塔里木油田连续油管技术应用现状及前景分析

2015-07-29张士彬杨高

科技创新导报 2015年16期

张士彬　杨高

摘要：连续油管具有适应范围广、移运方便、安装迅速、自动化程度高、安全性好、效率高、可连续循环、可带压作业、通过性好等优点，广泛的应用于钻井、修井、测井、完井等各种作业中，显示出了巨大的优越性。目前，塔里木油田连续管技术的应用还基本局限于排液、冲砂、热洗等简单作业，而且年作业量也比较少，如果进行连续管技术的规模化应用，并大力研究和发展压裂、酸化、钻磨等高端作业工艺的应用，为塔里木油田油气井的修井、测试、增产及试油作业服务，不但可提高作业效率，缩短油气井的投产和复产周期，也可为解决高压、深井和水平井的作业难题提供有效途径。

关键词：连续油管水平井带压作业过油管作业

中图分类号：TE35 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（a）-0099-03

自1962年第一台连续油管作业机投入石油工业应用至今，连续管技术历经了初级发展阶段、发展停滞阶段、高速发展阶段和广泛应用阶段[1]，其间开展了大量的基础技术研究工作。最初由于连续油管的使用寿命和工具问题，使得连续油管技术的应用效果不理想，成功率不高，连续油管应用一度处于停滞，经过大量的研究和试验，连续油管材料得到了提高，并且形成了作业前期的方案评定和风险应对措施到施工程序、警告和事故处理以及作业后的效果评价等一整套工程系统，使连续油管技术的应用更加科学，提高了作业的成功率，逐步成为了解决作业和增产难题的有效手段。目前，国外连续管装备注入头最大提升力达到了200000lbs，连续管最大直径114.3 mm[2]，连续管技术已经从最初简单的修井作业扩展到了钻井、完井、测井以及增产作业等众多领域，未来的应用将会更加广泛[3]。

近年来，在中国石油集团公司的大力支持下，我国连续油管作业技术的发展取得了长足的进步，连续油管装备日趋成熟，开发了车载式、橇装式、拖挂式以及复合式四种作业机结构形式；关键部件注入头已经形成了系列化，最大体升力达到580 kN；作业机最大适应管径达到3-1/2″，为压裂、酸化、钻井等高端作业工艺的应用提供了基础；通过运输底盘车的框架式和下沉式两种大梁的改进，滚筒达到了大容量、超大容量的缠管能力，为深井、超深井作业提供了条件。为了加快我国连续油管技术的发展与应用，集团公司大力投资开展了连续油管技术现场试验和国产连续油管装备的推广，取得了显著的效果，连续油管技术在冲砂、气举排液、速度管柱等的常规作业中已经形成常态化，在分层/段压裂[4-5]、拖动酸化[6]、定点酸化、钻磨、射孔、测井和水平井作业中也获得了成功。

塔里木油田作为新疆大庆建设的重点，推广应用新型的先进技术，十分必要。连续管技术的推广应用不但可大大缩短试油、修井周期，提前实现油气井投产和复产，而且还将为深井、高压、水平井、常规作业需动管柱等的复杂作业难题提供更加有效的解决途径，必将成为塔里木油田提效增产的利器，为实现2014年达到3000万吨的目标提供重要支持。

1 塔里木油田连续油管技术应用现状

塔里木油田自1993年开始开展连续管作业，至今已作业1400多井次，其中2002—2013年期间井下作业896井次，试油作业548井次，见表1，作业量比较大的主要几个区块是轮南、塔中、哈得、輪古、哈拉哈塘、中古、英买。总体来看，连续管作业在2009年之前作业量相对还比较少，自2009年开始，作业量大幅度上升。

从塔里木油田的整个使用情况来看，连续管作业井深基本都在4000 m以内，大于等于4000 m深度的作业在2013年之前仅13口井，2013年作业井深超过4000 m的有39口井，最大作业深度达到7060 m，见表1、表2。这主要是受到连续管装备的影响，在2010年以前我国引进的连续管装备管径小、长度小，使用范围有限，国内连续管装备也是在2010年后开始开发出了大管径、大容量的连续管装备。

从塔里木油田的连续油管应用工艺来看，基本作业工艺都是气举排液，约占连续油管作业的90%，还有部分热洗解堵作业，大约占7%，作业工艺相对简单。还有极少量的压裂、酸化、测井、钻磨、压井作业，共占不到3%，连续油管作业工艺应用不多，如图1所示。而且压裂、酸化、测井、钻磨等也都是在近几年开展的作业，这也都受到我国连续油管装备和连续油管工艺发展的影响，因为自2010年各钻探服务公司开始有意识地引进大管径连续油管装备，同时国内也开始自主研发大管径连续油管装备，从而有了开展这些工艺应用的基础（如图1所示）。

