“連續(xù)管+”技術(shù)的思考與展望*

胡強(qiáng)法，譚多鴻，蓋志亮，劉家煒

（中國(guó)石油江漢機(jī)械研究所有限公司，武漢 430024）

0 前 言

我國(guó)油氣行業(yè)的基本現(xiàn)狀是“多井低產(chǎn)、井下作業(yè)工作量巨大”。以中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)石油）為例，為保障油氣當(dāng)量穩(wěn)定在2億t以上，生產(chǎn)井總數(shù)超過(guò)38萬(wàn)口。其中，采油井26 萬(wàn)口，平均單井日產(chǎn)油1.08 t；采氣井2.76 萬(wàn)口，平均單井日產(chǎn)氣1.26 萬(wàn)m3；另有注水注氣井9.5 萬(wàn)口，用于補(bǔ)充地層能量。維持這些生產(chǎn)井所帶來(lái)的井下作業(yè)工作量超過(guò)21 萬(wàn)井次/年，涉及生產(chǎn)維護(hù)、增產(chǎn)改造及采油采氣、注水注氣等各項(xiàng)開(kāi)發(fā)措施，主要為基于油管的傳統(tǒng)作業(yè)方式，存在工藝落后、效益低下、安全環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)高、勞動(dòng)強(qiáng)度大等問(wèn)題。以傳統(tǒng)作業(yè)為主的井下作業(yè)屬于典型的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，亟需轉(zhuǎn)變作業(yè)方式，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

連續(xù)管作業(yè)具有高效、帶壓作業(yè)能力強(qiáng)、通過(guò)性好、起下過(guò)程不間斷循環(huán)等優(yōu)點(diǎn)，已成為國(guó)內(nèi)非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)必備技術(shù)。非常規(guī)水平井體積壓裂技術(shù)通過(guò)使用連續(xù)管將井筒作業(yè)效率提高40%以上，在壓裂前的井筒準(zhǔn)備、壓裂中的應(yīng)急處理、壓裂后的橋塞鉆磨與井筒清理等方面形成了20多項(xiàng)連續(xù)管作業(yè)工藝[1]。鑒于此，中國(guó)石油在2022年7月召開(kāi)的頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)技術(shù)研討會(huì)的總結(jié)報(bào)告和隨后印發(fā)的《關(guān)于加強(qiáng)頁(yè)巖油氣勘探開(kāi)發(fā)的指導(dǎo)意見(jiàn)》中，提出研發(fā)推廣“連續(xù)管+”技術(shù)的概念和要求。本研究擬就“連續(xù)管+”技術(shù)從內(nèi)涵到實(shí)施路徑進(jìn)行分析探討，供業(yè)界參考。

1 “連續(xù)管+”技術(shù)的內(nèi)涵與發(fā)展預(yù)期

1.1 “連續(xù)管+”技術(shù)的內(nèi)涵

“連續(xù)管+”技術(shù)可理解為利用其技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)傳統(tǒng)作業(yè)方式進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級(jí)換代，強(qiáng)調(diào)連續(xù)管技術(shù)優(yōu)勢(shì)對(duì)傳統(tǒng)作業(yè)的加持作用。連續(xù)管技術(shù)素有萬(wàn)能作業(yè)技術(shù)的美譽(yù)，參照“互聯(lián)網(wǎng)+”的概念，“連續(xù)管+”技術(shù)的內(nèi)涵應(yīng)該是以連續(xù)管為載體和依托、轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)作業(yè)技術(shù)的發(fā)展方式，通過(guò)理念創(chuàng)新和油氣井作業(yè)工藝、工具、管材的創(chuàng)新，以支撐頁(yè)巖油氣資源開(kāi)發(fā)為支點(diǎn)，進(jìn)一步拓展連續(xù)管技術(shù)在油氣全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展和應(yīng)用，打造井下作業(yè)提質(zhì)增效和高質(zhì)量發(fā)展的主體技術(shù)，促進(jìn)我國(guó)連續(xù)管技術(shù)盡快達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

“連續(xù)管+”技術(shù)是水平井體積壓裂前、中、后一系列連續(xù)管作業(yè)工藝技術(shù)的集合和統(tǒng)稱，強(qiáng)調(diào)連續(xù)管技術(shù)對(duì)實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖油氣資源開(kāi)發(fā)的作用。其發(fā)展方向是：進(jìn)一步提升技術(shù)水平與服務(wù)能力，提高井筒作業(yè)效率；進(jìn)一步拓展應(yīng)用范圍，將高效、清潔、安全的優(yōu)勢(shì)，由井筒作業(yè)拓展到儲(chǔ)層改造、完井投產(chǎn)、壓后評(píng)估，由新井建產(chǎn)拓展到老井維護(hù)、增產(chǎn)改造。

“連續(xù)管+”技術(shù)推動(dòng)行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)是連續(xù)管技術(shù)的充分發(fā)展，主要路徑是連續(xù)管技術(shù)“全系列、全覆蓋”的應(yīng)用，重要標(biāo)志是連續(xù)管裝備與作業(yè)隊(duì)伍數(shù)量、作業(yè)工作量與管材使用量等指標(biāo)顯著增長(zhǎng)，確立連續(xù)管作業(yè)在井下作業(yè)領(lǐng)域的主體技術(shù)地位。

