國(guó)產(chǎn)連續(xù)管作業(yè)機(jī)的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用*

劉壽軍

（中國(guó)石油集團(tuán)工程技術(shù)研究院有限公司 江漢機(jī)械研究所，湖北 荊州 434000）

0 前 言

連續(xù)管作業(yè)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)井下作業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展的“革命性”技術(shù)，是油氣勘探開(kāi)發(fā)提質(zhì)增效、降低成本的技術(shù)利器。連續(xù)管作業(yè)技術(shù)改變了起下單根管柱的傳統(tǒng)作業(yè)方式，作業(yè)過(guò)程簡(jiǎn)捷、高效、精準(zhǔn)，為電氣化、自動(dòng)化、智能化、清潔化的產(chǎn)業(yè)升級(jí)奠定了基礎(chǔ)，因此連續(xù)管作業(yè)機(jī)在國(guó)際上被稱為“萬(wàn)能作業(yè)機(jī)”。

我國(guó)2007 年研制出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第1 臺(tái)連續(xù)管作業(yè)機(jī)，經(jīng)過(guò)近15 年的應(yīng)用和發(fā)展，現(xiàn)在可生產(chǎn)系列連續(xù)管作業(yè)機(jī)，其廣泛應(yīng)用于修井、儲(chǔ)層改造、測(cè)井、完井等作業(yè)，為我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)做出了重要的貢獻(xiàn)。

1 連續(xù)管作業(yè)技術(shù)概述

1.1 特點(diǎn)與應(yīng)用

連續(xù)管技術(shù)具有兩個(gè)主要特征：一是一根連續(xù)的管子不用再接單根，二是外徑一致容易密封井口。這兩個(gè)特征使得連續(xù)管技術(shù)與常規(guī)連接油管相比具有無(wú)可比擬的優(yōu)越性，主要表現(xiàn)在以下幾方面：①起下作業(yè)快，操作人員少，降本增效明顯；②可帶壓作業(yè)和不間斷循環(huán)，實(shí)現(xiàn)真正的欠平衡；③井下傳遞信息快、連續(xù)、實(shí)時(shí)且容量大，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化；④健康安全環(huán)保，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。

按照ICoTA（國(guó)際連續(xù)管技術(shù)協(xié)會(huì)）的分類，連續(xù)管技術(shù)主要應(yīng)用于13 個(gè)方面：排液、井筒清理、酸化、速度管柱、打撈、工具傳輸、測(cè)井、投塞/取塞、鉆井、壓裂、海上作業(yè)、深井作業(yè)、管道/輸油管線[1]。

1.2 我國(guó)連續(xù)管技術(shù)的發(fā)展歷程

我國(guó)連續(xù)管技術(shù)的研究應(yīng)用經(jīng)歷過(guò)三個(gè)階段[2]。第一階段是引進(jìn)探索階段，主要發(fā)生在1978年—2006年。我國(guó)1978年引進(jìn)了第1臺(tái)連續(xù)管作業(yè)機(jī)，后續(xù)引進(jìn)30多臺(tái)，但由于進(jìn)口連續(xù)管作業(yè)機(jī)管徑較小、進(jìn)口的工具少且不配套、連續(xù)管配套工具不全等原因[3]，以及進(jìn)口價(jià)格高、配件周期長(zhǎng)、應(yīng)用井次少，導(dǎo)致作業(yè)成本高，形成惡性循環(huán)，到2006年實(shí)際很多設(shè)備處于停用狀態(tài)。

第二階段是自主研制階段，主要發(fā)生在2007 年—2010 年。2000 年以來(lái)，我國(guó)大力推廣應(yīng)用水平井技術(shù)，連續(xù)管以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)可以解決水平井作業(yè)的技術(shù)難題。因此，2006年國(guó)家科技部設(shè)立“863計(jì)劃”項(xiàng)目對(duì)連續(xù)管作業(yè)技術(shù)與裝備進(jìn)行了研究。2007年我國(guó)第1臺(tái)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)連續(xù)管作業(yè)機(jī)研制成功，2009 年我國(guó)第1盤連續(xù)管研制成功。到2010年，共研發(fā)了車裝、拖裝、橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)以及CT70、CT80、CT90 連續(xù)管，相應(yīng)的高端和復(fù)雜作業(yè)工藝，如連續(xù)管壓裂、拖動(dòng)酸化等試驗(yàn)成功，具備連續(xù)管作業(yè)技術(shù)推廣應(yīng)用的基礎(chǔ)。

