連續油管技術應用及疲勞控制方法

【摘要】連續油管技術現今廣泛應用于油氣田生產的許多環節，成功地解決了油氣田生產中的一些特殊難題，與常規方法相比，連續油管作業施工安全、快捷、經濟、高效，并對油氣藏具有特有的保護作用。本文介紹了連續油管的一些應用技術，并對連續油管的使用壽命影響因素分析后，提出了將連續油管的循環疲勞降低到最小及防止連續油管產生機械損傷的一系列方法。

【關鍵詞】連續油管；應用；疲勞控制

【中圖分類號】S941.61 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672—5158（2012）08—0207-02

1、連續油管應用技術

連續油管技術是一項具有廣闊應用前景的實用性技術，在國外油田開發中獲得了廣泛的應用。國內各大油田也相繼引進了連續油管及其作業車，并成功地解決了油田生產中的一些特殊難題。

1.1 氮氣氣舉

連續油管配合氮氣氣舉技術是新疆油田運用最為成熟的CT技術，主要用于解決井下帶有封隔器的管柱結構的排液。在新井誘噴、測試求產、壓井液（包括殘酸、壓裂液）的返排方面效果顯著，與常規的抽汲氣舉相比，具有安全可靠、作業周期短、效率高、掏空深度大等特點。CT氮氣氣舉的靈活性很大，既可單點氣舉，也可分級逐段連續掏空。

1.2 CT沖洗

沖洗技術也是一種常見的CT作業方式，其要點是選擇合適的洗井液體系和進行詳細的水力計算。CT沖洗除了進行常規的沖洗作業外，還用于解決一些比較復雜的井下管柱被卡堵情況，比如壓裂中的沉砂卡堵管柱、稠油生產過程中凝結卡堵管柱等，這類井既無法建立循環又不能起出井下管柱，常規方法處理起來難度大、耗時長、費用高，而且作業效果很不理想。用CT沖洗則可充分發揮撓性油管能夠連續起下、密封可靠的特點，在不壓井、不動管柱的條件下實施尺寸大于CT外徑的各類管內或過管作業，整個沖洗系統密閉循環，阻止了油氣無控外溢，環保性好，施工過程連續快捷、安全可靠，效果很好。

1.3 CT清除管垢擴眼

油氣井在生產過程中所形成的蠟垢、鹽垢、水合物或作業中未清除干凈的水泥殘留物都會引起生產管柱的堵塞或妨礙生產，連續油管在實現不動管柱清除方面起到了決定性的作用，然而并不是所有的沖洗作業都能奏效，當水力沖刺不足以解決問題時，就需帶井下工具進行處理。

1.4 水平井（管）的應用

隨著水平井技術快速發展，越來越多的水平井投入生產。這類特殊井身結構給井下作業帶來諸多難題，一些常規修井技術甚至難以成行，連續油管則以其良好的撓性、剮性和靈活性在水平井（管）中運用自如，為水平井作業提供了有效的手段。CT可以承受推力。因此可作為水平井各種下井工具的傳輸載體。連續油管的可彎曲性遠優于帶接頭管柱，在鉆小曲率半徑小井眼水平井方面更是獨樹一幟。CT在管道作業中同樣也具有明顯的優勢，如計量站外輸管線蠟堵塞，采用CT循環熱油解堵的方案，從輸油管三通口引出導向管，地面安裝簡易支架，緩慢下入CT循環熱油，通洗900m后，管線內壓力上升。表明流動端壓力已傳遞過來，全線疏通。

2、連續油管疲勞分析

連續油管在制造過程中，由于彈性彎曲，還存在其他的內部殘余應力。盡管在進行應力分析的計算過程中包括這些殘余應力，但實際上在確定連續油管應力極限時，常常忽略這些殘余應力，扭矩也是被忽略的外部力矩。典型的連續油管工作裝置部分主要由注入頭、導向器、滾筒和連續油管組成。其作業過程為：連續油管在注入頭鏈條的牽引下，從卷繞滾筒中拉出，與卷繞滾筒的轉軸相連的液壓馬達產生一定的反扭矩，使彎曲的連續油管被拉直，通過導向器時再次彎曲，變向后拉直進入井內；起出時，卷繞滾筒在液壓馬達的作用下產生一定的卷繞扭矩，注入頭提供一個反向的牽引力，使油管經鵝頸管卷繞在滾筒上。