1.2 打造“連續(xù)管+”技術(shù)的意義

傳統(tǒng)作業(yè)的技術(shù)改造、技術(shù)升級(jí)有多條路徑，連續(xù)管技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。自動(dòng)化修井能顯著提高作業(yè)效率，帶壓作業(yè)能明顯改善作業(yè)的安全與清潔程度，電動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展能促進(jìn)節(jié)能環(huán)保水平的提高，但這些技術(shù)還保留著傳統(tǒng)作業(yè)的模式，接單根方式極大地限制了效率提升的空間；電纜與鋼絲作業(yè)技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)了技術(shù)進(jìn)步，但存在水平井下入困難的局限。而連續(xù)管作業(yè)無(wú)需接單根，有纜連續(xù)管能將油管和電纜作業(yè)的優(yōu)勢(shì)融為一體，因此，業(yè)界有學(xué)者將連續(xù)管技術(shù)稱為石油工程領(lǐng)域的革命性技術(shù)，打造“連續(xù)管+”技術(shù)有望帶來(lái)井下作業(yè)主體技術(shù)的根本性改變。

1.3 “連續(xù)管+”技術(shù)的發(fā)展預(yù)期

（1）提升自主技術(shù)水平、做大應(yīng)用規(guī)模，確立和鞏固主體技術(shù)地位。研究與推廣并行，推動(dòng)技術(shù)快速進(jìn)步、成果快速轉(zhuǎn)化。“十三五”期間，中國(guó)石油連續(xù)管作業(yè)機(jī)年作業(yè)量保持快速增長(zhǎng)[2]，如圖1 所示，作業(yè)量年均遞增22%，2020 年突破5 000 井次，在歸口統(tǒng)計(jì)的中國(guó)石油當(dāng)年井下作業(yè)工作量中的占比達(dá)到2.47%。“十四五”期間，中國(guó)石油將持續(xù)開(kāi)展連續(xù)管作業(yè)全系列技術(shù)的規(guī)模化推廣，利用“連續(xù)管+”技術(shù)的理念，推動(dòng)修井、儲(chǔ)層改造、測(cè)井、完井試油、采油采氣等領(lǐng)域傳統(tǒng)技術(shù)的升級(jí)和替代，預(yù)期2025 年連續(xù)管作業(yè)機(jī)年作業(yè)量將突破15 000 井次，在當(dāng)年井下作業(yè)工作量中的占比將達(dá)到5%以上，初步確立“連續(xù)管+”技術(shù)在井下作業(yè)中的主體地位。

圖1 中國(guó)石油2010年—2020年連續(xù)管井下作業(yè)量情況

（2）持續(xù)改變采氣井、采油井和注水注氣井完井管柱格局，擴(kuò)大用連續(xù)管替代油管作為完井管柱（或生產(chǎn)管柱）的規(guī)模。將連續(xù)管懸掛在井內(nèi)作為完井管柱，目前已開(kāi)發(fā)并推廣應(yīng)用了卡瓦式懸掛、“蘿卜頭”式懸掛、芯軸式懸掛、封隔器懸掛、大通徑可重復(fù)懸掛等5種懸掛方式[3-4]，其中前3種常用方式如圖2所示。“十三五”期間，中國(guó)石油連續(xù)管采氣完井管柱試驗(yàn)應(yīng)用規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，2020年達(dá)到116口井。“十四五”期間，中國(guó)石油設(shè)立了連續(xù)管采氣、采油重大現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和專項(xiàng)推廣等項(xiàng)目進(jìn)行專項(xiàng)支持，預(yù)期2025年連續(xù)管完井管柱累積應(yīng)用將突破3 000口井，在當(dāng)年開(kāi)井總井?dāng)?shù)中的占比將達(dá)到1%，初步建立作業(yè)、生產(chǎn)、監(jiān)測(cè)全過(guò)程均使用“連續(xù)管+”技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

（3）融合創(chuàng)新，持續(xù)擴(kuò)大基于有纜連續(xù)管開(kāi)展井下實(shí)時(shí)測(cè)量與控制的應(yīng)用。連續(xù)管內(nèi)置電纜、光纖或光電復(fù)合纜，可以完美融合傳遞載荷、輸送流體與傳輸信號(hào)、輸送電力等多方面功能，將直讀測(cè)井、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與精準(zhǔn)作業(yè)結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位、產(chǎn)層評(píng)估、作業(yè)優(yōu)化乃至作業(yè)的智能化。“十三五”期間，中國(guó)石油連續(xù)管輸送射孔、測(cè)井的作業(yè)量持續(xù)增長(zhǎng)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3 所示，2020 年接近600 井次。“十四五”期間，中國(guó)石油將持續(xù)推進(jìn)連續(xù)管作業(yè)數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化技術(shù)的研究與應(yīng)用，預(yù)期2025 年連續(xù)管測(cè)井測(cè)試與有纜連續(xù)管作業(yè)機(jī)的年作業(yè)量穩(wěn)定在1 000 井次以上，初步形成融合地面與井下數(shù)據(jù)的“連續(xù)管+”數(shù)字化作業(yè)技術(shù)應(yīng)用平臺(tái)。