第三階段是快速發(fā)展階段，主要是2011 年至今。2011 年以來(lái)，中國(guó)石油集團(tuán)設(shè)立“連續(xù)管作業(yè)技術(shù)推廣專項(xiàng)”，該項(xiàng)目取得了系列創(chuàng)新成果和顯著的工程應(yīng)用成效，主要體現(xiàn)在三方面：一是形成了車裝、橇裝、拖裝3種型式11種結(jié)構(gòu)的連續(xù)管作業(yè)機(jī)和 8種規(guī)格的連續(xù)管；二是研發(fā)了4 大系列24 類92 種井下工具；三是在大慶、長(zhǎng)慶、青海等油氣田示范應(yīng)用修井、儲(chǔ)層改造、測(cè)井、完井試油、采油采氣等5大系列13類30 種工藝技術(shù)，推廣應(yīng)用30 000 余井次。修井作業(yè)同比縮短工期60%以上，降低綜合成本40%以上；水平井作業(yè)同比縮短工期50%以上；儲(chǔ)層改造同比縮短工期30%以上。另外，還建立了生產(chǎn)服務(wù)保障和技術(shù)培訓(xùn)體系，基本形成了標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，培育了近100支連續(xù)管專業(yè)化作業(yè)隊(duì)伍。

2 我國(guó)連續(xù)管作業(yè)機(jī)的研究現(xiàn)狀

2.1 連續(xù)管作業(yè)機(jī)的結(jié)構(gòu)與組成

連續(xù)管作業(yè)機(jī)主要由注入頭和導(dǎo)向器、連續(xù)管、滾筒和軟管滾筒、防噴系統(tǒng)、動(dòng)力與控制系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與作業(yè)分析軟件以及運(yùn)載裝置和隨車起重機(jī)等組成[4]。為了提高連續(xù)管作業(yè)機(jī)操作效率，提高作業(yè)的安全性，連續(xù)管作業(yè)機(jī)還有一些配套裝置如倒管器、吹掃裝置、塔架、現(xiàn)場(chǎng)焊接裝置和電纜注入裝置等。

注入頭的主要功能是夾持和懸掛連續(xù)管，使之順利下入或者起出井筒，完成特定的功能，是連續(xù)管作業(yè)機(jī)的關(guān)鍵部件之一。

連續(xù)管采用連制工藝且單根長(zhǎng)度≥61 m，最后卷取在卷筒上交付使用。與常規(guī)油管相比，連續(xù)管具有高強(qiáng)度、高塑性并有一定耐腐蝕性能。

滾筒主要功能是配合注入頭，將纏繞的連續(xù)管下入井內(nèi)，并通過(guò)管匯向井筒注入介質(zhì)。作業(yè)完后，滾筒將連續(xù)管纏繞在其筒體上進(jìn)行運(yùn)輸。

防噴系統(tǒng)安裝于井口和注入頭之間，其中防噴器可對(duì)連續(xù)管進(jìn)行剪切、半封、懸掛操作，也可對(duì)井筒進(jìn)行全封操作，可有效預(yù)防井噴事故的發(fā)生，確保施工安全。防噴盒能在連續(xù)管運(yùn)動(dòng)或者靜止情況下有效密封連續(xù)管與環(huán)空壓力，實(shí)現(xiàn)安全帶壓作業(yè)，避免環(huán)境污染。

動(dòng)力與控制系統(tǒng)主要包含動(dòng)力及傳動(dòng)系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)、控制室等。一般采用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)液壓泵為注入頭、滾筒、防噴系統(tǒng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供液壓動(dòng)力，并控制各部件完成特定的動(dòng)作。

裝載運(yùn)輸裝置主要功能是裝載運(yùn)輸連續(xù)管專業(yè)設(shè)備，一般為底盤車、半掛車或運(yùn)輸橇等。

連續(xù)管作業(yè)機(jī)的主要工作部件為液壓或電液控制，在控制室集中操作，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與分析軟件實(shí)時(shí)檢測(cè)并顯示各部件的運(yùn)行狀態(tài)，保障連續(xù)管作業(yè)機(jī)安全運(yùn)行。

2.2 我國(guó)連續(xù)管作業(yè)機(jī)關(guān)鍵部件的研究現(xiàn)狀

2.2.1 連續(xù)管注入頭

經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展，注入頭研制技術(shù)取得了重大的突破。在理論研究方面，已揭示了注入頭夾持塊與連續(xù)管的接觸規(guī)律和當(dāng)量摩阻系數(shù)關(guān)系，運(yùn)用有限元分析創(chuàng)建了數(shù)學(xué)模型，發(fā)現(xiàn)了夾持影響連續(xù)管的兩大主要因素，研究形成了夾持系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)方法。研發(fā)了夾緊裝置整體浮動(dòng)和夾持塊隨動(dòng)自平衡結(jié)構(gòu)，形成夾緊系統(tǒng)隨管自適應(yīng)技術(shù)。此外，采用壓力補(bǔ)償及反饋原理，研制了反饋節(jié)流裝置，使注入頭的最低工作穩(wěn)定速度達(dá)到0.04 m/min，解決了低速不穩(wěn)定、爬行、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)不符合要求的重大技術(shù)難題。為了適應(yīng)深層及超深層對(duì)重載大管徑連續(xù)管作業(yè)機(jī)的要求，我國(guó)創(chuàng)新研制了彈性?shī)A持塊[5]、三折疊導(dǎo)向器等特色專利技術(shù)，滿足了大型重載注入頭的要求。

