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连续油管在油田开采中的应用李宗田中石化股份有限公司石油勘探开发研究院2006.04.23TheApplicationOfCoiledTubingInTheProductionOfVariousOilfields中国石化石油勘探开发研究院主要内容油气开采面临的挑战与对策连续油管技术的主要应用连续油管的发展与现状连续油管装备与技术服务认识与建议•油气开采面临的挑战与对策挑战国际油价动荡的挑战。新发现油田的开采技术难度增大。油田开发中后期的稳产和提高采收率。世界经济全球化的挑战。愈来愈严格的环境保护要求。中国石化石油勘探开发研究院•油气开采面临的挑战与对策对策加大科技创新力度，研究应用油气开采技新术，特别是海上油田、沙漠油田、稠油、低渗透油藏以及老油田的开采技术。加强信息技术的开发与应用，发展信息化、集成化、智能化技术，为科学决策提出信息保障。中国石化石油勘探开发研究院中国石化石油勘探开发研究院主要内容油气开采面临的挑战与对策连续油管技术的主要应用连续油管的发展与现状连续油管装备与技术服务认识与建议中国石化石油勘探开发研究院•连续油管的发展与现状连续油管设备集成的连续油管装置连续油管设备的基本部件下管机头油管卷轴井口防喷器液压驱动装置控制台时间跨度相应阶段20世纪60-70年代产生与探索阶段：强度低、技术不完善，仅用于洗井、打捞等简单作业。20世纪80-90年代技术进步阶段：井下工具配套，工艺技术得到改进，尺寸进一步增大。20世纪90年代以来技术成熟和迅速发展阶段：应用在水平井钻井、侧钻井、完井、试油、采油、修井和集输等领域。中国石化石油勘探开发研究院•连续油管的发展与现状3个发展阶段中国石化石油勘探开发研究院•连续油管的发展与现状国外发展现状世界三大连续油管生产公司：美国精密油管技术公司、优质油管公司和西南管材公司。连续油管的直径从12.17-168.14mm共有100多种规格；屈服强度为48.213-96.416MPa；单根长度可达9000m，作业设备车的数量已达到600多台，并且以每年20%的速度增长。仅美国普拉得霍湾西部作业区每年使用连续油管作业超过1000井次。现在，全世界的年耗量近500*104m，作业工作量以每年25%的速度增加。中国石化石油勘探开发研究院•连续油管的发展与现状国内发展现状1985年以来，国内陆上各油田共引进连续油管作业设备20多台，主要分布在大庆、胜利、中原、河南、大港、辽河、新疆等油田。大庆油田、塔里木油田、吐哈油田利用连续油管作业技术进行了气举、清蜡、洗井、冲砂、测井、挤水泥作业，成功地解决了油田生产中的一些特殊难题，取得了良好的效果。与国外相比，国内在连续油管和作业车的制造方面尚属空白，技术不配套，作业服务范围小，设备利用率低，接受和认识程度不高。中国石化石油勘探开发研究院主要内容油气开采面临的挑战与对策连续油管技术的主要应用连续油管的发展与现状连续油管装备与技术服务认识与建议中国石化石油勘探开发研究院•连续油管技术服务增长情况在1980’S后期,连续油管技术服务快速增长,与石油其他油田服务相比较,形成了不对称的膨胀;这种增长持续到1990’S早期,增长率为20%。自1997年以来,加拿大连续油管技术服务市场年增长25%,而美国在过去10年中虽然陆上钻井缩减10%,但是对连续油管的需求增长8%。中国石化石油勘探开发研究院连续油管技术服务连续油管装备的数量根据hart/IRIfuelsinformationservices资料(2002年),全球连续油管装置在过去10年增加1倍,2001年底达到1000台套,其中美国544台套,加拿大299台套。到2003年美国用于服务的连续油管装置就有近800台套。中国石化石油勘探开发研究院•连续油管技术服务连续油管尺寸连续油管从1960年的0.5“发展到最近的6-5/8。