2 “連續(xù)管+”技術(shù)正在轉(zhuǎn)變常規(guī)油氣作業(yè)的方式

2.1 連續(xù)管技術(shù)的快速發(fā)展植根于常規(guī)油氣與常規(guī)應(yīng)用

2000 年之前，連續(xù)管技術(shù)的研究與應(yīng)用都屬于常規(guī)油氣領(lǐng)域。由最初的沖砂、洗井拓展到了鉆井、完井、測(cè)井、試油測(cè)試、壓裂酸化、油井控制、防砂、擠水泥，乃至采油采氣、油氣輸送等，幾乎涵蓋了油氣領(lǐng)域的所有作業(yè)。2000 年前后，美國(guó)能源部資助了一系列的“微井眼”技術(shù)研究項(xiàng)目，提出了主要基于連續(xù)管技術(shù)的“微井眼革命”，連續(xù)管技術(shù)被推到了前所未有的高度，其關(guān)鍵指標(biāo)是將井眼直徑縮小到60.3 mm 以下，一口井從鉆井、完井、測(cè)井、作業(yè)乃至油氣生產(chǎn)均使用連續(xù)管進(jìn)行，其目標(biāo)是通過(guò)縮小井眼、提高效率等措施，將油氣勘探開(kāi)發(fā)成本降低50%以上。

2004 年，國(guó)際連續(xù)管與修井技術(shù)協(xié)會(huì)（ICOTA）對(duì)連續(xù)管技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分類，常規(guī)應(yīng)用領(lǐng)域（傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域）主要包括排液、清洗、酸化/增產(chǎn)、速度管柱、打撈、工具傳送、測(cè)井、投塞/取塞等8 類；新發(fā)展的領(lǐng)域（擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域）主要包括連續(xù)管鉆井、壓裂、海上作業(yè)、深井作業(yè)、管道/出油管線等5 類。按照這一分類，專業(yè)咨詢公司Spears對(duì)全球連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了分年度統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖4 所示，到2011 年常規(guī)應(yīng)用依然占60%以上。

圖4 2007年—2011年全球連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用統(tǒng)計(jì)結(jié)果

中國(guó)石油“十三五”期間連續(xù)管作業(yè)工藝分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5 所示，其中以常規(guī)應(yīng)用為主，占比57%。統(tǒng)計(jì)結(jié)果將非常規(guī)水平井的連續(xù)管作業(yè)歸類為配合壓裂改造，占比17%，因此，中國(guó)石油“十三五”期間連續(xù)管作業(yè)在常規(guī)油氣領(lǐng)域的應(yīng)用約占80%。

圖5 中國(guó)石油2017年—2020年連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用推廣分類統(tǒng)計(jì)

從全球和國(guó)內(nèi)連續(xù)管技術(shù)的發(fā)展來(lái)看，常規(guī)油氣和常規(guī)應(yīng)用是當(dāng)前連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用的主體，提速、提效、降本是應(yīng)用推廣的核心目標(biāo)。要固化和拓展“連續(xù)管+”理念，推動(dòng)連續(xù)管技術(shù)全產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，首先要重視連續(xù)管技術(shù)在常規(guī)油氣領(lǐng)域和常規(guī)應(yīng)用領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，推進(jìn)這兩個(gè)領(lǐng)域基于油管的傳統(tǒng)作業(yè)方式持續(xù)轉(zhuǎn)變。

2.2 “連續(xù)管+”技術(shù)首先體現(xiàn)在作業(yè)理念的轉(zhuǎn)變

（1）持續(xù)推進(jìn)新技術(shù)應(yīng)用的理念。利用連續(xù)管技術(shù)自動(dòng)化程度高、安裝與起下速度快、無(wú)需接單根、井口不站人、全過(guò)程密閉作業(yè)等優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)傳統(tǒng)作業(yè)向高效、安全、清潔作業(yè)的方向發(fā)展。

（2）全過(guò)程帶壓作業(yè)的理念。充分發(fā)揮連續(xù)管技術(shù)固有的“活井”帶壓作業(yè)優(yōu)勢(shì)，利用防噴盒密封環(huán)空、利用回壓閥控制管內(nèi)回壓、利用防噴管提供裝拆過(guò)程容納工具的空間、利用采集控制系統(tǒng)監(jiān)控作業(yè)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)帶壓裝拆、帶壓起下、帶壓作業(yè)。減少壓井、放壓、溢流產(chǎn)生的費(fèi)用和時(shí)間損失，避免地層和環(huán)境傷害，降低井控風(fēng)險(xiǎn)。

（3）不動(dòng)管柱作業(yè)的理念。利用連續(xù)管技術(shù)通過(guò)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，實(shí)施油管內(nèi)或過(guò)油管的作業(yè)。在不動(dòng)原井管柱的情況下，解決油氣水井生產(chǎn)管柱、壓裂作業(yè)管柱、鉆井管柱等存在的結(jié)垢、結(jié)蠟、堵塞等問(wèn)題，或?qū)嵤┕ぞ咄稉啤⒏鼡Q等處置，減少起管柱作業(yè)帶來(lái)的費(fèi)用和時(shí)間損失。

