连续油管基本知识讲座

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,CNOOC-OTIS,CNOOC-OTIS,海洋石油,奥帝斯完井服务有限公司,CNOOC-OTIS Well Completion Services Ltd.,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,连续油管基础知识讲座,连续油管服务简介,自从1963年连续油管进入石油界，这项技术预示着它将引起石油发展的革命。连续油管有很多方面优于常规油管，它包括节省作业时间、可以不间断地循环泵入液体、减低地层污染、和提高了作业安全。连续油管作业囊括了哈里伯顿所有的服务和产品。,2,连续油管的特点,连续油管可提供以下的优点：,高效率,自成一体的设备，无需钻机的支持(陆地)。,节省作业时间和费用，无需压井。,起下油管时可不间断地泵入液体。,减少地层污染的可能性,特别是用于正在生产的油气井（无压井液进入地层）,在大斜度井和水平井中作为工具的输送媒体。,3,连续油管应用范围,洗井、压井。,挤水泥、打水泥塞弃井。,冲砂,替泥浆、压井。,氮气气举。,酸化。,固砂和过油管防砂。,Hydra-Blast高压冲洗除垢作业。,在大斜度井和水平井中测井、下入/打捞钢丝工具。,除垢,作为注入/虹吸管。,4,连续油管应用范围,连续油管完井。,连续油管钻井、侧钻。,连续油管射孔。,5,连续油管系统简介,连续油管是一种可移动、液压驱动设备，它设计用来在带压状态下安全地起下连续油管进行钻完井、修井作业。 连续油管尺寸范围有1“、1 ”、1 ”、1 “、2”、2 3/8“、2 7/8”、3 “。,常见的连续油管设备是有以下部分组成的：,油管注入器总成,盘管总成,操作控制房,液压动力源,井口防喷器总成,工具间,6,动力源与油管尺寸,油管尺寸范围,80K/100K,1.50“至 3.50”,60K CTU,1.25“至2.375”,30K CTU,1.25“至1.75”,15K CTU,1.0“至1.50”,7,连续油管历史简介,了解一点连续油管的历史会使你增加对连续油管现状的感性认识。虽然连续油管应用于石油行业已有30多年，但是相对来说它还是一种新兴的油田服务设备，犹如各种新的技术出现它都伴随着成功与失败。但是随着时间的推移连续油管的注入器和油管都在不断地改进，1990年开发出利用连续油管钻井，注入器发展到100K。,连续油管起源于1944年第二次世界大战时期盟军诺曼底登陆海底管线工程，铺设多条横跨英吉利海峡内经为3英寸4000英尺长预制好的管线，管线对焊接好后盘卷到一个直径为40英尺的滚筒上，盟军占领海岸后铺设的海底管线用来向盟军占领区提供燃料。,8,连续油管历史简介,（注入器的发展史）,海底管线工程是最早期的利用盘卷油管的方式铺设的，休斯顿Bowen工具公司和加利佛尼亚石油公司用这种概念将绕性油管应用到小型油井修井作业。,注入器的发展,如今我们所见到的新型注入器可追溯到1960年，开发出的一种使当潜水艇在水下时通讯天线升降装置，叫做A/N Bra-18A天线传输系统，它可在600英尺水下升降5/8英寸的带有聚乙烯外套的铜芯天线。在两条传输链条的中间装有织物加强鞍状块，通过鞍状块的凹槽锁定住通讯天线，天线储藏在注入器下方的一个滚筒上以便于天线的收放。,9,连续油管历史简介,（注入器的发展史）,这种基本理论的设计概念帮助Bowen开发出连续油管注入器的样机，1962年加利佛尼亚石油公司和Bowen工具公司开发出第一台“轻型连续油管修井样机”，它曾用于Gulf Coast的油气井冲洗砂桥。连续油管第一号注入器的设计是一种垂直、相对转动的链条驱动系统，它可起下1.315英寸的油管，最大操作负荷30,000磅。