连续油管作业技术--权威PPT文件格式下载.ppt

1、连续油管发展与性能 Coiled Tubing Development and Property,成套连续油管作业设备,连续油管的发展历史,1945 在北海用于输油管线1950s Submarine Antenna 第一套使用盘 根的连续油管1962 第一套连续油管服务设备1989 螺旋焊接连续油管1991 高强度连续油管1990s 强度和使用寿命得到提高 目前 强度达到 120,000lbs（磅）（1磅=0.45359公斤）,历经三个发展阶段,世界三大连续油管生产公司：美国精密油管技术公司、优质油管公司和西南管材公司。连续油管的直径从12.17-168.14mm共有100多种规格；屈服强度为

2、48.213-96.416MPa；单根长度可达9000m，作业设备车的数量已达到600多台，并且以每年20%的速度增长。仅美国普拉得霍湾西部作业区每年使用连续油管作业超过1000井次。现在，全世界的年耗量近500万米，作业工作量以每年25%的速度增加。,国外发展现状,1985年以来，国内陆上各油田共引进连续油管作业设备20多台，主要分布在大庆、胜利、中原、河南、大港、辽河、新疆等油田。大庆油田、塔里木油田、吐哈油田利用连续油管作业技术进行了气举、清蜡、洗井、冲砂、测井、挤水泥作业，成功地解决了油田生产中的一些特殊难题，取得了良好的效果。与国外相比，国内在连续油管和作业车的制造方面尚属空白，技术

3、不配套，作业服务范围小，设备利用率低，接受和认识程度不高。,国内发展现状,Global CTU Count,（1316 Total）,共1316台套,连续油管分布状况,历年全球连续油管服务产值状况,年增长 20%2005年产值 18亿美元 1999 6.11 亿美元2000 8.272001 11.232002 9.042003 10.54 2004 13.242005 17.592006 20.23（估计）,2006年全球连续油管市场状况,第一部分：连续油管发展与性能,连续油管作业车,连续油管作业车示意图,连续油管设备机械组成,连续油管装配图,第一部分：连续油管发展与性能,连续油管制造厂家,

4、续油管主要制造商集中在美国 Quality Tubing（优质油管公司）Precision Technology（精密管技术公司）South Western Pipe（西南管子公司）整机装配和注入系统生产的公司有 Hy-draRig公司 Bowen工具公司 Otis工程公司。,连续油管制造材料,碳素钢 调质钢 钛合金钢（质量轻和强度高等优点，但价格贵，是普通钢制连续油管的6倍。）,早期连续油管焊接,HAZ,HAZ,30ft 对接焊连接1000-2000ft 对接焊连接,焊接质量差 有薄弱点 焊缝较长 油管强度降低 50%,经常出现质量问题,螺旋焊接-现在使用,平面螺旋焊接使热影响区分布均匀热影

5、响区降低 70+%抗拉强度接近本体焊接的同时可以检验螺旋焊代替了对接焊（对接焊热影响区强度降低 50%，多数施工管柱不使用对接焊。,高强度连续油管,屈服强度：70号钢 70,000 PSI 80号钢 80,000 PSI 90号钢 90,000 PSI 1980s 通过热处理加工高强度管目前-使用合金材料，不需要热处理,防腐蚀连续油管,2000s 出现铬防腐蚀连续油管-更长使用周期（Cycle/寿命 Life）-悬挂在腐蚀性井中非金属-复合管 外径大,滚筒小 现场不能维修 没有广泛应用,Coiled Tubing Technical Data Table Selector Select Des

6、ired Technical Data Table by Clicking on Listed Dimensions（US or Metric）,检 测,螺旋焊平面检测（flat）常用磁通量检测现场检测 检测仪器装在连续油管轮毂上,连续油管地面设备,连续油管陆上卡车/拖车海上撬装设备注入器指重仪深度仪检测设备导入弧导链/夹管器,连续油管.滚筒尺寸，驱动能力动力单元控制室 监测设备压力控制设备（The Stack）防喷器夹管器-盘根盒针形阀/变径井口联结管线 旋转头/水龙头，接头，管汇,连续油管地面设备,陆地设备布置,场地布置 场地租赁环境限制/问题管理部门的要求紧急关井和撤离计划临近地区的其他