（4）連續(xù)循環(huán)的理念。利用連續(xù)管技術(shù)無(wú)需接單根、起下過(guò)程不間斷循環(huán)的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)變工藝做法和作業(yè)思路。這一點(diǎn)在最基礎(chǔ)的沖砂洗井作業(yè)中最有代表性，傳統(tǒng)作業(yè)的做法是油管下到井底后保持不動(dòng)，依靠大排量循環(huán)清潔井筒、洗出砂粒；連續(xù)管作業(yè)的做法是從下入開(kāi)始就按設(shè)計(jì)排量保持循環(huán)、清洗井筒，下到井底后一般只需定點(diǎn)循環(huán)10 min作業(yè)，再邊起管邊循環(huán)，繼續(xù)清洗井筒并沖出砂粒，可以用更小的排量、更短的時(shí)間徹底完成沖砂洗井。

（5）一體化作業(yè)的理念。可以利用連續(xù)管技術(shù)無(wú)需接單根、起下過(guò)程不間斷循環(huán)的優(yōu)勢(shì)，集成工具，一趟管柱完成常規(guī)油管需要多次起下才能完成的作業(yè)；也可以利用連續(xù)管技術(shù)全程帶壓作業(yè)的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行多個(gè)工藝過(guò)程的無(wú)縫銜接，一次上井完成多種作業(yè)，或者在同一井場(chǎng)完成多口井的交叉作業(yè)。

（6）重視射流與液動(dòng)工具應(yīng)用的理念。發(fā)揮連續(xù)管技術(shù)起下過(guò)程不間斷循環(huán)的優(yōu)勢(shì)，充分利用作業(yè)液的能量，利用高速射流工具實(shí)施清理、解堵、切割、甚至鉆孔作業(yè)，利用液控液動(dòng)工具實(shí)現(xiàn)井下切換、加力、轉(zhuǎn)向等功能。

（7）主動(dòng)丟手與回收的理念。利用連續(xù)管技術(shù)起下快、控制靈活的特點(diǎn)，在遇卡等復(fù)雜工況下及時(shí)脫開(kāi)丟手工具，再更換工具甚至更換管柱進(jìn)行下一步處理。這一理念可以極大地改善作業(yè)的安全性，在很大程度上克服連續(xù)管管徑小等不足，該理念也可用于橋塞、封隔器等工具的投送與回收。

2.3 “連續(xù)管+”技術(shù)正在推動(dòng)6 個(gè)方面的快速轉(zhuǎn)變

中國(guó)石油從2006年開(kāi)始進(jìn)行連續(xù)管自主技術(shù)研究，2011年—2020年進(jìn)行了近10年的滾動(dòng)研究與應(yīng)用推廣，在小修、大修、儲(chǔ)層改造、采油采氣、老井側(cè)鉆、海上海外等6個(gè)方面取得了顯著進(jìn)展，正在推動(dòng)作業(yè)方式的轉(zhuǎn)變和主體技術(shù)的形成。

（1）“連續(xù)管+”小修，形成了連續(xù)管快速修井技術(shù)。圖6 為中國(guó)石油2017 年—2020 年連續(xù)管快速修井作業(yè)工作量統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從圖6可以看出，主要作業(yè)類型包含油氣水井不動(dòng)管柱作業(yè)、新井通洗井一體化作業(yè)、連續(xù)管與油管交替融合作業(yè)，涉及10 多項(xiàng)常規(guī)應(yīng)用工藝，2020 年作業(yè)約2 500井次。關(guān)鍵技術(shù)是一體化連續(xù)管作業(yè)機(jī)、高速射流清理工具、作業(yè)液在線循環(huán)處理裝置。

圖6 中國(guó)石油2017年—2020年連續(xù)管快速修井作業(yè)工作量統(tǒng)計(jì)

（2）“連續(xù)管+”大修，形成了連續(xù)管解卡與切割技術(shù)。針對(duì)蠟卡管柱開(kāi)發(fā)了油管外蠟內(nèi)清工藝，連續(xù)管下入油管內(nèi)，實(shí)施射流解堵、循環(huán)高溫液體融蠟解卡。針對(duì)硬卡管柱開(kāi)發(fā)了油管內(nèi)切割工藝，使用連續(xù)管輸送水力機(jī)械割刀，或旋轉(zhuǎn)噴砂切割工具在卡點(diǎn)之上切斷油管。

（3）“連續(xù)管+”儲(chǔ)層改造，形成了連續(xù)管多級(jí)壓裂、連續(xù)管酸化作業(yè)系列技術(shù)，在長(zhǎng)慶、大慶、新疆等油田和煤層氣應(yīng)用1 000 多口井。連續(xù)管多級(jí)壓裂技術(shù)包含底封、跨隔、填砂、水力噴射等4種壓裂方式[5-6]，應(yīng)用于直井精控、直井重復(fù)、水平井細(xì)分壓裂、提高時(shí)效、套變井/小井眼、邊底水壓裂等6類場(chǎng)景，一趟管柱最多壓裂50 段以上，單日最多壓裂10 段以上。連續(xù)管酸化作業(yè)技術(shù)包含連續(xù)管酸化解堵、拖動(dòng)酸化、水力噴射分段酸壓、底封拖動(dòng)分段酸壓等4種作業(yè)形式，可實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層的精準(zhǔn)改造。