作业服务一般采用1-1/4—1-3/4的连续油管。压裂改造一般采用1-3/4—2-7/8的连续油管。钻井一般采用2-3/8—3-1/2的连续油管。尺寸随年份变化示意图中国石化石油勘探开发研究院•连续油管技术服务收益根据RaymondJamesandAssociates资料,2001年全球连续油管收入:技术服务10亿美元连续油管装置3亿美元管材市场9千万美元。市场占有:Schlumberger31%。BJ22%。Halliburton16%。Superiorenergyservices5%。中国石化石油勘探开发研究院主要内容油气开采面临的挑战与对策连续油管技术的主要应用连续油管的发展与现状连续油管装备与技术服务认识与建议中国石化石油勘探开发研究院•连续油管技术的主要应用连续油管技术的优缺点节省时间和费用。不需要联接，在井中运行速度快（11倍于常规油管）。连续油管应用广泛，洗井、措施、钻井、测井、等作业。可以连续循环和带压作业，无需压井,对地层伤害小。对环境影响小（占地面积是常规钻井的1/3）。有限的疲劳期。卡扣。不能旋转。操作技术要求高。优点缺点中国石化石油勘探开发研究院•连续油管技术的主要应用主要应用开采地层能量低、供液不足的井中的应用。电潜泵中的应用。气举中的应用。油井防砂中的应用。起出井下桥塞等工具中的应用。水平井中的应用。洗井中的应用。稠油开采中的应用。钻井中的应用。压裂酸化中的应用。•连续油管技术的主要应用钻井中的应用中国石化石油勘探开发研究院连续油管钻井于1991年开始应用（3口井），自那以后，快速增长。主要是浅层油气直井[深度小于2000ft(609.6m)]。定向小井眼（欠平衡钻井）。•连续油管技术的主要应用钻井中的应用中国石化石油勘探开发研究院由于井场占地少，连续管钻井技术适合于地面条件受限制的地区或海上平台作业。从工艺上讲，连续管钻井特别适用于小井眼钻井。在老井重钻(加深钻或侧钻)作业中，因连续管直径小可进行过油管作业，无需取出老井中现有的生产设备，从而实现边钻边采的目的，可显著节约成本，适应老井重钻的这一潜在的大市场。利用连续管可安全地进行欠平衡钻井作业，其最大的优势是可以确保井下始终处于欠平衡状态，减少泥浆漏失，防止地层伤害的发生。由于是钻小井眼，减少了硬件和人力的需求，连续管钻井能降低作业成本。目前的连续管作业装置还不能完成从开钻到完钻的所有作业，而主要用于现有井的加深和侧钻作业。用连续管作业装置钻井之前，需要借助于常规钻机或修井机做下井前的准备工作，如起出生产油管和封隔器、清洗井眼等。连续管不能旋转，在定向钻进作业中，为控制井眼轨迹，需要频繁起下钻，以更换井底钻具组合或调整井下马达的弯曲角度。钻压、转矩、水力参数和井底钻具组合受到限制。连续管卷在滚筒上，不能像常规钻杆那样旋转，钻头的旋转动力只能来自井下马达，随着裸眼段的延长，摩擦阻力不断增加，使其水平位移受到限制。优点缺点•连续油管技术的主要应用压裂酸化中的应用概述中国石化石油勘探开发研究院用于浅井多层陆上油气藏，用于分层压裂酸化和小井眼压裂。第一次连续油管压裂作业开始于于1993年，加拿大阿尔伯塔省东南部浅气层，通过2-7/8连续油管注入25吨支撑剂，排量3.0m3/min。在过去几年，在北美有1千多口井通过连续油管压裂改造；到目前为止，5000多口井进行了连续油管压裂。•连续油管技术的主要应用压裂酸化中的应用情况与专利中国石化石油勘探开发研究院应用最多的国家：加拿大。其次，在美国的Colorado,Texas,Alabama,Virginia。第三是英国（英格兰、爱尔兰）。SCHLUMBERGER公司注册为：CoilFRACTM。HALLIBURTON公司注册为：CobraFracTM。•连续油管技术的主要应用压裂应用中的经济优势中国石化石油勘探开发研究院对每个层进行改造。降低作业时间。