滚筒直径9英尺，并装配了可旋转的活络循环接头，使其可在修井过程中不间断地泵入液体。,10,连续油管历史简介,（油管发展史）,油管发展史,1962年作为连续油管的先驱着Great lake钢铁公司和Standard Tube公司制造出一种含有铌的低合金铣销绕性油管，油管外径1.315英寸，每段加工长度50英尺，然后焊接对接到一起盘卷在一个直径为9英尺的滚筒上。第二次改进是将铣销的油管加工长度增加到250至2000英尺，Republic钢铁公司制造的高强度低合金油管屈服强度达到40,000至50,000磅。,Quality Tubing 1976年开始生产连续油管，它的加工工艺如同东南管道公司，1500英尺每段，然后对焊起来。,11,连续油管历史简介,（哈里伯顿进入连续油管市场）,1980年连续油管有了突飞猛进的发展，油管屈服强度达到70000psi，1983年Quality Tubing应用了两项新的技术，一是拥有专利的条形斜线焊接工艺，二是改进了管材质量。因此大大降低了油管对接焊点。,哈里伯顿的进入,1970年初，哈里伯顿以1“连续油管设备进入市场，在这个时期，由于油管屈服强度的限制，油管的下入深度和压力限制在5000psi以内，连续油管主要用来冲砂、酸化、打捞和用氮气或气泡酸气举。,1980年连续油管屈服强度增加到70000psi，哈里伯顿,12,连续油管历史简介,（哈里伯顿进入连续油管市场）,开发出1 ”、1 ” 重型注入器，因此加大了连续油管使用范围和开拓了新的市场。在这段时期，连续油管用来冲砂、气举、清蜡、酸化、打捞、挤水泥、小型钻井、防砂、虹吸管、测井、射孔和除垢。,1990年连续油管屈服强度达到100000psi，油管尺寸从1“ 发展到3 ”。连续油管与常规修井机相比已没有界限。连续油管的使用包括冲砂、酸化、除蜡、打捞、钻井、防砂、代替钢丝作业、测井、射孔、井下摄相、气举、挤水泥、虹吸管柱、除垢、地层选择性处理、完井等等。,13,OTIS 合营公司设备简介,一，注入器总成,二，防喷器总成,三，盘管总成,四，动力源,五，控制房,14,哈里伯顿30K注入器简介,技术规范,上起负荷 30000磅,下推力 15000磅,无负荷最大油管运行速度,95加仑/分 高速 200英尺/分（61米/分）,95加仑/分 低速 100英尺/分（30米/分）,常规液压 2500psi,最大液压 3000psi,设计工作温度 -20度,V型卡瓦适用油管范围 1.25“ 至1.75”,15,30K注入器,直梁,液压缸,滚子链,卡瓦链,液压驱动相对运动链条。,直梁用来夹紧油管。,围绕直梁的滚子链用来通过卡瓦块向油管传递负荷。,卡瓦块安装在相对转动的硬化钢链条总成上。,液压缸通过直梁向油管提供压力。,注入器的顶部装油一对双向可减速马达。,注入器最大上提负荷30,000磅。,16,30K注入器设计特点,V型卡瓦,全浮型内框架,直接作用于卡瓦的直梁,最佳的速度和方向安全控制系统,提供了所有旋转部件最大的轴承接触面积,直读式负荷显示器,适用于恶劣工作环境,17,30K 注入器设计特点,最佳性能与负荷比为：1 1/4” & 1 1/2” 油管,高性能轴承滚动部件 (动态功效超过76%),具有最佳的低速反应特点(高速马达和行星齿轮传动减速系统).,具有最佳的可控性,Rineer 马达提供最大液效(尤其是在低速挡).,18,30K 注入器设计特点,双向平衡阀用来注入器的动态制动,快速锁定/液压释放式制动器,所有液压部分工作压力3000psi,液压变速器,直读式液压传感负荷显示器,直接作用加紧活塞,19,30K 注入器设计特点,加紧梁大通孔（打开状态）设计用以配合大直径的油管和工具通过,带有循环运转滚动轴承的加紧梁可平稳地传输油管,循环运转的卡瓦链可减少油管的损坏和防止油管的下滑,V型卡瓦适用于较大 范围的油管尺寸,20,30K 注入器设计特点,卡瓦链条可适用于1.75“油管,直接作用式卡瓦链加紧器,设在卡瓦链条上的高压储能器可在失去动力源的情况下防止油管的加紧力。