（4）“連續(xù)管+”采油采氣，形成了連續(xù)管完井懸掛技術(shù)，主要包括速度管柱、完井管柱、電泵采油等技術(shù)[7-8]。速度管柱已成為長(zhǎng)慶油田排水采氣3大主體技術(shù)之一，雖初期投入高，但無(wú)維護(hù)費(fèi)用，5年投入產(chǎn)出比達(dá)1∶6.5；采氣完井管柱形成了“連續(xù)管+節(jié)流器+柱塞”一體化完井技術(shù)，完井作業(yè)周期縮短50%，自然連續(xù)生產(chǎn)期可延長(zhǎng)1.5年。

（5）“連續(xù)管+”老井側(cè)鉆，形成了連續(xù)管鉆徑向井與連續(xù)管側(cè)鉆技術(shù)。目前，連續(xù)管水射流鉆徑向井技術(shù)已應(yīng)用20多口井[9]，連續(xù)管側(cè)鉆技術(shù)已完成18口井的試驗(yàn)。

（6）“連續(xù)管+”海上海外作業(yè)，形成海上連續(xù)管技術(shù)的專用配套，開(kāi)啟了海外連續(xù)管作業(yè)服務(wù)。針對(duì)小平臺(tái)開(kāi)發(fā)了小直徑連續(xù)管作業(yè)裝置，用于排水采氣、氣舉誘噴；針對(duì)海上與海外作業(yè)的吊裝、運(yùn)輸、防腐等特殊要求，開(kāi)發(fā)了系列化的橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)。中國(guó)石油渤海鉆探等單位已在印尼、委內(nèi)瑞拉等海外作業(yè)區(qū)開(kāi)展連續(xù)管作業(yè)服務(wù)，涉及通洗井、氣舉、酸化、鉆磨、打撈、排液等作業(yè)。

3 “連續(xù)管+”技術(shù)有利于推動(dòng)非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)

3.1 “頁(yè)巖革命”使非常規(guī)水平井成為連續(xù)管作業(yè)的主戰(zhàn)場(chǎng)

為提前應(yīng)對(duì)油氣資源對(duì)外依存度高的問(wèn)題，美國(guó)1973年提出要實(shí)現(xiàn)“能源獨(dú)立”，美國(guó)加快非常規(guī)油氣勘探開(kāi)發(fā)、實(shí)現(xiàn)接替發(fā)展，通過(guò)相關(guān)技術(shù)提前布局，非常規(guī)油氣產(chǎn)量近10 年飛躍式上升，2020年實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立。經(jīng)歷50年非常規(guī)、10年飛躍，美國(guó)“頁(yè)巖革命”取得成功。2021年，美國(guó)頁(yè)巖（致密）油產(chǎn)量達(dá)3.6億t，頁(yè)巖氣產(chǎn)量7 643 億m3，合計(jì)占美國(guó)油氣產(chǎn)量當(dāng)量的70%以上，頁(yè)巖油氣成為美國(guó)“能源獨(dú)立”的重要支柱。美國(guó)2007 年以來(lái)頁(yè)巖氣產(chǎn)量飛躍式上升、2010 年以來(lái)頁(yè)巖（致密）油產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，得益于水平井體積壓裂技術(shù)的大面積應(yīng)用，其中連續(xù)管技術(shù)作為頁(yè)巖油氣水平井體積壓裂提質(zhì)增效的重要手段，發(fā)揮了重要作用。

從2010 年開(kāi)始，美國(guó)水平井的數(shù)量以每年超過(guò)1 萬(wàn)口井的幅度快速增長(zhǎng)，到2021 年超過(guò)16.9萬(wàn)口井，北美地區(qū)連續(xù)管水平井的作業(yè)量也持續(xù)保持在每年1萬(wàn)口井以上。2017年貝克休斯公司對(duì)非常規(guī)水平井體積壓裂單井作業(yè)時(shí)效的分析表明[10]，井筒清理+鉆磨橋塞耗時(shí)占比超過(guò)50%，壓裂耗時(shí)占比不足10%，通過(guò)連續(xù)管作業(yè)提高井筒作業(yè)，進(jìn)而效率顯著提高了壓裂完井的整體時(shí)效。根據(jù)國(guó)際連續(xù)管與修井技術(shù)協(xié)會(huì)（ICOTA）的統(tǒng)計(jì)，2000年—2010年全球在役連續(xù)管設(shè)備數(shù)量年均增長(zhǎng)12%，是連續(xù)管技術(shù)發(fā)展最快的時(shí)期之一，這一時(shí)期的快速發(fā)展為支撐北美頁(yè)巖油氣產(chǎn)量的飛躍式增長(zhǎng)奠定了基礎(chǔ)。非常規(guī)油氣的快速發(fā)展迎來(lái)連續(xù)管技術(shù)發(fā)展的新高潮，“頁(yè)巖革命”使得非常規(guī)水平井成為連續(xù)管作業(yè)的主戰(zhàn)場(chǎng)。

