体积小等特点，为进行短半径、大位移、多侧向的水平钻井和欠平衡、小井眼钻井提供了安全、先进、有效的技术手段。连续管钻井一般工具包括连接器、分离工具、多路传送接头、定位工具、助推、循环阀、下负载变送器、导向工具、马达和钻头等。连续管钻井可以连续不停循环钻井液，使井内欠平衡状态成为稳态流动状态，从而形成真正的欠平衡状态。
1997 年，荷兰NAM 公司与斯派里森公司、哈里伯顿公司合作，在北海的荷兰海域用50.8 mm(2 in)的CT 进行了钻开生产层的作业，在33.5 h内采用单个BHA 和钻头钻深64 m。
1997 年，壳牌公司为提高位于英国北海的Cormorant 油田的剩余油可采储量，利用连续管进行了套管开窗侧钻作业进行射孔完井。该井的总井深为4 137 m，井径小于98 mm，窗口深度为3 862～ 3 866 m，下入尾管尺寸小于73 mm。
1998 年，挪威石油公司的Allan Baklid 等在挪威海岸的Yme 油田的钻井、修井作业中，实现了从传统的钻机操作控制向连续管操作的转变。
2006 年，BJ 公司的M.Taggart 和壳牌的J.A.King 在北海为恢复GA － 03 井的产量，利用CT 采用侧钻开窗技术恢复油井产量。
2007 年，壳牌和贝克休斯合作，设计了CT 钻井系统的海上支持平台，使用该平台后，相对于原来可以减少20% 的工作人员。2008 统切开2
73.0 mm(2in)连续管工具串的开窗系139.7 mm(5in)的套管中，开窗时间22.5 h，窗口长10 m，并钻有2 377 mm 的开口。
2012 年，斯伦贝谢公司的H.E.Hariry 等人在中国南海海域用连续管进行了如下作业:
114.3mm(4in)套管内下入水泥塞钻引导孔，利用马达
88.9mm(3 in)连续管内放置和铣头进行开窗作业，最终钻进167 m;造斜器进行开窗作业，最终钻进长度927 m。除此之外，ARCO 公司在普鲁德霍湾也应用连续管进行了多次钻井作业。
综上所述，连续管钻井有以下特点: ① 少了作业所需的操作人员人数及伤亡事故，提高了海洋作业安全性，大大缩短了施工周期;②
能连续循环钻井液;③
由于没有接头，在起、下钻时不需要上、卸扣，在安全维持井眼压力和循环的同时，起、下钻速度可大于23 m/min，大大缩短了起、下钻时间;④
操作简便，污染小、占地少，作业效率高，施工效果好。目前，连续管在海洋钻井中主要应用于侧钻及欠平衡钻井。
1.2 海洋修、完井
连续管广泛地应用于海洋修、完井的各个方面，可用于洗井、挤水泥、冲洗砂堵、防砂、清蜡、酸化、打捞和磨削落鱼等作业。其中，洗井是连续管修、完井作业的主要用途之一，是从作业船向井筒内打入具有一定性质的洗井液，把井壁和连续管上的结蜡、死油、铁锈、杂质等脏物混合到洗井工作液中再带到地面的工艺过程。
连续管修、完井作业较之常规作业具有起、下油管迅速、移动和拆装方便、经济性好等优点，近20 年在国际上得到了广泛应用。尤其是洗井作业时，CT 可在带压情况下进行洗井作业，还可同时循环各种冲洗液，利用流体将落物顶部的碎屑带出井口，完成冲洗岩屑作业，并能实现冲洗和打捞作业同时进行。2 连续管应用于海管维抢修
海洋管道在建设和运行时虽然经过检测和安全评价，但仍可能存在变形较大、漏点、腐蚀、阀门损坏等问题，尤其随着使用年限的延长，管道安全隐患日益加剧，因此需要进行相应的维抢修技术装备对管道进行维抢修作业。
2005 年，BJ 公司在挪威海岸首次将连续管应用到FPSO(Floating Production Storage Offloading，浮式储油卸油装置)立管中，取得了利用连续管分解立管内水合物作业的成功。
2007 年，法国A.B 公司、BJ 公司与巴西石油公司合作，在巴西海域的Namorado 油田，利用连续管及配套工具对生产管线进行了除硫酸钡垢的作业，在14 h 内对150 m 的管线完成操作。清理完毕后将铅模放入行走，未遇到阻碍，收到了较好的清除效果。
2008 年，雪佛龙管道公司的Iignacio Quintero，沃特斯公司的Bob Murphy 等人在墨西哥湾海域采用连续管技术下入压缩胶筒，封堵海底管道，更换已损坏的管道，取得了利用连续管技术实现管道维修作业的成功。
六、连续油管设备简介
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。
注入头是连续油管设备的关键部件，目前注入头最大提升能力达到200000lbs，主要功能有：为克服油井压力或者摩擦力提供更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。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。连续油管滚筒。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7925和6706米,其他尺寸油管的卷绕能力取决于筒芯直径的大小。