,注入器可罗列使用以增加起下负荷,21,30K 注入器卡瓦设计特点,轴向是由卡瓦与油管摩擦产生的,经多次测试和评估最佳的卡瓦设计为：,与油管4点接触,卡瓦为V型凹槽,卡瓦材质为渗碳硬质钢材,可适用与较大范围的油管尺寸,22,30K 注入器卡瓦设计特点,实际摩擦系数0 .3 - 0.5,卡瓦摩擦力转换为轴向负荷等于 100,000 lb乘于0.3的摩擦系数，即：30,000磅。,有效直梁长度30.4 英寸。（卡瓦与油管有效接触长度）,23,防喷器总成,平衡阀,盲板,剪切,卡瓦,半封,连续油管防喷器安装在井口或注入器下方，它由液压控制的4部分组成，每组芯子有其独立特殊功能：,第一组盲板（由上至下），用来当空井时关井。,第二组剪切，用来当紧急情况发生时剪断井中油管。,第三组卡瓦，当注入器出现故障时卡住油管。,第四组半封，用来密封连续油管环空，或紧急关井时使用。,24,防喷器总成,连续油管防喷器每组设有手动开关/锁定装置，当液压系统失灵时可用来手动开关，或防喷器处于关闭状态时将其锁定。,防喷器中部设有一2“高压旋塞阀可用来放压或紧急压井时使用。,盲板和半封防喷器组设有平衡阀，当打开这两组防喷器时用来平衡井筒压力。,剪切组设有增压缸，当需要剪切油管时用来增加剪切力。,防喷器总成符合NACE技术要求，适用于硫化氢服务，工作压力10,000psi。,25,防喷器总成,（技术规范）,26,连续油管防喷盒,连续油管液压驱动防喷盒用法兰连接在注入器底部，利用液压控制打开或关闭，当带压下入/起出油管时向防喷盒打压，压缩密封胶皮以密封油管环空。,27,连续油管防喷盒,（技术规范）,28,连续油管控制房,（技术规范）,技术规范,长度,2.31米,宽度,2.03米,高度,2.03米,升起高度,3.35米,重量,2041公斤,连续油管控制房用来控制控制整个连续油管的作业过程。,29,油管工作滚筒总成,油管滚筒是由一个双向马达通过链条和齿轮驱动的。马达设有刹车系统以防工作滚筒自由转动。,工作滚筒由以下主要部分组成：,滚筒及液压驱动部分,自动排放油管系统,液体泵入管汇,30,油管工作滚筒总成,技术规范,连续油管尺寸,1.25“、1.5”,连续油管长度,15,000英尺,油管内容积,16桶/24桶,工作滚筒尺寸,1.25”: 3.81 x 2.51 x 3.07m, 1.5”: 4.09 x 2.85 x 3.71m,重量,13吨/15吨,31,连续油管动力源,连续油管动力源是由柴油机驱动向连续油管设备提供液压动力，它由以下部分组成：,柴油机,注入器液压泵组,工作滚筒液压泵,防喷器液压泵,32,连续油管动力源,（技术规范）,技术规范,最大液马力,210马力（2200转/分钟）,柴油机,6V-92 底特律,液压泵,Hydreco三联齿轮泵和Vickers柱塞泵,长度,3.0m,宽度,3.01m,高度,2.51m,重量,4.6吨,控制系统,气动遥控,33,储能器,连续油管储能器用来提供辅助的液压动力，以保持连续油管重要部分的正常功能。储能器位于控制房底部，主要用来保持防喷器和注入器的液压功能，当动力源液压系统失灵时防止油管下滑。,34,CNOOC-Halliburton,Well Completion Services Ltd.,Leo.yuan,May.21.2007,连续油管特殊工具,35,Dimple on 连续油管接头与常规连续油管接头相比有以下几种优点,：,有更高的机械强度；（与油管本体相比）,连接时间更省时；,通经更大；,适应酸化环境；,可用与70，80，90，100K 油管；,可反复使用；,Dimple on 连续油管接头与可盘卷式ROLL-ON连续油管接头相比可减低油管应力的升高。