3.2 國(guó)內(nèi)非常規(guī)油氣“連續(xù)管+”技術(shù)發(fā)展迅速潛力巨大

國(guó)內(nèi)非常規(guī)水平井連續(xù)管技術(shù)從艱難起步到快速發(fā)展，歷時(shí)10 年，已迅速成長(zhǎng)為非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)的必備手段。2010 年—2013 年為起步探索階段，主要通過(guò)引進(jìn)工具與服務(wù)打造連續(xù)管隊(duì)伍與技術(shù)，克服了下入困難、連續(xù)管擠扁、工具落魚等問(wèn)題；2014 年—2016 年為快速發(fā)展階段，研制了專用的連續(xù)管作業(yè)裝備、高強(qiáng)度管材、配套了系列化的工具，應(yīng)用涵蓋體積壓裂“前/中/后”的20 多項(xiàng)工藝，通洗井、測(cè)井、射孔、下橋塞、鉆磨等5種主體工藝實(shí)現(xiàn)了規(guī)模應(yīng)用；2017 年以來(lái)為全面推廣階段，年作業(yè)量超過(guò)1 400 井次，50.8 mm 連續(xù)管通洗井、鉆磨的最長(zhǎng)水平段均超過(guò)3 000 m，適應(yīng)山地復(fù)雜道路的車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)、依托50.8 mm連續(xù)管的長(zhǎng)水平段作業(yè)技術(shù)均達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

展望未來(lái)10～30年，非常規(guī)水平井發(fā)展?jié)摿薮螅斑B續(xù)管+”非常規(guī)水平井作業(yè)技術(shù)要提前應(yīng)對(duì)數(shù)十倍的增長(zhǎng)需求。

首先，與美國(guó)相比，我國(guó)非常規(guī)油氣整體處于發(fā)展初期，發(fā)展空間巨大。2021 年美國(guó)頁(yè)巖油氣產(chǎn)量合計(jì)占其油氣總產(chǎn)量當(dāng)量的70%，而我國(guó)頁(yè)巖油氣產(chǎn)量在油氣總當(dāng)量中的占比約6%，產(chǎn)量貢獻(xiàn)率差一個(gè)數(shù)量級(jí)。2021 年美國(guó)頁(yè)巖油氣水平井有14.3 萬(wàn)口（美國(guó)水平井總數(shù)16.9 萬(wàn)口），年增長(zhǎng)超過(guò)1 萬(wàn)口，而我國(guó)頁(yè)巖油氣水平井僅有不到4 000口，年增長(zhǎng)不足1 000口，國(guó)內(nèi)頁(yè)巖油氣水平井?dāng)?shù)量不到美國(guó)的1/30，年增長(zhǎng)速度不到美國(guó)的1/10，基數(shù)和增長(zhǎng)幅度都差一個(gè)數(shù)量級(jí)，亟需加快發(fā)展。

其次，從應(yīng)用范圍來(lái)看，國(guó)內(nèi)非常規(guī)水平井連續(xù)管作業(yè)工作量主要是產(chǎn)能建設(shè)階段的新井壓裂完井配套作業(yè)，亟需由“建井階段”向“生產(chǎn)階段、老井復(fù)產(chǎn)增產(chǎn)階段”拓展。聚焦非常規(guī)水平井的單井全生命周期，“連續(xù)管+”非常規(guī)水平井作業(yè)技術(shù)的工作量面臨成倍增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)需求。

3.3 長(zhǎng)水平段作業(yè)是提升“連續(xù)管+”技術(shù)的重要方向

增加水平段長(zhǎng)度、提高單井EUR、攤薄成本是美國(guó)頁(yè)巖革命最主要的經(jīng)驗(yàn)，也是國(guó)內(nèi)頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)與美國(guó)存在差距的原因之一。以頁(yè)巖氣為例：美國(guó)Marcellus與Haynesville頁(yè)巖氣的水平段長(zhǎng)度均超過(guò)3 000 m，單井EUR（累計(jì)產(chǎn)量）達(dá)到3.5～4億m3；國(guó)內(nèi)長(zhǎng)寧、威遠(yuǎn)等頁(yè)巖氣的水平段長(zhǎng)度僅1 800～2 000 m，單井EUR僅1～1.5億m3。與美國(guó)相比，國(guó)內(nèi)水平段長(zhǎng)度相差1 000 m以上，單井累計(jì)產(chǎn)量少50%～80%，水平段長(zhǎng)度有限是難以實(shí)現(xiàn)油氣資源有效開(kāi)發(fā)的重要因素。