連續油管的疲勞受以下幾種因素影響：

（1）不同材料制成的連續油管的機械性能（屈服強度、抗拉強度）及化學成分。

（2）內壓和循環次數。

（3）連續油管尺寸對循環次數的影響

3、連續油管疲勞控制方法

3.1 截斷法

使用同一盤連續油管，對一批井深相似的井作業時，由于累積疲勞特別集中，現場斷裂隱患較大。針對這種情況可采用截斷法，即作業后從連續油管末端截去一段，使連續油管的累積疲勞分散在較寬區域，避免疲勞峰值出現在重復作業段。疲勞控制的另一種方法是實際作業截斷法，每次作業后，根據作業參數（井內是否含硫化氫，井的油壓，井次參數）決定是否截斷管串，或截斷多長管串，以使管串累積疲勞最小，從而避免連續油管在作業中斷裂。

3.2 反轉使用連續油管

如果多次作業后，連續油管截斷較多，當管串截斷量較多，每次實際作業時，富余管串的量在1000m左右，那么需要考慮反轉使用連續油管。將管串反轉后，將內層最疲勞端反轉到外層，盤繞直徑增大，屈服得到釋放，承受內壓減小，入井深度增加有效力減小，因此可降低整盤連續油管的疲勞累積速度如果管串富余量較多，則不需考慮此種做法。

3.3 防止連續油管損傷

產生疲勞裂縫的主要原因是連續油管外壁的機械損傷。連續油管在自封、采油樹、采油樹內壁、油管內壁以及井下工具、勻繞器上造成的擠壓、磨損，以及由于冰堵或在寒冷地區的連續油管在上述位置凍結，不合理的焊接方式，部件及連續油管外壁不干凈，施加的內張壓力過大都會造成連續油管機械損傷。另外，軸向載荷增加會引起連續油管抗擠毀能力下降，一旦達到管材疲勞極限載荷，管串會超過彈性形變持續伸長，直到在最大應力點發生“縮頸”現象和斷裂。管串發生“縮頸”，管子就會失去原有的強度，即使達不到理論計算的載荷極限也會引起油管損壞。應針對以上原因對設備進行維護保養、正確檢查、操作設備，以防止連續油管損傷。適當降低連續油管工作時的內壓，可以提高連續油管的疲勞壽命，減少連續油管現場斷裂的機會，降低作業成本。起出連續油管時，要對連續油管外壁進行沖洗、涂油，以減緩大氣對連續油管外壁的腐蝕。作業結束后，用惰性氣體將管內液體吹盡，密封，保護連續油管內壁。

3.4 合理配置設備

在成本允許的前提下，應優先選用抗拉強度高的連續油管材料；在滿足使用要求的前提下，應優先選用小直徑的連續油管；在地理環境允許的情況下應配置直徑最大的導向器和滾筒。導向器和滾筒直徑越大，連續油管的彎曲程度越小，屈服變形也越小。配置在平原或沙漠地區作業的設備，導向器和滾筒可選擇最大圓弧直徑和滾筒中心直徑。

4、結論

1、連續油管作業技術與常規作業技術和方式相比，具有許多明顯的優勢和特點，突出表現在：作業成本低，搬遷安裝和作業井準備時間短。增加油井產量。保護油層，對一些敏感地層，用連續油管作業安全可靠，可進行不放噴、放壓，帶壓連續作業，防止地層污染，保護環境，保護油層，增加產量。水平井、定向井作業，方便快捷。

2、連續油管技術的引進，成功地解決了油田生產中的一些特殊難題，其安全、快捷的特點和對油氣藏特有的保護作用是常規作業所無法比擬的，尤其在改善特殊油藏開發效果及安全生產方面成效顯著，而連續油管鉆井、測井、水平井應用等適合新疆油田的工藝技術也極具發展潛力，預示了連續油管技術更為廣闊的應用前景。

3、控制連續油管工作管柱疲勞的方法中，最有效的方法是具體作業截斷法。數據采集軟件能和適當的控制系統一同使用，以幫助操作人員跟蹤管柱的疲勞，更有效地使用工作管柱。操作人員還可以通過選擇正確的管柱設計和設備來防止管柱疲勞。通過防止管柱的機械磨損和腐蝕磨損，操作人員能更有效地使用連續油管管柱。集中防止疲勞的綜合性將降低連續油管的疲勞速率井提高它的可靠性，提高效率。