,管内连续油管接头,36,管内DIMPLE-ON 连续油管接头,37,可盘卷式DIMPLE-ON连续油管接头,38,ROLL-ON 连续油管接头,39,可盘卷式ROLL-ON连续油管接头,40,DIMPLE-ON 接头安装工具,41,马达顶部总承是一种连续油管井下工具总承包括：,筒芯式双阀板单流阀,投球式液压脱手装置,双作用循环短接,马达顶部总承,42,内置式双阀板单流阀可提供双保险以防止液体反流至连续油管内部。,此工具不适用与低压作业。,内置式双阀板单流阀,43,筒芯式双阀板单流阀可提供双保险以防止液体反流至连续油管内部。此工具的优点是维修快捷、易于筒芯的更换。,筒芯式双阀板单流阀,44,连续油管震击器分为上击器（S.A.U）和下击器（S.A.D），震击器的工作是靠泵入液体的同时上提或下压管柱。,震击力的大小是由工具加压或上提力的大小来决定的。,适用于各种打捞作业。,与常规震击器相比减少了连续油管弯曲次数。,适用于无法使用震击器的长水平井段。,开关滑套作业。,下入/回取堵塞器。,可与扩孔器连用用来除垢。,连续油管震击器,45,连续油管加速器,46,全封闭式设计使这种万向节适用与向下震击和承受更大的压缩力。,高流量万向节提供了便于液体流通的大孔径。,高流量万向节,47,全封闭式设计使这种万向节适用与向下震击和承受更大的压缩力。,此工具适用于高拉伸强度。,重载型连续油管万向节,48,连续油管加压或投球至工具活塞面，驱动万向节造斜。,防旋转固定螺钉用来使工具承受扭距。,造斜式万向节,49,全封闭式设计使这种万向节适用与向下震击和承受更大的压缩力。,抗扭距万向节组成了一个多方位内部驱动，并可承受高扭距。,抗扭距万向节,50,旋转接头用来当连接连续油管井下工具总承时协助工具旋转，及工具下井时减低扭距。,旋转接头,51,连续油管加重杆用来当连续油管工具的下入、回取、打捞作业时起加重作用。,连续油管加重杆,52,乌金加重杆与常规加重杆相比可提供更大的工具负荷并加大了震击器上下震击效率。,乌金加重杆,53,灌铅加重杆与常规加重杆相比可提供更大的工具负荷并加大了震击器上下震击效率。,灌铅加重杆,54,剪切脱手接头可承受扭距和直接上提脱手。,脱手时上提负荷要大于已知的剪切销钉值。销钉剪切后起出工具的上半部分，在井中的部分留有标准打捞鱼径以便于将来的打捞作业。,剪切脱手接头分为内捞式和外捞式。,剪切脱手接头,55,液压脱手接头可承受扭距和打压脱手。,脱手时投球至活塞座，连续油管打压剪切已知的剪切销钉/剪切盘值。销钉/剪切盘剪切后活塞移至脱手位置起出工具的上半部分，在井中的部分留有GS打捞鱼径以便于将来的打捞作业。,液压脱手接头,56,破裂盘循环短节设计用来打压打破预先设定的破裂盘以获得循环。,破裂盘循环短节,57,双作用循环/破裂盘短节设计作为一种井下工具总成安全循环装置。,设计结构为：剪切球座，破裂盘。,在连续油管作业中有时会失去循环，从连续油管打压打破破裂盘以获得足够的循环泵速泵入剪切球。投球后油管再次加压剪切剪切销钉，下推球座获得最大循环排量。,双作用循环/破裂盘短节双作用循环/破裂盘短节,58,可调弹簧式滚轮扶正器可用于高负荷扶正作用。,承受负荷的扶正臂可随意调节以支撑井下工具下入大斜度井中。,可调弹簧式滚轮扶正器,59,凹槽式扶正器用来当连续油管下井时顺利通过坐落接头、堵塞器、滑套、安全阀等。,凹槽式扶正器,60,弹簧弓型扶正器可连接在井下工具总成的任何一个部位，当连续油管下井时顺利通过坐落接头、堵塞器、滑套、安全阀等。,弹簧弓型扶正器,61,非旋转式扶正器用来保护井下工具总成。此工具的优点是当低部工具串旋转时其外部叶片起支撑作用，以减低工具的磨损。,非旋转式扶正器,62,滚轮式扶正器设计用于大斜度井作业。,滚轮组用来减低井下工具与油管壁之间的摩擦阻力。