水平段長(zhǎng)度差距的一個(gè)根源是工程技術(shù)的差距，關(guān)鍵之一是連續(xù)管長(zhǎng)水平段作業(yè)能力。圖7為美國(guó)超長(zhǎng)水平段長(zhǎng)度及大管徑連續(xù)管使用情統(tǒng)計(jì)結(jié)果，從圖7可以看出，增大管徑成為美國(guó)提高連續(xù)管長(zhǎng)水平段作業(yè)能力的一個(gè)重要手段，隨著超長(zhǎng)水平段增多，美國(guó)用于非常規(guī)水平井作業(yè)的大管徑連續(xù)管占比持續(xù)提升[11]。2016年美國(guó)陸上射孔水平段長(zhǎng)度超過(guò)3 000 m的水平井占當(dāng)年水平井?dāng)?shù)量的25%，此后每年遞增5%，2021年占比達(dá)到55%；與之對(duì)應(yīng)，自2016年起美國(guó)2～60.3 mm和66.7 mm連續(xù)管在水平井作業(yè)管柱中的占比超過(guò)70%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出50.8 mm連續(xù)管。2020年，北美連續(xù)管鉆磨作業(yè)最長(zhǎng)水平段突破4 800 m ，最大作業(yè)深度突破8 500 m，發(fā)展了大容量裝備、“沙漏形”大直徑高強(qiáng)度連續(xù)管、震蕩牽引工具/高效減阻劑與降阻劑等3大重要技術(shù)[12]。

圖7 美國(guó)超長(zhǎng)水平段長(zhǎng)度及大管徑連續(xù)管使用情況年度數(shù)據(jù)

3.4 軟件平臺(tái)是“連續(xù)管+”技術(shù)數(shù)字化、智能化的核心

為提升連續(xù)管作業(yè)水平，國(guó)際知名油服公司已建立先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和軟件平臺(tái)。斯倫貝謝CoilCAT輔助作業(yè)軟件集成設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)采集分析以及超限報(bào)警等功能；貝克休斯CIRCA設(shè)計(jì)評(píng)估軟件具備巖屑運(yùn)移專用分析模塊。利用連續(xù)管作業(yè)軟件平臺(tái)，對(duì)單井作業(yè)前進(jìn)行可行性評(píng)估、作業(yè)中進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及特征參數(shù)提取、作業(yè)后開(kāi)展曲線擬合分析；針對(duì)特定區(qū)塊，基于作業(yè)統(tǒng)計(jì)分析，建立技術(shù)模板；基于數(shù)據(jù)傳輸，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程技術(shù)支持、建立專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

斯倫貝謝公司連續(xù)管作業(yè)軟件平臺(tái)應(yīng)用的典型案例[13]如圖8所示，針對(duì)業(yè)界對(duì)復(fù)合橋塞和可溶橋塞的爭(zhēng)論，利用頁(yè)巖油氣開(kāi)發(fā)139口長(zhǎng)水平井的數(shù)據(jù)，通過(guò)單井分析、區(qū)塊統(tǒng)計(jì)對(duì)比給出結(jié)論：復(fù)合橋塞鉆磨時(shí)間恒定，可溶橋塞鉆磨不確定性大。此后，在北美全井段很少使用可溶橋塞。2 000 m以內(nèi)水平段，主要使用復(fù)合橋塞；2 500 m以上水平段，復(fù)合橋塞與可溶橋塞組合使用。

圖8 復(fù)合橋塞與可溶橋塞鉆磨效率對(duì)比分析

貝克休斯公司連續(xù)管作業(yè)軟件平臺(tái)應(yīng)用的典型案例[10]如圖9所示，針對(duì)水平段上傾井（>94°）形成了連續(xù)管作業(yè)的推薦做法，涉及作業(yè)前設(shè)計(jì)、井筒清理（WBCU）、下橋塞、馬達(dá)/磨鞋/鉆磨參數(shù)設(shè)計(jì)、下深和后評(píng)估等多個(gè)過(guò)程，明確了井筒清潔程度對(duì)延長(zhǎng)下深的重要性，量化分析了利用連續(xù)管提高井筒作業(yè)效率對(duì)提高水平井壓裂完井整體時(shí)效的重要作用。

圖9 壓裂完井主要工序優(yōu)化前后的作業(yè)時(shí)效對(duì)比

這些公司還將軟件平臺(tái)和有纜連續(xù)管技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)發(fā)了連續(xù)管可視化作業(yè)與實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)，利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)+軟件輔助、專家決策，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)作業(yè)、提高作業(yè)效率、降低作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。貝克休斯公司的TeleCoil 技術(shù)，用于井下電視、實(shí)時(shí)優(yōu)化鉆磨清理等作業(yè)；斯倫貝謝公司的Active技術(shù)，開(kāi)展了泡沫酸化、井筒清理等應(yīng)用；哈利伯頓公司的SpecTrum 技術(shù)，實(shí)施了定向射孔、炮眼測(cè)量、產(chǎn)能評(píng)估等服務(wù)。

國(guó)內(nèi)正在加快推進(jìn)自主軟件升級(jí)與連續(xù)管有纜作業(yè)應(yīng)用的進(jìn)程[14-15]，搭建“連續(xù)管+”數(shù)字化、智能化作業(yè)平臺(tái)。

4 “連續(xù)管+”技術(shù)將成為拓展新領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)

