连续油管钻井新技术

摘要:概述了连续油管钻井(Coiled Tubing Drilling, CTD)的发展历史、钻井装备、材料及其技术应用的发展与规格的提升。结合我国CTD应用的现状，阐述了当前连续油管钻井作业工艺单一、成本高、依赖进口等特点，分析国内CT技术的发展趋势。研究表明我国CTD市场前景良好，主要体现在连续油管钻井的小井眼、欠平衡、大位移等优势钻井技术的应用。因此，发展国内CTD技术、CT材料及其制造技术具有重要意义。

关键词:连续油管;新技术;钻井

一、国内外应用现状

自从1962年世界上第1台连续油管作业机问并开始用于石油工业以来，经过40多年的发展，已成为世界油气工业技术研究和应用中的一个热点。CTD技术从九十年代开始得到了迅速发展,加拿大是应用CTD技术最早，发展最快的国家之一，七十年代用CTD技术完成钻井15口井，其中8口丛式井，7口重钻加深井。八十年代完成30口井，进入九十年代的五年中(90-94)已完成145口井。可以说，世界石油工业正在经历一次连续油管技术革命。

我国引进和利用连续油管技术始于1977年,我国引进了第1台Bowen Oil Tools(波恩工具公司)的产品。四川油田首先利用引进的连续油管设备进行气井小型酸化、注氮排残酸、气举降液、冲砂、清蜡等一些简单作业。大庆油田自1985年引进Hydra-R公司的连续油管设备以来，共在100多口井中进行了修井等多种井下作业。吐哈油田自1994年引进续油管设备以来,每年的作业量不断增加。连续管技术在我国油田已经得到认可。

二、连续油管钻井设备

CTD设备主要包括:连续油管装置、井下工具仪器和循环除砂装置三大部分。

（一）连续油管装置

主要包括连续油管(Coiled Tubing)、注入头(Inje CTD or Head)、操作控制装置(Operation Control unit)和井口防喷装置(Wellhead Blowout Preventer)四部分。组装方式主要为两种，一种是四部分组装于一台车上，称为连续油管车;另一种采用撬装方式。

目前,国内没有连续油管制造厂，世界上几大连续油管主要制造商均集中在美国，它们是Quality Tubing公司(优质油管公司),Precision Technology公司(精密管技术公司)Southwestern Pipe公司(西南管子公司)。用以制造连续油管的材料有碳素钢、调质钢和稀有材料3种。其中稀有材料，例如钛合金,有质量轻和强度高等优点，但价格贵，是普通钢制连续油管的6倍。

(1)直接从国外进口连续油管，作为连续油管作业机配套部件。

(2)从国内外找合作厂家生产连续油管。

连续油管装在的专用的绞盘上，其规格型号较多，油管的规格尺寸越大，最小弯曲半径也就越大。

（二）井下工具仪器

连续油管钻井井下工具仪器主要包括钻头(Bit)、马达(Motor)、推进器(Thruster)、开窗工具、扩眼器和随钻测试仪MWD (Measurement While Drilling)。

1、钻头

钻头主要用金刚石钻头，包括PDC钻头，TSD钻头及天然金刚钻头，很少使用牙轮钻头。有时为了扩大井眼，使用井下扩眼器。

2、马达

马达用来给钻头提供旋转扭矩，为了便于增斜和顺利通过短半径曲率段，井下马达制造成外径小、长度短、扭矩大、能弯曲(单弯、双弯和绞链式)的容积式马达。美国Drelex公司井下动力马达，具有气液两种介质驱动方式，使用方便，性能优越。

3、随钻测量仪

随钻测量仪是随马达下入井中边钻进边进行井眼倾斜角和方位角测量的仪器，有直读式和储存式两种。多数采用无线传输直读方式，定时将测量结果传达到地面，以便地面进行钻井参数调整和控制井眼轨迹。近年来又出现了随钻地震测量技术SWD，边钻进边进行地震测量，确定井下岩性，与地面计算机系统配套处理，实现自动导向。随钻测井LWD，在钻进的同时，随钻进行伽玛、电位和成相测井。

4、推进器

推进器是给钻头加压的液压工具，由于连续油管重量轻，刚度小，不能用其给钻头施加钻压，一般用专门的井下推进器(Do whole Thruster)实现加压钻进目的。

5、引斜器

引斜器是从直井开始在套管内引斜侧钻开窗的工具，其类型很多，有液压座封，液力座封和火药爆炸座封等多种形式，应用较为广泛的是液压座封式。

（三）循环处理装置

连续油管钻井循环处理装置与普通钻井的区别很大，其特点一是轻便，由于连续油管所钻井眼小，应用排量小；钻井液用量少，整个系统比较轻便，大大节约了井场征地面积；二是密闭,为了保证油基钻井液、泡沫钻井液和欠平衡钻井安全，在分离脱气前的循环系统部分是密闭的；三是脱气，连续油管常采用欠平衡钻井，钻井液返出后，含有油气或循环气，为了保证安全，不但要除砂，而且要脱气，一般要配除砂器和分离器进行除砂和脱气。

三、连续油管主要优势钻井技术

CTD的主要优势钻井技术是小井眼钻井、大位移钻井、欠平衡钻井、多侧向钻井、短半径钻井和重进入钻井等技术。

稠油油藏所具有的特殊性,不采用大幅度的增产措施，达不到经济开采产量，稠油开发将成为难题，水平井是大幅度提高单井产量的唯一手段。同时，由于稠油油藏边底发育，采用CTD技术钻短半径多层多侧向水平井开采，不仅有利于防止边水水窜和底水推进，更有利于提高单井产量和采收率。

连续油管钻井，便于进行短半径、小井眼、欠平衡钻井，以利于解决以下在勘探开发中的一些特殊问题。

(1)对于低压易漏失层的钻探，可以安全方便的进行负压钻井，提高钻探成功率。

(2)对于水敏易塌地层的钻探,CTD可以采用氮气钻井、油基洗井液钻井等方法，为泥页岩、石膏盐层和煤层等水敏易塌地层钻井提供安全可靠的钻井手段。

(3)对于已下小套管的老井，在进行加深钻井。因钻具规格的限制，常规钻井的难度很大，但利用CTD技术进行加深钻井则非常方便。

(4)上部地层复杂的情况下，采用常规钻井技术钻水平井，成本高、风险大、工艺复杂；利用CTD技术的短半径、小井眼可以有效的避开上部复杂地层，实现从油层进入油层，减小风险，降低成本。

参考文献

[1] B.Mc Gregor,et al. Application of Coiled Tubing DrillingTechnology on a Deep Underpressured Gas Reservoir[C].SPE 38397.

[2] R.Graham. Underbalanced Drilling with Coiled Tubing: A safe, Economical Method for Drilling and Completing Gas Wells[J].JCPT, September 1997.

[3] D.Brant Bennion. UBD Wity CT Has Plusses[J],Minus-es. American oil Gas Rep, January 1998.

[4] 郭志勤等.连续油管钻井技术[J].石油钻采工艺,1999,21 (1).

[5] B. McGregor. Exploitation of New Underbalanced Drilling Technology[J].World Oil, May 1999.

[6] 李玉山译.用连续油管侧钻水平井[J].国外钻井技术,1997,(2).