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连续管钻井

/coiled tubing drilling/
条目作者贺会群何策
条目作者贺会群

贺会群

何策

何策

最后更新 2024-12-04
浏览 111
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用连续无接箍、钢制管代替常规单根连接钻柱和专用井下工具系统进行钻井的技术。

英文名称
coiled tubing drilling
所属学科
石油与天然气工程

改进连续管钻井技术和工艺,提高钻井速度,是降低连续管钻井成本的关键。

1991年,美国Oryx能源公司首次在得克萨斯州采用连续管钻井技术,成功地在一口老井(Howard Shelton 3井)中完成侧钻水平井,成为连续管钻井技术步入实际工业应用的标志性开端。经过近30年的发展,连续管钻井技术的应用迅速拓展。从2004年开始,平均每年钻成900~1000口井。随着连续管钻井装备、井下工具和钻井用连续管的不断创新与持续改进,以及连续管钻井技术与欠平衡钻井、控压钻井、旋转导向钻井等技术的结合,连续管钻井技术的水平和应用领域得到了大幅度拓展和提升,创下多项令世人惊叹的连续管钻井新纪录。随着连续钻井技术的不断进步和应用日益广泛,这项技术的特殊适应性、快捷高效性、低成本经济性和低污染环境友好性等优势将更加凸显,成为石油钻井新技术的重要发展方向。

连续管钻井系统主要由连续管钻机、循环系统、井控系统、辅助设备、井下钻具组合(BHA)等硬件系统和连续管钻井工艺、专用软件等软件系统构成。其中连续管钻机、循环系统、井控系统、辅助设备等构成了连续管钻井地面系统。与常规钻井的地面系统相比,连续管钻井系统的钻井液循环与处理系统、井控系统及相关辅助设备并没有特别要求和显著区别,而标志性的特征差异则在于连续管钻机。

井下钻具组合对连续管钻井的效率乃至成败有着至关重要的作用,钻井工艺的不同,对井下钻具组合的要求也有所不同,一套完整而复杂的连续管钻井井下钻具组合往往由20余个单元工具构成。典型的井下钻具组合包括钻头、正向驱动马达、测量仪、连续管接头、定向工具和紧急断开接头等连续管专用工具。其中连续管钻井用马达有高速小扭矩、中速中等扭矩和低速大扭矩3种类型,外径范围60.3~165.1毫米。马达必须与所用的钻头相匹配,低速大扭矩马达适合于热稳定性聚晶金刚石钻头和天然金刚石钻头,中速中等扭矩马达适合于金刚石复合片钻头。

研究分析和应用实践表明,连续管钻井技术具有如下优点:①井场占地面积小,适合于地面条件受限制的地区或海上平台钻井作业;②不用接单根,减少了作业人数、起下钻时间和作业周期,对于部分需要频繁调整或更换井下钻具系统的钻井作业,其优势更为突出;③可以实现不停泵连续循环带压作业,提高了起下钻速度和作业安全性,有效避免了因接单根可能引起的井喷和卡钻事故;④可以进行过油管钻井作业,因此能非常方便地实现老井加深和过油管侧钻;⑤特别适合欠平衡钻井、多相钻井液钻井和空气钻井;⑥可以采用电缆传输信号,实现测井数据的实时传输,从而有效地连续监测井下压力变化。

当然,连续管钻井技术也存在不可回避的局限性:①从提升连续管钻井能力的要求考虑,希望选用管径和壁厚尽可能力大的连续管,但由于设备能力、运输条件的局限,使得连续管长度受限,因此必将限制钻井作业深度。②频繁起下钻以更换或调整井下钻具组合,将导致连续管过早疲劳,从而降低使用寿命。③目前用于钻井的连续管强度比常规钻柱低,无法实现旋转钻进,也无法承受较大钻压。④井眼尺寸和泵速受到限制。⑤实施连续管钻井之前,需要借助常规钻机或修井机对目标井进行钻前修井作业;若需要下套管,也必须依靠常规钻机或修井机完成,或者采用结构复杂的复合连续管钻机完成。

连续管钻井技术的优势和局限性同样突出与明显,这表明此项技术既有其适合的应用范围,也有其不适合的应用对象。总体而言,连续管钻井技术的应用可分为两个大的方面,即从地面开始新钻井眼至目的层(钻新井),或在老井中实施加深和侧钻(老井重入)。受技术水平和装备能力的制约,目前采用连续管钻井技术和装备适合钻相对易钻且不易垮塌的地层,此类应用主要集中在加拿大。若采取连续管钻井技术与常规钻井技术联合钻新井,其钻深可以达到数千米,但耗时更多,成本可能会更大,其必要性和经济性均受到质疑。连续管的无须接单根和无接箍特性,使得连续管钻井技术更适合老井的加深和侧钻,特别适合采用欠平衡钻井工艺技术,因此成为应用钻井新技术、提高油气采收率的典型代表。

  • PERRY K,MALINOWSKY M,GIPSON T,et al.Coiled Tubing Drilling Takes off in Niobrara Play in Colorado and Nebraska.World Oil,2006,(6):101-103.

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