通过连续油管在塔里木油田的应用情况调研分析，作业过程中，曾经出现连续油管断裂、连续油管夹扁、连续油管刺漏、工具脱落，设备液压系统故障、链条销轴变形等各种事故及设备故障，同时也经常遇到连续油管下入遇阻的情况，如果操作不当，这种情况极易导致作业事故的发生，所以还很有必要形成连续油管操作规范和作业工艺规范，以减少和避免连续油管作业过程的事故发生，确保作业安全，增强油田使用连续管技术的信心。

2 应用连续油管技术，提高井下作业效率，实现安全、环保作业

连续油管装备移运方便，可减少设备搬家的时间；连续油管作业过程中，设备安装时间短，工序少；可以过油管作业，不动管柱，避免了常规作业所需的起下管柱作业；在作业过程中不用接单根，省去了接单根的时间；起下速度快，从而大大缩短作业时间，降低作业成本。连续油管作业比常规作业可节省作业时间2/3，每支队伍减少一半作业人员，在不增加作业队伍的情况下，作业工作完成量可增加1/3，降低平均施工费用50%以上。塔里木油田油气井深度多数都在4000 m以上，对于这些深井作业，应用连续油管技术在节省作业时间上效果将更加显著，可以很好地保障在不增加作业队伍的同时增加作业量。

连续油管由于连续、无接箍的特点，作业过程中不需要接单根，免去了作业人员进行接卸管柱作业，这样还可避免在接卸单根时人员的危险和井液在地面漏失造成的环境污染。

储层经酸化或压裂处理后，需要及时而彻底的排液，防止滤液、沉淀等伤害储层。常规的抽汲排液、制氮车气举排液等工艺，排液速度慢、周期长，造成残液对储层的二次伤害。使用连续油管可及时、快速、有效返排出压裂液破胶和酸化反应后的残液及残渣，大大缩短了其在地层的滞留时间，提高排液速度与效率、缩短投产周期，减少和降低对储层造成的二次伤害，延长油井改造有效期、提高油藏最终采收率。

塔里木油田井下作业常有作业队伍不足，排队等候的情况，如果推广使用连续油管技术，形成规模化应用，将有效缓解作业队伍的压力。

3 发挥连续油管优势，解决塔里木油田水平井作业难题

水平井在塔里木油田的开发实践中得到了广泛应用，塔里木油田从1995年第一口水平井TZ4-17-H4井正式投入开发以来，水平井井数、水平井年产油量和产油占比逐年增加。目前塔里木油田有水平井470多口，约占油田总井数的22%。与直井相比，水平井平均单井产能是直井的3倍，水平井技术已经成为塔里木油田开发领域中一项成熟的关键技术，在塔里木油田实现跨越发展中发挥着举足轻重的作用。

水平井由于其独特的井身结构，在后期维护作业过程中由于井眼轨迹不规则、水平段长，常规油管难以进入造斜段和水平段进行作业，而且由于井中情况复杂，接单根停泵等存在不安全隐患。所以对于水平井的修井和增产作业，如果使用常规的手段不但周期长，而且难以达到理想的效果，甚至可能作业失败。

水平井由于特殊的井身结构，常规作业管柱一方面不容易进入水平井；另一方面，很容易形成二次沉砂，在接单根停泵期间，容易造成砂卡和砂埋等事故。连续油管由于无接箍，柔性，外径尺寸不变，可以方便的进入水平段，可以带压进行连续油管起下，不停泵，连续循环，可有效防止砂卡，在冲砂过程中可以拖动管柱，而且可以过油管进行冲砂作业，因此连续油管技术可以很好地解决塔里木油田水平井冲砂的技术难题。

首先，由于特殊的井身结构，水平井特别容易出砂，而且往往伴随着井漏，常规作业管柱一方面不容易进入水平井；另一方面，很容易形成二次沉砂，在接单根停泵期间，容易造成砂卡和砂埋等事故。连续油管由于无接箍，柔性，外径尺寸不变，可以方便地进入水平段，可以带压进行连续油管起下，不停泵，连续循环，可有效防止砂卡，在冲砂过程中可以拖动管柱，而且可以过油管进行冲砂作业，因此连续油管技术可以很好的解决塔里木油田水平井冲砂的技术难题。比如塔中区块水平井筛管完井近40口，常規冲砂很难冲洗干净，通过连续管带旋转喷射头进行冲砂，可以更好的将井筒冲洗干净，实现产能恢复。