,滚轮式扶正器,63,液压驱动GS下入/打捞工具设计用来下入或打捞标准打捞鱼径的井下工具。,液压驱动GS下入/打捞工具打捞时管柱下压自动锁住落物；连续油管内部加压可使GS鱼经上脱手。,液压驱动GS下入/打捞工具,64,液压驱动外捞工具设计用来下入/打捞井下外捞鱼经的流体控制设备。,液压驱动GS下入/打捞工具打捞时管柱下压自动锁住落物；在锁住位置，工具的弹性爪由外筒保护，操作手可大力连续震击不用担心会剪切弹性爪。连续油管内部加压可使打捞工具从鱼经上脱手。,液压驱动外捞工具,65,液压驱动重载型外捞工具设计用来下入/打捞井下外捞鱼经的流体控制设备。,工具的弹性爪可获得与外捞鱼经最大接触面积，打捞时管柱下压自动锁住落物；在锁住位置，工具的弹性爪由外筒保护，操作手可大力连续震击不用担心会剪切弹性爪。连续油管内部加压可使打捞工具从鱼经上脱手。,液压驱动重载型外捞工具,66,液压驱动回取工具是一种可回取任何种类马达顶部总成和脱手装置的专用工具。,连续油管内部加压可使打捞工具从鱼经上脱手。,液压驱动回取工具,67,液压驱动可选择性滑套开关工具不需要投球驱动开关。可用于滑套选择性开关作业。,液压驱动可选择性滑套开关工具,68,盲堵 替入 向下 侧向 向上,连续油管喷嘴,69,盲堵 替入 向下 侧向 向上,凹槽式喷嘴,70,替入 向下 侧向 向上,斜口式喷嘴,71,喷嘴尺寸可根据井况选择更换。,多向喷射清洗喷嘴,72,Pulsonix 200,利用震动射流技术用于靠近井筒增产措施，以恢复和增加油井采收率。,73,射流震荡器,四项发明专利,在全球7个地区12个州处理过3000多口井。,二叠纪OXY处理了500多口井。,此工具发明于1992年。,74,定义,射流作用：,是一种通过特殊形状通道产生流体和压力的装置。（放大器或控制器）,声学流动：,由声波作用在液体中产生单向流。,综合作用：,其综合效应要大于独立效应的总和。,75,Pulsonix 200,射流震荡器基于柯恩达效应。,震荡器用于正循环作业。,无移动件和橡胶件。,不依靠气穴现象。,利用泵入液的动能。,76,目的:,增加产能，减低表皮系数！,泥浆及水泥污染,钻井机械污染,射孔污染,沉积垢,石蜡和沥青质,水堵,气堵,酸渣,乳状液,清砂,77,井的种类,生产井，注水井，处理井,新井,老井,直井,水平井,套管井,裸眼井,射孔,砾石充填,割缝管,78,工艺技术,处 理 液 进 入 转 换 腔 体 ， 在 腔 体 内被 加 速 进 入 流 体 振 荡 器 内 。,流 体 进 入 振 荡 器 后 ， 首 先 到 达 流 体 通 道 的 外 壁 。,流 体 继 续 流 经 设 计 的 通 道 到 达 出 口。,当 流 体 流 经 一 个 十 字 孔 道 时 ，会 形 成 一 个 低 压 区 。 这 会 打 断 主 流 体 的 流 动 ， 实 现 流 向 转 换 ， 到 达 另 一 个 流 体 通 道 。,转 换 开 关 开 始 振 荡 ， 造 成 交 替 的“ 爆 炸 式” 的 流 体 被 喷 射 入 井 筒 中 。,79,工艺技术,当 每 次 “ 爆 炸” 液 流 喷 射 入 井 筒 时 ， 它 会 在 井 筒 液 体 中 形 成 压 缩 波 。,当 液 波 进 入 射 孔 孔 道 并 与 岩 石 表 面 接 触 时 ， 会 对 其 产 生 压 缩 作 用 。,当 液 波 进 入 地 层 并 被 反 射 回 来 时 ， 它 会 对 井 壁 污 染 产 生 弹 性 压 力 作 用 。,压 力 波 的 持 续 循 环 导 致 井 壁 污 染 达 到 其 疲 劳 强 度 点 。,80,清 洗 机 理,循 环 压 力 作 用,当 工 具 来 回 经 过 处 理 井 段 时， 振 荡 压 力 波 产 生 的 应 力 作 用 达 到 清 洗 目 的 。