在此基礎(chǔ)上，我國(guó)現(xiàn)已研制形成了ZR180、ZR270、ZR360、ZR450、ZR580、ZR680 和ZR900 共7 種規(guī)格的注入頭系列產(chǎn)品，注入頭的最大拉力達(dá)到了900 kN（200 000 lbs），成為世界上拉力最大的注入頭之一。一般情況下，ZR180、ZR270、ZR360、ZR450系列注入頭應(yīng)用于連續(xù)管常規(guī)井下作業(yè)，ZR580、ZR680 注入頭應(yīng)用于深井、超深井作業(yè)，而ZR900注入頭應(yīng)用于連續(xù)管鉆井作業(yè)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用和改進(jìn)完善定型，目前我國(guó)注入頭整體參數(shù)和技術(shù)水平達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，且具備根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝需要自主研制特殊用途注入頭的能力。

2.2.2 連續(xù)管滾筒

滾筒容量的大小直接決定了連續(xù)管作業(yè)機(jī)的能力。隨著我國(guó)深層深井的勘探開(kāi)發(fā)，大管徑超長(zhǎng)連續(xù)管的應(yīng)用日益普遍，連續(xù)管纏繞于滾筒整體運(yùn)輸非常困難，尤其是頁(yè)巖氣、致密氣等非常規(guī)油氣儲(chǔ)藏豐富的川渝、陜甘寧和山西地區(qū)，山多彎急，運(yùn)輸條件差，因此滾筒（含連續(xù)管）的運(yùn)輸成為制約連續(xù)管技術(shù)應(yīng)用的重要因素。另外，海洋平臺(tái)施工由于受到吊機(jī)能力的限制，吊裝滾筒也面臨重大挑戰(zhàn)。

通過(guò)對(duì)我國(guó)道路條件、運(yùn)輸法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)、滾筒工作原理、連續(xù)管彎曲半徑等研究和試驗(yàn)，確立了一套適應(yīng)我國(guó)道路運(yùn)輸條件的滾筒參數(shù)選取方法；創(chuàng)新了集支撐、傳動(dòng)和排管離合功能于一體的液壓自動(dòng)控制盤式離合傳動(dòng)裝置，形成了連續(xù)管高效安全自動(dòng)排管技術(shù)；發(fā)明了連續(xù)管多通道密封裝置，解決了多種介質(zhì)如液體、氣體以及光纖和電纜等進(jìn)出滾筒的技術(shù)難題。在此研究的基礎(chǔ)上，我國(guó)成功開(kāi)發(fā)了標(biāo)準(zhǔn)滾筒、快換滾筒（DID 滾筒、CID 滾筒）、可擴(kuò)容滾筒（擴(kuò)展容量和擴(kuò)展管徑）、測(cè)井滾筒、煤氣化多介質(zhì)傳輸滾筒等，具備根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝需要研制特殊連續(xù)管滾筒的能力，研制水平達(dá)到了世界先進(jìn)水平。

2.2.3 動(dòng)力與控制系統(tǒng)

目前我國(guó)連續(xù)管作業(yè)機(jī)的動(dòng)力與控制系統(tǒng)成熟可靠，具有以下特點(diǎn)：①滾筒與注入頭實(shí)現(xiàn)互鎖，減少操作失誤，降低事故發(fā)生；②注入頭剎車手/自切換，保障了連續(xù)管作業(yè)機(jī)停機(jī)過(guò)程中注入頭的絕對(duì)剎車；③注入頭采用超壓反饋，在遇阻/遇卡時(shí)具備限壓和自動(dòng)停機(jī)功能，提高了注入頭起下連續(xù)管的安全性；④注入頭控制可帶載平穩(wěn)啟動(dòng)，高低速無(wú)縫對(duì)接，操作性能好；⑤液壓泵空載啟動(dòng)，系統(tǒng)高溫自動(dòng)冷卻、低溫自動(dòng)加熱，設(shè)置有反饋節(jié)流裝置，注入頭低速穩(wěn)定性好；⑥操作手柄分區(qū)布置，符合人機(jī)工程學(xué)，減少操作失誤。