不需要作业架、桥塞和井口装置。不需要打水泥。减少一些设备的租赁时间。缩短了作业时间和排液时间，加速了生产速度。比常规压裂NPV提高35-110%。•连续油管技术的主要应用压裂应用中的限制中国石化石油勘探开发研究院摩阻高。地面施工压力高。注入排量低。•连续油管技术的主要应用多层压裂的常用方法中国石化石油勘探开发研究院多层压裂示意图使用跨式皮碗-封隔器总成应用步骤：对全部层位射孔下通井规针对改造层下跨式碗-封隔器总成压裂结束后反循环，上提总成到下一个改造层位座封压裂最后返排压裂液并投产•连续油管技术的主要应用单层压裂的应用方法中国石化石油勘探开发研究院单层压裂示意图使用单封隔器总成和桥塞等应用步骤：下通井规对改造层位射孔针对改造层下桥塞和单封隔器总成压裂结束后提出连续油管和封隔器回收桥塞最后返排压裂液并投产。•连续油管技术的主要应用压裂现场应用实例之一中国石化石油勘探开发研究院地理位置：加拿大Alberta东南，MedicineHat浅气藏。埋深：1000—2000ft。地层：白垩西砂岩地层，分成MilkRiver组和MedicineHat。物性：MilkRiverΦ=15-25%，K=0.1-50.0md。MedicineHatΦ=20-35%，K=10-100md。地理位置图•连续油管技术的主要应用压裂的现场应用中国石化石油勘探开发研究院连续油管压裂首先对气藏所有气层进行射孔，然后一次作业对每个层进行改造、排液、投产；常规压裂是首先对下面MedicineHat层组射孔，采用投球进行压裂、排液，然后下桥塞对上面MilkRiver层段采用投球进行改造，排液，然后回收桥塞，再对整个井投产。30口加密井：A公司对22口加密井用连续油管压裂（CTF）；B公司对8口井用常规压裂方法(SFT)进行压裂。两家公司都使用Wireline公司对井进行射孔，具有类似的射孔孔眼参数；施工液体相同（增能的水基交联压裂液），排量不同；支撑剂相同20/40目压裂砂；连续油管压裂排量1.5-2.0m3/min，支撑剂体积5.0-30.0吨，地面压力35-40MPa。•连续油管技术的主要应用压裂现场应用的经济评价中国石化石油勘探开发研究院评价结果表明：连续油管压裂仅多花41,500加元，但压后初始产量增加54.8百万方/天[Mcf/D],比普通压裂增加37.6%，折现为10%时的净现值多3200万，比普通压裂增加57.1%，而税后投资回报率达到36%，比普通压裂增加16.9%。经济评价结果表•连续油管技术的主要应用压裂的现场应用之二目标区：美国Virginia州Buchanan县的浅层煤层气。地质特点：煤层深度1500-2500ft。[457.2-762.0m]。层多（12-25层）。层薄（0.5-6.0ft）。跨度大1000ft[304.8m]。气含量450-650[标方]scf/吨。层位图中国石化石油勘探开发研究院•连续油管技术的主要应用压裂的现场应用封隔器总成以往压裂改造历史：该煤层气改造从最早的合压开始，发展到限流压裂与多段改造，目前，煤层分成3-4段进行改造，每段包括6-8个煤层，流体为低稠化剂硼交联的70%泡沫压裂液，规模在15000—60000lbm[6818.2—27272.7吨]。以往改造存在的问题：费时、经济性差，有些煤层得不到改造。2001年Halliburton公司使用连续油管进行压裂改造[CTF]，包括集成的连续油管装备[2-7/8”,7500ft,壁厚0.203”]，特殊的井下封隔器总成[上下跨度为5—25ft，19ft,跨度至少比射孔井段长4ft]。中国石化石油勘探开发研究院•连续油管技术的主要应用压裂的现场应用施工：5口井单井施工10—19段，有效的改造了每个煤层。排量平均为1.3m3/min，平均地面压力为3200—4500psi,支撑剂为16/30，20/40砂，由导流能力的实际需要进行选取。中国石化石油勘探开发研究院•