连续油管钻井技术研究与应用进展

2022-09-12

连续油管钻井技术经历了三个发展阶段, 上世纪60年代初步发展, 70年代的发展瓶颈阶段以及90年代初开始至今的井喷发展阶段。90年代初, 连续油管钻井技术发展形成一个相对成熟的技术。91年在美国连续油管钻井试验获得成功, 并进行三眼重钻作业, 验证了该项技术的可行性[1]。从此以后, 连续油管钻井技术井喷式的发展起来, 究其技术不断发展的根本原因为, 该项技术的机电设备和主要的技术相对成熟;开钻压力存在非平衡情况, 该项技术存在很大的优势;相对其他钻井技术, 连续油管钻井比较经济, 得到油田企业的青睐。

1 创新优势与需研究改进的方面

连续油管钻井技术经过20多年的发展, 其技术及相关设备已经相对比较成熟, 与一般床柜钻井技术比较, 有4个方面的优点:

首先, 连续油管钻井技术控制压强能力很强, 非平衡油井自身就有一定压力, 不可能完成那些较难的作业, 连续油管不光可以进行所有的压力作业, 而且对油层有一定的保障提升钻井效率;其次, 该项技术尤其适合于现有井的加深钻井和老井侧钻作业, 和一般常用钻进设备相比, 同样的技术参数, 连续油管进行的是过油管作业, 节约成本30%左右, 降低成本明显;三是该项技术的相关的机电设备较少, 占地小, 噪音小, 溢出物量小, 对环境破坏程度小, 所以比较适合海上平台作业;最后还有就是该技术提高工艺的自动化较快, 减少一线工人的投入, 设备装卸较为容易, 钻井作业速率快, 工作周期短, 油管的挠性强, 可以再弯度半径较小的水平井开展作业[2]。

不论任何一项技术在发展中, 都还会存在不同的缺陷, 连续油管钻井技术虽然历经的20多年的发展, 但还是有一些不足需要进一步研究改进。该项技术使用的油管直径较小, 井口尺寸不大, 泥浆等杂物排出较为困难;由于泥浆长期高强度摩擦, 该技术使用的油管使用周期比一般油管短[2];使用的钻头的旋转动力只能来自井下动力源, 自我控制能力不强, 可能出现水平位移, 可能造成卡钻的危险;受到部分作业装置的限制, 一般的连续油管钻井技术不能进行钻井的所有操作, 例如钻井前的准备工作, 要先用常规钻机或修井机作业。

2 涉及的机电装备及有关系统

连续油管作业机是连续油管钻井技术的主要设备之一, 包括:注入及支架、滚筒、液压动力、控制室等部件组成, 连续油管利用液压驱动, 起出并运输, 工作时, 该设备将油管里进入及起出油井, 滚筒再把连续油管缠绕起来。现在出现了一种新型复合连续油管作业机, 它由连续油管注入头、滚筒、动力及带桅杆的移动式井架组成, 连续油管作业自然不成问题, 普通的油管作业也是可以的, 具有很强的适应性[3]。美国一公司已生产出一种两层连续油管井口支架, 该种支架采用保护装置、特制平台、顶部结构, 该种井架具有安装简便快捷的特点, 在6小时内即完成安装调试, 且性能安全可靠[4]。

井下钻进设备是连续油管钻井技术关键设备, 直接影响着钻井的工作效率及出油率, 主要组成有:钻头、马达、连续油管及断开接头, 还有其他工具等。其中钻头是井下钻具设备的关键, 不同的钻头用于不同的油井结构;井下的动力装置——马达有高速底扭矩、中速中等扭矩和低速高扭矩三种, 不同的马达适用于不同的钻头[3];连续油管接头相当于“联轴器”, 将油管和钻进设备连接起来;断开接头就是“离合器”, 在特定的情况下, 实现连续油管与井下工具断开。

辅助设备也是连续油管钻井技术不可缺少的一部分, 由井控、钻井循环及固控三个系统组成。

3 应用方向及发展前途

连续油管钻井技术, 现在可以适用范围:1、深度1千米范围的浅层新井, 在Canada的部分地区常有应用。2、老井再开采, 包括重新深钻、平钻等作业。连续油管半径较小, 可进行侧钻, 不要重新起出油管, 节约成本, 适应老井重钻这一市场对成本控制的要求。3、非平衡钻井, 连续油管的压力可以达到70MPa, 能够实现很好的非平衡作业。该项钻井技术对于地质情况复杂, 压力不均衡的储层十分理想和有效, 有着很大的市场。英国石油公司在阿联酋一气田利用连续油管水平侧钻, 大幅度提升产量, 甚至有一些井的产量翻了2翻。

当今社会发展日新月异, 对能源的需求也是越加明显, 油气钻井技术也向着提高采集率及作业自动化方向发展, 连续油管钻井技术有利于钻井自动化发展, 还可以大幅度降低企业作业成本, 提高劳动效率并降低对周围环境的破坏, 该技术将成为以后一段时期钻井作业的主要方式方法, 开辟了钻井新路径, 将一些以前难开采, 经济成本高的油气田 (例如老井重钻、非平衡井等) 的开采变成了可能[5]。由此可以推断, 连续油管钻井技术将在新世纪大有可为, 将会主导油气田开采行业。我国的油气田经过几十年的开采, 逐步呈现运作成本高、老井增效、作业危险系数高等不利状况。这些问题都可以通过连续油管钻井技术得到有效解决。在中国, 连续油管钻井技术也定将成为突破油气田开采瓶颈的一个有效抓手。

摘要：连续油管钻井技术拓展了钻井深度和广度, 且相比其他技术, 具有较强的经济性, 将可能成为以后钻井行业主要的实用手段, 显示出很好的发展前景。

关键词：连续油管,钻井技术,设备