2.2.4 防噴系統(tǒng)

防噴系統(tǒng)可充分體現(xiàn)連續(xù)管的作業(yè)優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也是保障作業(yè)系統(tǒng)安全運(yùn)行最重要的井控設(shè)備，一般采用70 MPa 及以下的四閘板防噴器和防噴盒，在高壓氣井或者深井、超深井作業(yè)中一般配置105 MPa四閘板防噴器、復(fù)合雙閘板防噴器和雙聯(lián)防噴盒，確保施工安全。

目前我國(guó)工作壓力≤ 70 MPa 的連續(xù)管防噴器和防噴盒均實(shí)現(xiàn)了自主研制，70 MPa 以上的連續(xù)管防噴器和防噴盒主要依賴進(jìn)口。

2.2.5 連續(xù)管裝載運(yùn)輸系統(tǒng)

對(duì)于外徑小于50.8 mm 的連續(xù)管，一般作業(yè)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，作業(yè)時(shí)間短，安裝拆卸等占井時(shí)間顯得尤為重要，裝載系統(tǒng)要考慮連續(xù)管上裝設(shè)備狀態(tài)以及到井場(chǎng)后安裝和拆卸上裝設(shè)備的快捷性。因此，對(duì)于陸地環(huán)境一般采用車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)和拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)，對(duì)于海洋和灘海環(huán)境一般采用橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)。

車裝式和拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)可直接運(yùn)輸各作業(yè)設(shè)備；橇裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)則需借用吊機(jī)和運(yùn)輸車將各作業(yè)設(shè)備橇裝。

不同于數(shù)字館藏較定型的內(nèi)容儲(chǔ)備、傳統(tǒng)節(jié)慶表演較為固定的時(shí)間限制，社區(qū)教育能夠利用現(xiàn)代化的技術(shù)手段對(duì)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)進(jìn)行有目的的靈活選擇、批判、更新和創(chuàng)造性應(yīng)用，更好地發(fā)揮非物質(zhì)文化的交流融會(huì)功能，有效促進(jìn)傳統(tǒng)文化經(jīng)創(chuàng)造性轉(zhuǎn)化和創(chuàng)新性發(fā)展后的成果應(yīng)用。

世界上連續(xù)管作業(yè)機(jī)應(yīng)用最多的是北美地區(qū)，得益于其道路條件較好，因此北美的連續(xù)管作業(yè)機(jī)尤其是大型連續(xù)管作業(yè)機(jī)主要以拖裝式為主。我國(guó)的頁(yè)巖氣等非常規(guī)油氣處于川渝和陜甘寧等山區(qū)，重型拖掛車爬坡和轉(zhuǎn)彎比較困難，因此我國(guó)主要以車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)為主。隨著川渝頁(yè)巖氣向深層發(fā)展，也推動(dòng)了我國(guó)連續(xù)管用重載底盤車的發(fā)展，現(xiàn)已研制了13 t前橋、16 t后橋、總質(zhì)量達(dá)58 t的底盤車，采用框架結(jié)構(gòu)分離加強(qiáng)式大梁，可裝載外徑為50.8 mm（2 in）、長(zhǎng)度為6 600 m的連續(xù)管，從而滿足深層頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的需要，引領(lǐng)世界車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)的發(fā)展。此外，我國(guó)還開(kāi)發(fā)了后橋轉(zhuǎn)向、線橋半掛車等多種形式的半掛車，滿足了國(guó)內(nèi)深井、超深井連續(xù)管作業(yè)的要求。

3 我國(guó)連續(xù)管作業(yè)機(jī)的典型結(jié)構(gòu)和應(yīng)用

3.1 基本型式與分類

按SY/T 6761—2014《連續(xù)管作業(yè)機(jī)》標(biāo)準(zhǔn)，連續(xù)管作業(yè)機(jī)根據(jù)滾筒運(yùn)輸形式的不同，基本型式可分為車裝式、拖裝式、橇裝式。

車裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)主要應(yīng)用于陸地作業(yè)，由于底盤車具備動(dòng)力且可后橋驅(qū)動(dòng)，爬坡能力強(qiáng)，轉(zhuǎn)彎半徑相對(duì)較小，尤其適合于我國(guó)油氣開(kāi)發(fā)大多在山區(qū)等道路條件不好的地方，車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)應(yīng)用最為廣泛。拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)采用牽引車和半掛車，可裝載管徑和長(zhǎng)度較大的連續(xù)管重載運(yùn)輸，但是半掛車不能后橋驅(qū)動(dòng)，爬坡能力相對(duì)較差，一般應(yīng)用于平原和沙漠等道路條件較好的地區(qū)。橇裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)主要應(yīng)用于海洋平臺(tái)和灘海等作業(yè)環(huán)境。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至2022年3月，我國(guó)現(xiàn)有在役連續(xù)管作業(yè)機(jī)306臺(tái)，其中車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)占比67%，這是由我國(guó)油氣作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)所處的特殊環(huán)境以及連續(xù)管作業(yè)工藝決定的。我國(guó)歷年連續(xù)管作業(yè)機(jī)數(shù)量如圖1所示，各類型連續(xù)管作業(yè)機(jī)市場(chǎng)占比如圖2所示。

圖1 我國(guó)歷年連續(xù)管作業(yè)機(jī)數(shù)量

圖2 我國(guó)連續(xù)管作業(yè)機(jī)類型市場(chǎng)占比

3.2 車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

典型的車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)有中淺井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)、中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)和深井超深井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 典型車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)參數(shù)一覽表

3.2.1 中淺井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

中淺井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)（又稱一體化連續(xù)管作業(yè)機(jī)）如圖3所示，主要由底盤車、動(dòng)力與控制系統(tǒng)、滾筒和軟管滾筒、連續(xù)管、注入頭和導(dǎo)向器、防噴系統(tǒng)等部件組成[6]。其特點(diǎn)是將上述設(shè)備集成安裝在一臺(tái)底盤車，并且注入頭、導(dǎo)向器和防噴盒不用拆卸，整體傾斜放置在車尾部，運(yùn)輸時(shí)連續(xù)管不從注入頭和導(dǎo)向器中拔出，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)注入頭帶防噴盒和連續(xù)管一起吊裝到井口即可進(jìn)行作業(yè)。一般作業(yè)工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，作業(yè)時(shí)間短，安裝拆卸少，可大幅縮短占井周期。為了適應(yīng)快速作業(yè)的需要，將隨車起重機(jī)、小型高壓泵和吹掃裝置集成布置在另外一臺(tái)底盤車上，從而提高連續(xù)管作業(yè)機(jī)的獨(dú)立作業(yè)能力，減少壓裂車等配套設(shè)備，提高工作效率。

圖3 中淺井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

一體化連續(xù)管作業(yè)機(jī)應(yīng)用于青海油田的快速作業(yè)，2014 年創(chuàng)造了單臺(tái)年作業(yè)245 井次的記錄[7]，1 臺(tái)連續(xù)管作業(yè)機(jī)實(shí)現(xiàn)了4 臺(tái)修井機(jī)的效果，大幅提高了作業(yè)效率，降低單井作業(yè)成本，解決了高原惡劣環(huán)境井下作業(yè)勞動(dòng)強(qiáng)度大和作業(yè)成本高的問(wèn)題，探索出了新的高原井下作業(yè)模式，成為青海油田井下作業(yè)的主體技術(shù)。

一體化連續(xù)管作業(yè)機(jī)應(yīng)用于大慶油田連續(xù)管快速修井作業(yè)1 007 井次（如圖4 所示），創(chuàng)造了單臺(tái)年作業(yè)301 井次的記錄，比傳統(tǒng)小修作業(yè)縮短施工時(shí)間約71%，施工費(fèi)用降低約48%；與傳統(tǒng)大修作業(yè)相比，配合施工時(shí)間縮短約60%，施工費(fèi)用降低約86%；同時(shí)還可節(jié)約重配、檢泵、大修及材料等費(fèi)用。連續(xù)管快速修井技術(shù)在大慶油田逐步成為替代常規(guī)作業(yè)的新型作業(yè)模式。

圖4 LG180/38-3000作業(yè)機(jī)在大慶油田應(yīng)用

一體化連續(xù)管作業(yè)機(jī)目前已推廣應(yīng)用到吉林、長(zhǎng)慶、華北、大港、冀東、吐哈和玉門等油田，是我國(guó)連續(xù)管作業(yè)機(jī)的主力機(jī)型之一。

3.2.2 中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)主要針對(duì)4 500 m左右井深研制，一般分為主車和輔車，其中主車主要包括底盤車、動(dòng)力與控制系統(tǒng)（含控制室）、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、滾筒和軟管滾筒、連續(xù)管等，輔車主要包括底盤車、注入頭和導(dǎo)向器、隨車起重機(jī)、防噴系統(tǒng)等。整機(jī)動(dòng)力由主車底盤提供，通過(guò)傳動(dòng)軸與分動(dòng)箱給液壓泵提供驅(qū)動(dòng)力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)上裝部件的液壓動(dòng)力。