滚筒轴是空心的,中间用高压堵头隔离开,轴的一端装有高压气液旋转接头,连续油管经由空心轴与该接头相连,并通过它连接到液体或气体泵送装置上,这样在整个作业期间可实现连续的泵送和循环。在连续油管与滚筒之间安装有一个68.95M Pa的关闭阀,以备遇到紧急情况时将连续油管与地面泵送设备隔离开。滚筒的转动由液压马达控制,液压马达的作用是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。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。另外，在滚筒上装有液压驱动或块式刹车,其基本功能是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。刹车并非用于防止连续油管的无控制发放,而是施加一定的阻力使滚筒停止转动。许多作业机在液压驱动系统内装有一个装置给滚筒施加一定的反向拉力使其减速;另外的作业机则应用块式刹车系统,通过液压给滚筒轮毂外缘施加压力使滚筒制动。
液压动力系统。液压动力系统用来控制作业机全部元件的动作, 其操作能力取决于液压元件的综合要求。
控制台。控制台的设计多种多样,但大多数都立足于远程控制。控制台上装有全部仪表、开关等,用以监测和控制连续油管作业车所有装置的操作,利用控制屏操纵滚筒和注入头马达,确定油管的运行方向和操作速度,另外利用安装在控制台上的控制系统,还可操纵链条牵引总成、刮泥器、防喷器组的工作。井口防喷器组。防喷器组是连续油管作业车的重要组成部分,所有连续油管作业中都应安装。该装置包括四套液压驱动的防喷器芯子,一般最小工作压力为68.95MPa,部分旧式作业机仅能承受34.47MPa密封压力。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,闸板的弹性密封元件彼此压紧实现全封闭式密封,全封时油管或其他物件不得穿过闸板。应注意,全封闸板只是设计用于封住来自井下的压力。
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。在需要剪断时, 剪切板围拢油管并加压, 使油管受剪切而断开。
c.卡瓦闸板上装有单向齿,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,以防止油管掉入井内。
d.半封闸板,其密封弹性元件尺寸与油管外径相匹配,当闸板关闭时,把油管外环空与大气隔离。
连续油管的主要技术应用 水平井连续油管拖动酸化。
工艺特点：水平井段酸化；连续油管注酸；连续油管在水平井段拖动。解决的问题：实现水平井段均匀布酸；增产效果明显。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。连续油管喷砂射孔逐层压裂。
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。
连续油管设置桥塞和注水泥封堵井作业。工艺特点：老井；井壁
垮塌；井筒内无法建立循环；设置桥塞；连续油管注水泥。解决的问题：全井筒封堵。连续油管测井。
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。连续油管传输射孔。
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。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。
七、前景展望
未来，连续管修井装备将向着大管径、大容量、多功能、高适应性、高舒适性、高安全性和高自动化等方面发展，能够适应山地、高原、沙漠和海洋等多种复杂施工环境，适应深井和高压井的特殊工艺要求，并将有一天实现机电液一体化和可视化。同时，连续管修井技术将向更高难度工艺和工具方向发展，能够实施连续管拖动酸化、定点酸化、分层压裂、水平井分段压裂等非传统工艺技术，并被应用于深井及水平井等复杂结构井和非常规油气修井作业中。
海洋油气资源已成为国际开发热点，利用连续管可以大幅度提高作业效率，国际上的各种作业也证明了这一点。为此，国内非常有必要弥补连续管技术在海洋应用上的空白，尽快掌握相关技术，并应用到工程中去。实现连续管技术海洋应用的装备国产化，包括连续管海洋钻井、洗井和修井装备等。同时要提高立管和海底管道等基于连续管技术的应急抢修技术装备的水平。
目前我国连续管海洋应用技术的研究刚刚起步，为加快推进海洋油气田的开发进程，借鉴以上国外先进的连续管技术，开展连续管海洋应用研究，满足我国海洋油气田开发工程的需要，形成具有自主知识产权的连续管作业技术，对于支持我国海洋油气资源的战略发展具有重要的指导意义。