其次，使用连续油管进行分段压裂、或者进行拖动酸化，可以方便的进入水平段，连续移动，而且可以带压作业，不损害地层，提高采收率。继2010年开展连续管压裂使用后，2013年，又在MA4-10H等多口井开展了水平井连续管分段压裂作业，随着工艺技术的成熟，连续油管酸化、压裂技术将是塔里木油田水平井持续稳产的重要技术保障。

最后，连续油管水平井测试、投捞及开关滑套等，由于水平井及大斜度井不能用常规钢丝、电缆作业方法将换位工具等下入井内，利用连续油管将是较好的解决办法。比如塔中区块现有100多口水平井，还未开展产液剖面测试，目前油藏分析缺乏相关资料，如果通过连续管带存储式仪器进行测井，利用连续油管的刚度与柔性配合下入，可克服电缆进行水平井测试的缺陷；而且仅测试流量、井身不超过6000 m，采用连续管，工艺简单可靠，可尽快为油藏分析和压裂设计获取相关数据。

总之，水平井作业及后期维护出现的问题，常规手段不易或者不能解决，而连续油管技术以其独特的优势可以很好地解决这些问题，为水平井的持续稳产提供技术和装备手段，确保水平井的安全有效生产，为塔里木油田持续推广应用水平井技术实现增储上产提供有效手段。

4 连续油管过油管作业和带压作业，将复杂作业简单化

连续油管由于管径小，可实现过油管作业，不需要动管柱，既节省人力、物力，又节约时间，将作业简单化。比如连续油管过油管冲砂、除垢、射孔、测井、开窗侧钻等。连续油管外径相同，可在连续油管起下运动过程中进行井口密封，实现带压作业，消除了在起下管柱时可能产生的井喷事故，大大降低高压深井作业的风险，不但降低了井口高压带来的潜在风险，也避免了常规方法作业需要压井造成的地层污染和时间占用。所以采用连续油管技术可实现作业过程的简单、安全、环保，为塔里木油田高压深井以及气井的安全快速作业提供保障。

连续油管过油管射孔。采用连续油管过油管射孔可以在不动生产管柱及井口设备的情况下进行射孔作业，射孔后直接投产，大大节省作业时间。同时连续油管传输射孔，可带压作业，不需要压井，可实现负压射孔，也减少了射孔对地层的二次污染，提高了作业效率。

塔里木油田改层、补层作业较多，大多都采用泥浆压井补层，除需泥浆外，还要进行起下作业，增加人力及物力的浪费，施工周期较长，大大延缓了油井的复产时间。如果通过连续油管过油管射孔一般只要用清水或热水进行一次洗井，即可射孔，提高作业效率，提前实现油井复产。四川油气田曾在磨030-H9井成功进行了连续油管传输射孔，射孔深度2920 m，从入井到引爆只占用了108 min，加上准备时间47 min，总共只有155 min[7]。而且采用连续油管射孔全部作业过程不需要任何钻具，在施工期间可防止井喷，如果用于塔里木油田的高压气井作业，其安全性高于油管输送射孔和电缆射孔。连续油管还可实现负压射孔，不必因井控而使用压井液，在这种负压差情况下，射孔时炮弹碎屑、岩屑及水泥块等残留物，很快流入井筒，孔道得到彻底清洗，而不会堵塞地层，故地层的渗透性及孔隙度也不会降低。

而且对于大斜度井、水平井以及无井架井的射孔作业，采用油管输送射孔或电缆射孔难度较大时，采用连续油管过油管射孔可非常好的进入。2007年，在渤海某油田C-13井就采用连续油管传输完成了过油管射孔作业，该射孔目的是射开新的油层，射孔层长度达36 m。该井是一口开发生产井，2 in生产管柱最小通径仅2.31 in，最大井斜度81°，由于井斜度大，如果采用电缆传输射孔无法下到射孔深度，而采用TCP传输射孔又无法通过生产管柱的最小内径，为了节省时间和作业费用，在不需要起生产管柱的前提下，采用连续油管过油管射孔工艺，一次下井成功射孔全部油层[8]。连续油管过油管射孔将为解决塔里木油田大斜度井、水平井的射孔作业难题提供更好的选择。

5 开展连续油管压裂酸化，为储层改造提供利器

连续油管压裂技术是把连续油管技术和水力压裂技术结合到一起产生的新技术。该技术利用连续油管在水力压裂施工过程中传送流体，丰富了水力压裂施工工艺，使其与传统压裂相比具有更多的优点。