典型的連續(xù)管作業(yè)機(jī)的滾筒安裝在框架式底盤上，受寬度和高度限制，中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)一般可裝載外徑為50.8 mm、長(zhǎng)度<4 500 m的連續(xù)管，如圖5所示。

圖5 中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)主要應(yīng)用于長(zhǎng)慶油田的連續(xù)管壓裂和完井管柱作業(yè)。利用連續(xù)管帶底封分層壓裂工藝能夠分壓多層且轉(zhuǎn)層快，對(duì)薄互層精細(xì)壓裂優(yōu)勢(shì)明顯，可以實(shí)現(xiàn)通洗井、射孔壓裂、排液生產(chǎn)三個(gè)一體化，大幅提高作業(yè)效率，縮短施工周期[8]。2017年—2020年，連續(xù)管帶底封壓裂技術(shù)在長(zhǎng)慶致密氣田規(guī)模應(yīng)用392口井，投產(chǎn)1 年單井平均產(chǎn)氣1.15 萬(wàn)m3/d，整體實(shí)施效果穩(wěn)定。大井叢平均單井壓裂周期由常規(guī)機(jī)械封隔器7 天縮短至3 天，效率提高1 倍以上，助力長(zhǎng)慶致密氣田增產(chǎn)增效。

長(zhǎng)慶油田應(yīng)用中深井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)開(kāi)發(fā)了Φ50.8 mm 連續(xù)管采氣一體化完井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)氣井全生命周期生產(chǎn)。以氣井全生命周期生產(chǎn)為理念，Φ50.8 mm 連續(xù)管完井時(shí)一次性配套采氣工具，形成Φ50.8 mm 連續(xù)管+節(jié)流器+柱塞一體化完井技術(shù)，既滿足了氣井高效排液的需求，又簡(jiǎn)化了生產(chǎn)管理、降低了措施綜合費(fèi)用。累計(jì)實(shí)施166 口井，完井周期縮短50%，單井作業(yè)成本降低3萬(wàn)元。目前，該結(jié)構(gòu)型式的連續(xù)管作業(yè)機(jī)已應(yīng)用于冀東、吉林等油田。

3.2.3 深井超深井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

深井超深井車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)可裝載外徑為50.8 mm、長(zhǎng)度>6 000 m的連續(xù)管。一般采用兩車一橇結(jié)構(gòu)，由滾筒車、控制車和一個(gè)井口裝置橇組成。其中滾筒車由下沉式底盤車、滾筒、連續(xù)管、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工具箱等組成；控制車由底盤車、動(dòng)力與控制系統(tǒng)、軟管滾筒和附件等組成；井口裝置橇由注入頭和導(dǎo)向器、防噴器、防噴盒和防噴管等組成，外觀及結(jié)構(gòu)如圖6所示。該作業(yè)機(jī)最主要的特點(diǎn)是滾筒一般使用58 t四軸車裝底盤獨(dú)立運(yùn)輸，底盤車采用框架分離式大梁，滾筒下沉，可裝載外徑50.8 mm（2 in）變壁厚連續(xù)管，長(zhǎng)度可達(dá)6 600 m。

典型機(jī)型LG450/50-6600車裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)主要為川渝頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)研制。連續(xù)管作業(yè)機(jī)應(yīng)用于頁(yè)巖氣水平井壓裂的各個(gè)階段，壓裂前的井筒準(zhǔn)備、壓裂中的輔助作業(yè)和壓裂后的鉆磨橋塞及井筒清理等，可簡(jiǎn)化施工環(huán)節(jié)、釋放占用鉆機(jī)、縮短作業(yè)周期、大幅降低作業(yè)成本，成為頁(yè)巖氣水平井體積壓裂的必備手段，助力川渝頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)和快速建產(chǎn)。

該結(jié)構(gòu)的連續(xù)管作業(yè)機(jī)隨后推廣到長(zhǎng)慶油田的致密油氣和大慶油田古龍頁(yè)巖油儲(chǔ)層改造和配套作業(yè)中，成為頁(yè)巖氣、致密油氣等非常規(guī)油氣儲(chǔ)層改造“提速、提效”的利器，目前是連續(xù)管作業(yè)機(jī)的主力機(jī)型之一。

3.3 拖裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

北美地區(qū)應(yīng)用拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)較多，多采用圖7所示的布置，我國(guó)早期的拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)也采用此種結(jié)構(gòu)，拆卸安裝工作量小。但我國(guó)道路基礎(chǔ)條件差，相關(guān)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)半掛車要求更加嚴(yán)格，現(xiàn)很少采用這種結(jié)構(gòu)型式。