7、作业对环境的影响,陆地连续油管设备摆放,场地限制 上级要求,场地尺寸,道路限制危险地带的识别设备的尺寸和重量设备的摆放方向远程控制台和紧急关断装置的位置逃生通道和设备绳索的栓系点,海上连续油管的摆放,设备类型（漂浮平台/固定平台）吊车的能力环保要求和废物存放附近的其他作业地面和水下的支撑能力后勤支持管理部门的规定紧急关井和撤离计划对环境的影响,平台和平台道路的尺寸危险区域的识别平台空间的限制（设备,管材等）设备的尺寸和重量设备的摆放方向远程控制台和紧急关断装置的位置逃生路线和装备，救生艇钻机位置/起重机位置 栓系点和安全点,海上连续油管的摆放,第一部分：连续油管发展与性能,连续油管的机械性能,

8、屈服强度55,000 用于管线屈服强度70,000 广泛应用于各种作业屈服强度80,000/90,000/100,000逐渐普及 90,000已用于各种作业屈服强度110,000 120,000 特殊需要Cr合金管用于特殊服务（QTI）,外径 1OD 4.5OD作业:1 2.875OD管线:3.5 and 4.5 OD壁厚.080 to.250台阶管柱，下入更深，强度更大3500 of.175”wall4000 of.156”wall8500of.134”wall通常台阶管柱有5-6个壁厚锥形管柱以下网站提供数据Quality Tubing:Precision:www.precision-,连

9、续油管的机械性能,台阶管柱焊接记录,连续油管的硬度,高强度连续油管需要使用经过特殊硬化处理的连接头和卡瓦,屈服强度,标准洛氏硬度范围,连续油管的受力/极限/失效,由于压力和拉力导致油管失效连续油管的主要受力:轴向力径向力周向力剪切力连续油管的形状尺寸和载荷决定了受力的大小内压力外压力轴向力（+拉,-压）剪切力,连续油管强行下入时弯曲图,连续油管受力,预测受力极限软件手册如果 von Mises 方法计算的载荷超过了屈服强度，连续油管就会失效失效形式:破裂挤毁断裂注:von Mises 方法中没有考虑椭圆度,连续油管受力,von Mises 可以预测破裂挤毁（不考虑椭圆度）屈曲最大承压直径尺寸随

10、内压力的增加剪切von Mises 方法中没有考虑椭圆度考虑到椭圆度，必须增加一个安全系数.椭圆度在实际使用中增大，必须测量和记录,连续油管受力,连续油管受力分析软件Maurer EngineeringC.T.E.S.C.T.E.S.Coiled Tubing Handbook 提供了所有的力学计算公式C.T.E.S.,Conroe,Texas.以下公司/网站提供技术数据，图片:Quality Tubing Inc.,Houston,TexasPrecision Tube Technology,Houston,TexasIntervention and Coiled Tubing Associ

11、ation（ICoTA）Cavo Drilling MotorsPetro-Tech Tools（now a Division of Schlumberger-CoilTOOLS）PCE（now part of National Oilwell Varco）Baker HughesWellhead Control Products,连续油管使用寿命,连续油管下入和起出时都要经历三次塑性变形1 滚筒2 进入导弧3 离开导弧每一次的变形都会最终导致连续油管破裂失效Cycle Life/Fatigue Life/Working Life Tests and Software试验和软件可以用于预测寿命

12、 必须记录以下的操作数据:使用次数（起下，往复运动）内压力的变化达到寿命极限的部分必须更换或去掉.,使用寿命,连续油管下入和起出时都要经历三次塑性变形,疲劳寿命 48”半径,起下次数，48”半径滚筒,循环压力，PSI,1.4meters,疲劳寿命 72”半径,2meters,连续油管水力性能,连续油管服务大部分使用高压流体泵进行作业：清砂（液体/泡沫）氮气掏空增产措施（液体/泡沫）除垢（高压喷射）水力切割（液体磨蚀）封层（水泥/凝胶）钻/磨 PDMs螺杆马达砾石充填压裂,水力性能,CTES Handbook 手工计算压降垂直管流倾斜管流气体泡沫气/液含有固相滚筒入口：马力 流量&压力计算CTE