“連續(xù)管+”技術(shù)推動(dòng)連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用范圍不斷拓展，技術(shù)領(lǐng)域由最早的井下作業(yè)拓展到鉆井、采油采氣，由陸上作業(yè)拓展到海上作業(yè)、水下應(yīng)用，甚至出現(xiàn)了基于連續(xù)管技術(shù)的“微井眼革命”；業(yè)務(wù)范圍也由原本的油氣開(kāi)發(fā)拓展到煤炭地下氣化與地下干餾、未成熟頁(yè)巖油原位轉(zhuǎn)化，擴(kuò)展污染治理、雙碳治理和地?zé)帷?chǔ)能、儲(chǔ)氣等行業(yè)。

“連續(xù)管+”技術(shù)正在成為能源和地下工程新領(lǐng)域新業(yè)務(wù)的關(guān)鍵技術(shù)手段。中深層煤炭地下氣化[16]，依靠多通道連續(xù)管裝置與工具，實(shí)施點(diǎn)火、氣化劑注入與燃燒控制，由此形成注入點(diǎn)可控后退地下氣化技術(shù)，國(guó)內(nèi)外已完成多口井的先導(dǎo)試驗(yàn)，有望全面接替油氣資源。水合物開(kāi)發(fā)方面，正在研究基于水下連續(xù)管裝備實(shí)施鉆井、作業(yè)、開(kāi)采；地?zé)衢_(kāi)發(fā)領(lǐng)域，正在研究利用連續(xù)管解決高溫井的壓裂、作業(yè)；CO2捕集、利用與埋存（CCUS），正在開(kāi)展利用連續(xù)管作為注氣管柱驅(qū)油、實(shí)施無(wú)水壓裂等研究；稠油火驅(qū)，正在研究連續(xù)管加熱點(diǎn)火技術(shù)；煤炭地下干餾、頁(yè)巖油原位轉(zhuǎn)化，正在研究和發(fā)展連續(xù)管大功率加熱技術(shù)。

5 認(rèn)識(shí)與建議

5.1 主要認(rèn)識(shí)

從發(fā)展歷程來(lái)看，管材與裝備技術(shù)是連續(xù)管作業(yè)技術(shù)發(fā)展的基石，主要有兩條主線：其一是持續(xù)提升連續(xù)管傳遞載荷和流體的能力，追求更強(qiáng)、更大、更長(zhǎng)；其二是不斷強(qiáng)化連續(xù)管傳輸數(shù)據(jù)與電力的能力，通過(guò)內(nèi)置電纜、光纖、復(fù)合纜及動(dòng)力、加熱電纜，支撐井下可視化，實(shí)時(shí)優(yōu)化作業(yè)和智能作業(yè)，追求傳輸速率更快、更大信息量、更大電功率，使作業(yè)更智能、更高效、更省錢。“連續(xù)管+”技術(shù)的發(fā)展也要依托這兩條主線，持續(xù)增強(qiáng)和擴(kuò)大技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

常非并舉和智能化是“連續(xù)管+”技術(shù)的發(fā)展方向。要圍繞提效降本主題，推進(jìn)“連續(xù)管+”常規(guī)油氣主體技術(shù)應(yīng)用，重視非常規(guī)水平井主戰(zhàn)場(chǎng)；要打造連續(xù)管數(shù)字化與智能化作業(yè)優(yōu)勢(shì)平臺(tái)，加快有纜連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用，持續(xù)推進(jìn)作業(yè)可視化、實(shí)時(shí)優(yōu)化、智能作業(yè)。

5.2 發(fā)展建議

（1）加大宣傳力度，叫響“連續(xù)管+”技術(shù)，將“連續(xù)管+”變成高頻詞。倡導(dǎo)連續(xù)管“萬(wàn)能作業(yè)技術(shù)”與“連續(xù)管+”技術(shù)同時(shí)出現(xiàn)，相互引申和補(bǔ)充。既要推進(jìn)和宣傳連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用廣的特點(diǎn)，更要強(qiáng)調(diào)應(yīng)用連續(xù)管技術(shù)后的加持效應(yīng)。

（2）突出“連續(xù)管+”理念，注意發(fā)揮和總結(jié)主體技術(shù)應(yīng)用推廣的效益和效果。按照中石油下一步安排，要推進(jìn)5大技術(shù)系列50多種工藝技術(shù)的規(guī)模應(yīng)用。建議參照“連續(xù)管+”技術(shù)轉(zhuǎn)變常規(guī)油氣作業(yè)方式的6個(gè)方面，持續(xù)梳理和總結(jié)連續(xù)管技術(shù)推廣應(yīng)用給井下作業(yè)領(lǐng)域帶來(lái)的變化，豐富和完善“連續(xù)管+”理念和技術(shù)體系。

（3）突出特色，重視和加強(qiáng)對(duì)不動(dòng)管柱作業(yè)（含過(guò)油管作業(yè)）、完井管柱技術(shù)、超深井超長(zhǎng)水平段作業(yè)等技術(shù)的持續(xù)研究和重點(diǎn)推廣，持續(xù)擴(kuò)大“連續(xù)管+”技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和影響力。

（4）促進(jìn)專業(yè)融合，推進(jìn)井下測(cè)量評(píng)估技術(shù)快速發(fā)展，加快有纜連續(xù)管技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)軟件平臺(tái)的建設(shè)，為打造“連續(xù)管+”數(shù)字化與智能化作業(yè)平臺(tái)奠定基礎(chǔ)。