1、连续管作业技术专项推广回顾与展望 赵明 石林 刘广华 李雪辉 谭多鸿 胡强法 中国石油天然气集团公司科技管理部 中国石油集团钻井工程技术研究院 中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所 摘 要： 2011 年以来, 中国石油天然气集团公司持续开展连续管作业技术专项推广工作, 现已取得显著成效。连续管作业机作为“万能作业机”的功能得到充分体现;利用连续管作业技术解决了页岩气水平井作业等生产难题;形成了将连续管技术用于常规作业实现大幅提速增效的“青海经验”;连续管作业设备、工具和专用管材等自主产品实现系列化;连续管作业队伍专业化水平和工程服务能力全面提升。在国际油价持续低迷和国内环保要求更加严
2、苛的背景下, 集团公司利用“专项推广模式”发挥整体优势, 加快推广进程、加大推广力度, 扩大推广应用范围, 有利于促进井下作业方式的持续转变, 充分发挥其降本增效的作用。关键词： 连续管作业技术; 推广应用; 专项推广模式; 降本增效; 历程; 成效; 启示; 作者简介：赵明, 1961 年生, 博士, 高级工程师, 现任中国石油天然气集团公司科技管理部副总工程师, 主要从事科技管理工作。E-mail:收稿日期：2017-09-22基金：国家 863 项目“先进钻井技术与装备”课题“连续管技术与装备” (编号:2006AA06106) Review and Outlook of Promoti
3、on Project for Coiled Tubing Service TechnologyZhao Ming Shi Lin Liu Guanghua Li Xuehui Tan Duohong Hu Qiangfa CNPC Technological Management Department; CNPC Drilling Research Institute; Jianghan Machinery Research Institute of CNPC Drilling Research Institute; Abstract： China National Petroleum Cor
4、poration has launched a special campaign for promotion of coiled tubing service technology since 2011 and made remarkable achievements in this area. Coiled tubing unit has played an important role as “universal service unit.” Coiled tubing service technology is used to solve the production bottlenec
5、ks in operation of shale gas horizontal wells. “Qinghai Experiences” were developed in using coiled tubing technology for conventional service to substantially raise speed and efficiency. Coiled tubing service equipment and tools as well as dedicated tubular are independently development in differen
6、t families. The specialized standards and engineering service capability of coiled tubing crews are fully improved at the same time. Against the background of continual low oil prices on the international market and increasingly stern requirements on the environment at home, CNPC has accelerated the
7、 process of promoting CT technology and expanded application areas in its special campaign for CT technological promotion. Those efforts are helpful to conversion of downhole service pattern and operational cost-effectiveness.Keyword： coiled tubing service technology; promotion of application; speci