圖7 1拖裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

目前典型的拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)有以下兩種結(jié)構(gòu)型式：一種是采用2拖裝式，即將大容量滾筒（含連續(xù)管）、控制室和軟管滾筒布置在一個(gè)半掛車上，將動(dòng)力和井口裝置成橇后布置在另一個(gè)半掛車上運(yùn)輸，如圖8所示；另一種是采用1拖1車1橇的型式，即將大容量滾筒（含連續(xù)管）布置在一個(gè)半掛車上，控制室和軟管滾筒布置在一個(gè)底盤車上，利用底盤的動(dòng)力作為系統(tǒng)的動(dòng)力，井口裝置單獨(dú)成橇運(yùn)輸，如圖9所示。

圖8 2拖裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

圖9 1拖1車1橇拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)

我國(guó)新疆地區(qū)和大慶地區(qū)較多使用拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)進(jìn)行深井、超深井的作業(yè)，尤其是瑪湖地區(qū)致密油井和大慶古龍頁(yè)巖油井的連續(xù)管作業(yè)，大多使用拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)。典型的拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表2。

表2 典型拖裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)參數(shù)

拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)由于可以有三個(gè)后橋，且不存在傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)后橋的特點(diǎn)，可使半掛車具有裝載更大容量連續(xù)管的能力。我國(guó)生產(chǎn)的拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)最大可裝載外徑為50.8 mm、長(zhǎng)度為8 000 m的連續(xù)管。

為實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)噶爾盆地油氣資源高效勘探開(kāi)發(fā)，尤其是瑪湖頁(yè)巖油資源規(guī)模動(dòng)用，西部鉆探和新疆油田利用拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)開(kāi)展了速鉆橋塞、快速通刮射、填砂分段壓裂等作業(yè)1 014井次，其中連續(xù)管快速通刮射作業(yè)工期縮短了30%～50%，橋塞無(wú)法下入的水平段儲(chǔ)層得到有效改造；水平井單井速鉆橋塞作業(yè)工期整體縮短2～3天，施工費(fèi)用降低約46%，成為瑪湖頁(yè)巖油經(jīng)濟(jì)高效開(kāi)發(fā)不可或缺的技術(shù)手段。

大慶油田使用拖裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)在水平井壓裂作業(yè)時(shí)效較常規(guī)工藝提高39.2%，鉆磨橋塞大幅提高效率，連續(xù)管壓裂和配套技術(shù)成為大慶油田的主體壓裂工藝之一，為開(kāi)發(fā)老油區(qū)的多層薄覆儲(chǔ)層以及古龍頁(yè)巖油的改造提供技術(shù)支撐。

3.4 橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)一般由動(dòng)力橇、控制橇、井口裝置橇和滾筒橇4 個(gè)橇塊組成，如圖10 所示。其中動(dòng)力橇由發(fā)動(dòng)機(jī)、分動(dòng)箱、液壓泵組、動(dòng)力軟管滾筒和橇體等組成；控制橇由控制室、控制軟管滾筒和橇體等組成；井口裝備橇由注入頭和導(dǎo)向器、防噴器、防噴盒和防噴管、橇體等組成；滾筒橇由滾筒、連續(xù)管和橇體等組成。陸上橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)也有將動(dòng)力橇和控制橇集成為一個(gè)動(dòng)力與控制橇，成為3橇組成的橇裝式連續(xù)管作業(yè)機(jī)，如圖11所示。

圖10 4橇組成的橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

圖11 3橇組成的橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)

與其他型式的連續(xù)管作業(yè)方式相比，海洋作業(yè)苛刻的環(huán)境和嚴(yán)格的要求制約了連續(xù)管設(shè)備在我國(guó)海洋平臺(tái)的應(yīng)用。影響連續(xù)管作業(yè)機(jī)在海洋作業(yè)應(yīng)用的因素有運(yùn)輸方式、平臺(tái)吊裝能力、作業(yè)甲板面積、平臺(tái)作業(yè)方式、井深、管柱結(jié)構(gòu)和作業(yè)工藝等[9]，最主要是平臺(tái)吊裝能力和防燃防爆防腐的影響。海洋平臺(tái)用橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)一般采用模塊化、滾筒筒體分體式、整體防爆、重量輕等設(shè)計(jì)。

我國(guó)完全具備海洋平臺(tái)用橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)的研制能力，目前研制的典型橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)主要參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 典型橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)參數(shù)

橇裝連續(xù)管作業(yè)機(jī)主要應(yīng)用于渤海、東海、南海西部以及南海深圳等油氣田，主要作業(yè)有沖砂、解堵、除垢、氣舉、開(kāi)關(guān)滑套、切割、投撈橋塞、測(cè)試和打撈等。