,声 波 流,流 体 精 细 定 位,化 学 反 应,通 过 加 大 流 体 的 混 合 及 提 高 表 面 积的接 触 来 增 大 反 应 能 力 。,81,流 体 类 型,水 ， 酸 ， 柴 油 ， 二 氧 化 碳 ， 氮 气 ， 泡 沫 液 或 者 其 它 类 型 的 非 磨 蚀 性 液 体,泵 入 的 液 体类 型 是 整 个 处 理 工 艺 的 不 可 分 割 的 一 部 分 。,流 体 类 型 由 井下情况的 性 质 来 决 定 。,82,流 体 类 型,理 想 的 流 体 属 性 应 考 虑 ：,减 小 表 面 张 力,减 小 摩 阻,表 面 活 性,穿 透 力,固 相 颗 粒 悬 浮,润 湿 性 保 护,酸 延缓作用,溶 解 性 增 强,83,案 例 介 绍 之,一,科罗拉多油 田 : Creek油 层 的 某 口 油 井 油 气 生 产 倍 增。,井 壁 结 垢 积 累 导 致 这 口 井 的 油 气 产 量 降 到 99,桶 /天,和 437,千 立 方 英 尺 /天,。利 用 1-1/4英 寸 的 连 续 油 管 进 行 Pulsonix 工 艺 作 业 ，当 工 具 到 达 处 理 井 段 时 泵 入 一 种 酸 和 溶 剂 的 混 合 液。 用 氮 气 顶 替 出 处 理 液 以 降 低 地 层 的 静 水 压 力 。,结 果 ： 地 层 伤 害 被 解 除 ， 产 量 恢 复 到 初 次 完 井 时 的生 产 水 平 。,84,案 例 介 绍 之,二,Texas油 田 ： Wolfcamp 油 层 的 某 口 油 井 产 量 从 6,桶 /天,跃 至 250,桶 /天,.,这 口 井 有 结 垢 和 结 蜡 的 井 史 。 产 量 降 至 6,桶油 /天,和 20,桶 水 /天,. 通 过 Pulsonix 工 艺 以 2.8 BPM的 泵 速 泵 入 190,桶,酸 和 溶 剂 的 混 合 液 对 问 题 井 段 进 行 处 理 。 处 理 作 业 结 束 后 ， 立 即 开 泵 进 行 生 产 。,结 果 ： 处 理 液 返 排 完 后 ， 油 井 产 量 为 60,桶油 /,天,和 62,桶 水 /天,。 作 业 后 两 月 ， 油 井 产 量 为 145,桶油 /,天,和 53,桶 水 /天,。 作 业 后 六 个 月 ， 作 业 者 报 告 油 井 产 量 为 250,桶油 /,天,。,85,案 例 介 绍 之,三,Texas 某油田: Canyon 油层的某口井注水量提 高 5倍 。,这 口 井 是 由 油 井 转 注 水 的 。长 期 以 来 一 直 被 钡 盐 结 垢 问 题 所 困 扰 。 作 业 前 注 水 能 力 为 在 250 psi 时 720,桶 水 /天,， 作 业 者 担 心 注 水 串 槽 及 注 水 的 波 及 效 率 。 采 用 Pulsonix 工 艺 进 行 作 业 ， 通 过 工 具 以 2.5bpm的 泵 速 泵 入 70 bbl 2%的 KCI溶 液 对 射 孔 段进 行 冲 洗 。,结 果 ： 处 理 后 注 水 速 度 提 高 到 50 psi时 3600,桶 水 /天,。,86,结 论,“ 循 环 压 力 作 用 ” ，“ 声 波 流” 和 “ 化 学 反 应 ” 的 综 合 作 用 使 井筒附近原 始 渗 透 率 的 恢 复 和 增 强 。,Pulsonix 200 技 术 是 经 过 实 践 检 验 的 成 熟 技 术 。,可 用 于 完 井 和 修 井 的 各 个 阶 段 。,不 仅 仅 是 削 减 费 用 ， 更 重 要 的 是 将 作 业 者 的 利 润最 大 化。,87,使用PULSONIX服务之前,使用PULSONIX 之后,Pulsonix service performed on day 24,PULSONIX应用对比表,88,