13、S Handbook可以在下载 或者使用软件,摩擦力,使用 CTES Handbook计算使用软件计算使用Qualitys Manual 估算使用Precisions 压降曲线估算,第二部分：连续油管作业-井下工具 Coiled Tubing Operation Tools,中国石化石油勘探开发研究院2007年3月,李宗田,井下工具 lei bie,BHA 或 DHA 指与连续油管连接的所有工具组合通用 工具有：连接器,单流阀,安全接头,冲洗工具,定位装置,扶正器.控制阀用于：循环,水泥,平衡,卸载,自动充填马达：螺杆泵PDMs,容积式马达顶部组合 切削工具：扩眼器,钻头打捞工工具：震击器,加

14、速器,冲击锤下放和起出工具：打捞筒,指数器 电缆工具：下入和起出工具/测井电缆和钢丝。Running&Pulling Tools f/Logging&Slickline二次完井工具：封隔器,桥塞 附件坐放短节,连续油管接头,外部连接器（通过连续管外部连接）卡瓦式连接固定螺丝内连接器（通过连续管内部连接）插入式连接内部卡瓦式焊接式连接（在现场监测太困难）螺纹连接（由于连续管为椭圆型安装困难）快速连接插入式可用于低强度作业最常用连接方法:外部和内部卡瓦式,接头示意图,卡瓦式（Slip-Type）,卡瓦和固定螺丝（Slip&Grub/Set Screw）,固定或无头螺丝（Set/GrubScrew）

15、,改进固定螺丝（ImprovedSet Screw）,轴向式卡瓦连接（InlineSlip-Type,双卡瓦连接（TandemSlip-Type）,卡瓦和螺丝,油管,连接装置,内卡瓦,轴向插入,插入或螺纹,压制螺旋凹槽工具,单流阀和丝堵,双阀板单流阀球阀 单或双球打压单流阀打压丝堵/剪钉丝堵万向控制阀双作用丝堵,单流阀,双阀板单流阀Twin/DoubleFlapper Check Valve,单球Check Valve,双球Double BallCheck Valve,单流阀和丝堵,剪切丝堵Shear-OutPlug,打压丝堵Pump-Out Plug,回流阀Back-Flow Check投球

16、释放Ball-Drop Release,自动填充Auto-Fill打压释放Pump-DownCheck Valve,单流阀和丝堵,断开装置（安全接头）,机械脱开投球液压脱开差动水力脱开起出工具,机械释放回收工具,液压释放,断开装置,机械释放剪切销钉可打捞接头密封回接筒GS-型起出工具不旋转或可旋转,断开装置,投球断开非旋转选择各种型号穿过井眼通过球 Thru-Bore to Pass Balls密封筒GS-型起出工具,断开装置,差动水力丢手不投球压力释放密封筒过眼投球GS-型回收工具,回收工具,GS-型上提工具可用于下入水力释放内部打捞可变水嘴冲洗进入落鱼“D”有不同长度,冲洗工具,洗鞋插入连

17、接螺纹单喷嘴多喷嘴角度向下直线向外倾斜向上螺旋冲洗工具旋转冲洗工具水力喷砂工具,螺纹,插入,冲洗工具,单孔 多孔 复合反孔 复合孔 侧孔 单斜孔,螺旋型冲洗工具,360度螺旋喷嘴可换喷嘴不旋转件不同外径尺寸使喷嘴贴近油管内壁,小井眼冲洗工具,外径与连续管相同防止卡钻连接头/双阀板单流阀/喷嘴,连接器Connector,双阀板单流阀Twin Check Valve,喷嘴Nozzle,旋转清洗工具,旋转头水平切向喷嘴 向下喷嘴可变喷嘴液压驱动旋转轴承,水力喷砂冲洗工具,由Schlumberger/Halliburton/BJ公司提供设计,服务 其他公司无法提供.可以替代冲击锤和钻头清洗坚硬的沉积物