连续油管压裂技术既可以替代传统的可回收式桥塞隔离技术对新井进行施工，也可对老井进行修复。此外，以前由于套管老化或尺寸过小而不能进行增产作业的地层，现在也可作为连续油管压裂的施工对象。高压连续油管分层压裂隔离技术可在一次施工中对多个产层进行压裂作业，并逐一进行返排。这样可减少残液与地层的接触时间，从而保持新增裂缝的高导流能力，减少和降低对储层造成的二次伤害，达到延长油井改造有效期、提高油藏最终采收率的目的。与传统压裂工序相比，整个作业的最大特点是施工时间少，压后产量高、环境污染小、投资回收快。另外，一次起下管柱的工作可减少射孔队和增产作业单位的工作量。

在单井多层压裂中，若井况较好，即可使用跨式封隔器又可用水力喷射，不仅提高施工精度，而且减少了对地层的污染，提高了压裂的储层改造效果。

对水平井压裂，如采用笼统压裂的方法，会造成裂缝的聚集，裂缝位置不合理，而下封隔器等其他分层方法，由于水平井井身结构的特殊性，极易造成砂卡等问题，封隔工具难以定位及取出。采用水力喷射+连续油管进行压裂，则不存在这些问题，是目前极为推荐的水平井的压裂方式。

对于老井，由于生产时间较长，套管局部位置脆弱的井段，可以用连续油管跨式封隔器分段压裂，在那些有可能损坏现存井筒而不能进行有效压裂施工的地方，保护井筒管柱，以免其在压裂施工期间承受过高的压力。

连续油管酸化与传统酸化相比也有着较大的优势，可过油管进行选择性酸化作业，在必须钻掉永久式封隔器的情况下，这种方法特别有效。如果用连续油管定点局部注酸，比常规选择性酸化作业或分流酸化作业更精确，成功率更高，具有更强的可实施性及安全性。连续油管还可进行拖动酸化，通过连续油管的拖动将酸液用机械的方式较为均匀地分配到连续油管所拖过的全部井段，提高酸化效果[9]。

2010年12月11日，在轮古701-H1井进行了塔里木油田水力射孔酸压的首次应用。该井水力喷射酸压后取得了显著效果，用5 mm油嘴定产，油压13.57～13.71 MPa，产油125.21 m3/d，天然气9270 m3/d，综合含水0%，而同区块同为表层储层的轮古2-H1井采用裸眼封隔器+滑套分段酸压后效果较差，用12 mm油嘴放喷，日产油仅为5 m3[10]。

塔里木和田河气田在2010年至2011年完钻新井5口，对其中三口井玛4-H6、玛4-H4、玛5-H1实施了连续油管喷射酸压，对玛4-H6分15段实施体积改造，对玛5- H1分16段采取连续油管拖动旋转喷射酸化+定点喷射酸压改造。采用连续油管拖动喷射酸压3口井比采用裸眼封隔器分段改造的玛4-H2井，单井和单层施工周期都大大缩短，提高了作业效率和安全性。从压后求产效果看，实施连续油管拖动喷射酸压改造井产量大大提高，增产效果显著[11]。

塔里木油田许多井特别是水平井在新井投产时，就需要进行储层改造，还有很多井进行改层、补层作业，也需要实施增产措施，连续油管酸化压裂技术无疑为塔里木油田的储层改造提供了更好的选择。

6 认识

（1）推广应用连续油管技术，发挥连续油管作业时间短，作业效率高的优势可有效缓解塔里木油田作业量大的压力。

（2）连续油管具有连续、无接箍的特点，可以带压作业、过油管作业，是有效解决塔里木油田高压、深井复杂作业难题的途径。

（3）连续油管具有刚柔并济的特点，水平井作业中，容易进入水平段，将成为塔里木油田水平井冲砂、测试、射孔、分段压裂、拖动酸化等的最佳选择。

（4）塔里木油田目前连续油管应用范围较小，工艺类型不多，大力推广连续油管技术的应用，开展各种作业工艺的研究十分必要。

参考文献

[1] 贺会群.连续油管技术与装备发展综述[J].石油机械，2006，34（1）：1-6.

[2] 陈树杰，赵薇，刘依强，等.国外连续油管技术最新研究进展[J].国外油田工程，2010，26（11）：44-50.

[3] 王海濤，李相方.连续油管技术在井下作业中的应用现状及思考[J].石油钻采工艺，2008，30（6）：120-124.

[4] 吴成斌，方泽本，游韬，等.水力喷射环空压裂技术在合川区块的应用[J].油气井测试，2012，21（1）：50-52.

[5] 靳宝军，邢景宝，郑锋辉，等.连续油管喷砂射孔环空压裂工艺在大牛地气田的应用.钻采工艺，2011，34（2）：39-41.