3.5 連續(xù)管作業(yè)機(jī)拓展應(yīng)用

隨著連續(xù)管作業(yè)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，連續(xù)管技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到了彰顯，近幾年，連續(xù)管技術(shù)逐漸應(yīng)用于碳纖維連續(xù)桿采油[10]、稠油開(kāi)采、無(wú)桿泵采油、土壤污染治理、煤層氣雙氣合采以及氣化采煤中[11]，進(jìn)而研制了相應(yīng)的連續(xù)管作業(yè)機(jī)、井下工具和作業(yè)工藝。此外，連續(xù)管鉆井技術(shù)也取得了進(jìn)展，先后開(kāi)發(fā)了連續(xù)管復(fù)合鉆機(jī)以及相應(yīng)鉆井工具，并開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。連續(xù)管技術(shù)在我國(guó)正以前所未有的速度發(fā)展，不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域。

4 我國(guó)連續(xù)管作業(yè)機(jī)的發(fā)展方向和建議

自2007年以來(lái)，我國(guó)連續(xù)管作業(yè)技術(shù)與裝備實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，取得了很好的成效，總體技術(shù)水平接近世界先進(jìn)水平，局部達(dá)到領(lǐng)先水平，但是在有些方面與世界先進(jìn)水平存在很大的差距。另外，我國(guó)油氣開(kāi)發(fā)條件和環(huán)境的特殊性決定了我國(guó)連續(xù)管技術(shù)不能簡(jiǎn)單照搬國(guó)外，需要結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況進(jìn)行創(chuàng)新，充分發(fā)揮連續(xù)管技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

4.1 定型部件向標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展

國(guó)產(chǎn)連續(xù)管作業(yè)機(jī)關(guān)鍵部件逐漸成熟，應(yīng)用數(shù)量不斷增大，但是連續(xù)管作業(yè)機(jī)定制化多，不同廠家產(chǎn)品接口不兼容，不利于使用者設(shè)備管理、配件儲(chǔ)備和應(yīng)急互換，亟需完善標(biāo)準(zhǔn)，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，進(jìn)一步降低成熟產(chǎn)品的使用成本，擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

4.2 自動(dòng)化和智能化發(fā)展是必然趨勢(shì)

分步驟實(shí)現(xiàn)連續(xù)管作業(yè)機(jī)的電氣化、自動(dòng)化和智能化。結(jié)合我國(guó)連續(xù)管作業(yè)井場(chǎng)電力特點(diǎn)、運(yùn)輸環(huán)境以及連續(xù)管不同工藝作業(yè)占井時(shí)間，創(chuàng)新解決連續(xù)管作業(yè)機(jī)的電驅(qū)動(dòng)和安裝拆卸的自動(dòng)化以及作業(yè)過(guò)程的智能控制、設(shè)備智能維護(hù)和診斷。

4.3 大管徑超長(zhǎng)連續(xù)管應(yīng)用迫在眉睫

隨著深層頁(yè)巖氣和新疆地區(qū)深井超深井勘探開(kāi)發(fā)的需要，外徑為50.8 mm、長(zhǎng)度＞8 000 m的連續(xù)管或者外徑為60.3 mm、長(zhǎng)度＞6 000 m的連續(xù)管應(yīng)用日益增多，關(guān)鍵設(shè)備的可靠性、超高壓防噴系統(tǒng)、大管徑超長(zhǎng)連續(xù)管運(yùn)輸和連接成為需要解決的重點(diǎn)之一。

4.4 加快走向海洋步伐

與國(guó)際大公司相比，我國(guó)連續(xù)管作業(yè)技術(shù)在海洋油氣的應(yīng)用相對(duì)落后，連續(xù)管作業(yè)機(jī)的適應(yīng)性和可靠性需要進(jìn)一步加強(qiáng)，以適應(yīng)我國(guó)快速發(fā)展海洋油氣的需求。

4.5 綠色環(huán)保發(fā)展要不斷加快

要加快連續(xù)管作業(yè)機(jī)適應(yīng)新能源、環(huán)保發(fā)展的需求，如煤炭地下氣化（UCG）、水合物可燃冰、土壤污染治理以及超臨界二氧化碳?jí)毫训茸鳂I(yè)工藝的需要。

5 結(jié)束語(yǔ)

連續(xù)管作業(yè)技術(shù)是一項(xiàng)轉(zhuǎn)變井下作業(yè)方式的先進(jìn)技術(shù)，在我國(guó)經(jīng)過(guò)10 多年的科技攻關(guān)、現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和專項(xiàng)推廣，取得了系列創(chuàng)新成果和顯著的工程應(yīng)用成效，為工程技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)了科技力量，具有廣闊的推廣應(yīng)用前景。