18、如硫酸钡 昂贵-运行和维护费用高,扶正器,机械同轴弹簧扶正器允许井眼过流受力后收缩槽型刚性扶正器槽体带有通过孔小尺寸避免卡钻水力扶正器油管内径调节范围 避免弹簧过度延长增加弹簧数量热处理弯曲弹簧保证可以通过内径弹簧必须在一端可压缩,机械式扶正器,刚性凹槽式扶正器 弓型弹簧扶正器,液压扶正器,压力打开正常情况关闭减少拖拉或磨损通过缩径张开直径可调节,关,开,控制阀,差动阀卸压阀/循环阀定位挤注阀封隔器自动充填阀封隔器坐封卸载阀上提卸载阀上提平衡阀循环阀,卸压/循环阀,选择性建立油管与环空连通在封隔器释放前平衡封隔器 上方油管/环空压力在起管柱时卸油在液压封隔器以下作为坐放工具,差动阀,阻止连续油

19、管液体由于”U形管”效应流到低液面的环空支撑阀上的液柱保护压力敏感工具运行和维护复杂很少使用,自动填充阀,从环空充填连续油管自动平衡连续管中液面维护低液面井水力平衡,下压卸载阀,现在打开，CT/环空压力平衡上提密封，CT/环空内外形成差上提封隔器解封释放避免封隔件脱落,上提卸载阀,平衡/环空压力 在释放压缩型封隔器前防止封隔器部件脱落,关闭,上提打开,循环阀,上提打开，CT/环空压力平衡 Pull to Open Valve下放关闭，内外形成压差 Set Down to Close Valve,定位注水泥阀,定量注水泥水泥提前注入连续油管底部水泥被清管器隔离,清管器在起管柱时 打开注水泥阀的旁

20、通，建立循环,井下马达,容积式马达-螺杆马达Turbine Motor 透平马达液、气、氮作为工作液可以耐高温容积式马达-螺杆马达：行业标准外径小于2和大于2多种定子转子组合高速/低扭矩低速/高扭矩用途决定速度钻井磨铣导向打捞工具使用弯接头用于定向井作业马达上部接旁通短节，更多液体进入环空以携带钻屑,井下马达,直井中典型的容积式马达井底钻具组合 卸压阀在入井期间填充管柱，在起出期间泄油循环接头允许过量循环液通过旁通进入环空以携带钻屑,调压阀DumpValve,安全夹持接头Safety Catch Sub,动力面PowerSection,连接总成CouplingAssembly,轴承组合Bear

21、ingAssembly,钻头连接BitConnection,马达以上工具组合,“3 合 1”or“4 合 1”工具组合连接器双阀板单流阀液压切断装置循环阀或双作用循环阀投球剪切释放CT 环空压差剪切释放或投球剪切释放井下钻具组合比单独使用单个工具总长度短在打捞和洗井作业中，安装在马达和冲击锤以上,切割工具,扩眼器,液压驱动多叶片用于流畅作业钻头碳化钨金刚石牙轮磨铣工具平底领眼铣鞋圆鼻铣鞋旋转鞋,扩眼器,附录See Appendix,钻头/磨铣工具,铣鞋平底磨铣工具西瓜型磨铣工具领眼铣鞋圆鼻型磨铣工具尖头磨铣工具牙轮钻头,碳化钨钻头金刚石钻头聚晶金刚石镶齿钻头硬化钢,打捞工具,震击器水力,单向或

22、双作用机械,单或双向加速器给震击器加力液压冲击锤用于切削硬沉积物、净化井眼、扩孔、模锻和滑动套筒文丘里管碎屑打捞篮液压颚式夹钳钢丝夹具印模工具,震击器、上冲水力驱动,震击器允许过流，所以可以连接各种连续油管工具旋转器，液压释放工具和扶正器,加速器Accelerator,上冲程 Up-Stroke,震击器、下冲水力驱动,通过震击器的流体驱动震击器以下工具运行,加速器Accelerator,下冲程 Down-Stroke,震击器,水力双作用,震击器可以向任一方向作用 液体可以通过加速器和震击器流动,加速器Accelerator,双向震击器Dual-Direction Jars,冲击锤,铁锤增强器H

23、ammer Intensifier,冲击锤Impact Hammer,冲击钻头Hammer Bits,文丘里管金属屑打捞篮,从井中回收金属屑或碎片 压力液在工具顶部进入环空向下 清洗底部并返回内孔 打捞蓝抓住碎片过滤器防止堵塞,各种打捞工具,鳄鱼嘴Alligator Grab,铅印Lead ImpressionBlock,内抓Wire Grab,下入/回收工具,GS液压型下入/回收工具 JD液压型下入/回收工具重型液压型下入/回收工具液压可退打捞筒 液压标引工具,GS/JD下入和回收工具,GS-型,重型,JD-型l,打捞筒和标定工具,标注工具,打捞器Overshot Extension,流动释

24、放打捞器 Flow-ReleaseOvershot,钢丝作业工具,液压滑套移位工具液压移位工具RX下入工具，液压Z6下入工具,液压造斜工具,液压驱动转向接头 铅印保径齿排过油管万向接头承受扭矩万向接头旋转接头,移位工具,液压驱动移位工具，通过换向工具打开或关闭滑套内部压力驱动工具,对称式移位工具,对称可选择移位工具 水平井开关 PCE,Otis,Camco,Baker 滑套一趟起下可开关多个滑套,RX下入工具,运行和坐放 X,XN,R,和 RN 锁定装置可选择性下入X 和 R 锁定装置,Z6 下入工具,液压驱动,用于在定位短节中分别安装 DB 系列 No-Go（止过短节）,造斜工具转换接头,液

25、压驱动短节将标准Merla-型 钢丝造斜工具转换成连续油管造斜工具在钢丝无法下入的大斜度井中，使用气举造斜工具,短节Sub,造斜工具Kickover Tool,印模工具,切割工具,用于钢丝作业的所有工具都可用于连续油管,万向接头,不旋转式多键万向接头Splined Non-RotatingKnuckle Joint,标准万向接头Standard RotatingKnuckle Joint,旋转接头,无压差时可自由旋转可以在不同的压差下锁紧用于下入长的井下钻具存在缩径，需要投球时要注意,二次完井工具,封隔器上提坐封下压坐封可选择-上提/下压水力坐封串联跨越式封隔器悬挂器或捕捉器,桥塞平衡式永久式

26、附件钢丝连接工具水力坐封工具插入卡合式密封装配膨胀接头,封隔器，机械式,机械式封隔器拉力环空压力可以解封封隔器 现场可以改变坐封方式：上提下放,胶筒 锚爪 扶正,封隔器，机械式,机械式封隔器下放油管压力可以解封封隔器,胶筒 卡瓦 扶正,封隔器，机械坐封,机械式封隔器可用于跨隔式封隔器,水力坐封隔器,双向卡瓦水力坐封 上提解封 可选择电缆坐封 顶部有打捞头,可膨胀封隔器,坐放在油管套管或裸眼井 水力坐封上提解封 可以多次坐封 加长的密封胶皮，在缩径处提供了大间隙 电缆加固件 封隔器未坐封前全平衡 可用于跨式封隔系统,可膨胀跨隔式封隔器,连续油管井下工具供应商不提供跨式封隔器/由 TAM、Bake

27、r Hughes、Weatherford生产.典型可膨胀跨隔式封隔器中间带有筛管,连续油管锚,CT 锚是一个不封隔的张力封隔器 有锚的作用，保持CT 处于拉伸状态,连续油管悬挂器/夹持器,悬挂器捕捉器和锚一样，在压缩状态下下入在长管柱中，支撑部分油管重量当悬挂器失效时它可起到捕捉器的作用,可回收桥塞,平衡可回收桥塞采用双向卡瓦封隔器，配套平衡杆使用,永久桥塞,可钻由连续油管连接液压坐封工具下入Schlumberger-CoilTOOLS,Weatherford-Alpha.,坐放短节和堵塞器,可设计专门用于连续油管的定位短节和堵塞器 在Baker 或 Otis 产品基础上改进 堵塞器可由投球，投棒，电缆下放和油管输送 一些工具配套平衡杆,坐放和定位短节,顶部或底部止过 选择性底部配有剪切堵塞器 Baker Otis or Camco Profiles,TopNo-Go,BottomNo-Go,坐放短节堵塞器,平衡堵塞器 EqualizingPlug,钢丝或坐封SlicklineOr CT Set,投棒Drop BarSet,打压释放Plug,