8、al campaign for promotion; reduction of cost and increase of benefit; development course; effect; enlightenment; Received： 2017-09-22中国石油天然气集团公司 (简称集团公司) 于 2011 年设立连续管作业技术推广专项, 经过近 5 年的大力组织实施, 到 2015 年 7 月完成了推广专项的预期任务并通过验收;与此同时, 在总结前期推广工作、进一步针对性开展先导试验、全面对接和落实生产需求的基础上, 决定继续设立并启动第二期的连续管作业技术专项推广。一期专项推广
9、以推广技术设备为切入点, 配套相应井下工具和连续管产品, 探索作业工艺和应用领域, 主要目标是培育连续管作业工程服务的能力和专业化队伍, 为持续推广和规模应用奠定基础。一期项目由技术研发单位中国石油集团钻井工程技术研究院 (简称钻井院) 牵头, 以中国石油集团川庆钻探工程有限公司 (简称川庆钻探) 、渤海钻探工程有限公司 (简称渤海钻探) 和长城钻探工程有限公司 (简称长城钻探) 等工程服务企业为主体, 以青海油田作为试验依托和推广示范单位, 由中国石油宝鸡石油钢管有限责任公司 (简称宝鸡钢管) 提供专用管材, 共 6 家单位组成项目组, 重点解决了连续管技术完善配套、专业化服务和区域示范应用
10、等问题, 项目实施起到了良好的技术示范引领作用, 显示出高效、环保和降低人工成本的强劲势头。二期专项推广则以推广作业工艺、扩大应用规模为核心, 主要目标是转变井下作业主体技术方式, 从复杂作业向常规作业挺进, 进一步创造生产应用的规模效益。二期项目仍由钻井院牵头, 大庆、长庆、新疆、青海等 11 家油气田企业, 川庆钻探、长城钻探、渤海钻探等 5 家工程技术服务企业, 宝鸡钢管、石油管工程技术研究院 (简称管研院) 2 家技术支撑单位参加, 共 19 家单位联合组成项目组, 重点是依托油气田企业开展示范工程建设并拓展应用, 切实实现规模应用, 依托工程服务企业促进队伍的专业化管理, 联合技术支
11、撑单位推进作业的标准化、完善培训和资质管理。通过专项推广, 进一步扩大连续管作业技术的推广应用, 促进井下作业方式的持续转变和技术升级, 充分发挥其降本增效和工程利器的作用, 实现以新技术应对低油价挑战的根本性目标。1 专项推广背景和发展回顾世界连续管技术的发展, 以 2000 年为界限, 可大体划分为技术推动和需求拉动两大阶段。连续管技术自 1962 年首次用于石油修井作业以来, 由于具有起下速度快、移运与安装迅速的特点, 以及能方便实现带压作业并在起下过程中保持循环等技术优势, 发展很快。到 20 世纪 90 年代, 连续管技术已广泛用于钻井、完井、试油、采油采气、修井、测井和油气集输等油
12、气田作业领域, 连续管作业机被誉为“万能作业机”, 截至 2000 年, 全球在役连续管作业机达到 807 台。从 2000 年开始, 国外水平井应用规模增加, 天然气、非常规油气的开发进度加快, 推动连续管技术迎来又一轮发展高潮。其中, 20022010 年增长迅猛, 全球在役连续管作业机年均递增 12%, 到 2015 年最高达到 2096 台。以 2011 年为例, 从连续管服务的市场规模来看, 1770 台在役设备市场服务收入 46.9 亿美元, 相当于平均每套设备年收入约 1600 万元人民币;从应用分布来看, 连续管用于常规修井的份额约占 60%多, 用于钻井、压裂的工作量增长迅速
13、, 份额接近 30%;从作业规模来看, 用于常规作业单车年均作业约 100 井次, 用于压裂、钻磨作业单车年均作业约 100 层段。在此阶段, 业内专家通过大量的应用和统计分析形成了一些共识:连续管作业是页岩气水平井开发的必备手段, 5 段以上的多级压裂采用连续管压裂具有效率高、综合成本低、增产效果好的优势。国内连续管技术经历了一个漫长的发展过程。从 1977 年引进第一台连续管作业机开始, 一直到 2006 年国产首台 f9.5mm (3/8in) 连续管橇装作业机 (XPCQ-36 型小直径管排水采气装置, 最大作业深度 3600m) 出现, 近 30 年时间发展非常缓慢。连续管作业装备、
14、工具完全依赖引进, 连续管直径以 f31.8mm (1/2in) 和 f38.1mm (1/2in) 为主, 应用主要局限于气举排液、冲砂洗井、冲洗解堵等简单作业, 而这些简单作业也被作为“特种作业”来对待, 只有当常规措施难以实施时才会选用。从 2006 年开始, 随着国内水平井的规模应用和天然气开发力度加大, 以国家设立 863 项目“连续管技术与装备”为标志, 连续管技术开始加速发展。这期间引进的 f50.8mm (2in) 等大管径连续管装备逐步增多, 并从单纯的引进装备、工具扩展到引进工艺技术服务, 应用也更多地关注压裂、钻磨等复杂工艺。这期间的自主研究和试验涵盖了连续管装备、专用管
15、材、工具与工艺、技术工程服务, 到 2010 年底已研制出车装、橇装和拖装全部 3 种类型的国产连续管装备, 形成了 CT80、CT90 两个系列的连续管产品, 开发了一系列连续管工具, 压裂、钻磨、速度管柱等复杂工艺的现场试验也取得成功, 奠定了进一步扩大试验、推广应用的基础。从 2011 年开始, 随着国内致密油气和页岩气等非常规油气资源开发力度的加大, 对连续管技术需求进一步增加, 以集团公司设立的“连续管作业技术推广专项”为标志, 国内连续管技术进入推广应用阶段。针对连续管自主技术“配套性不高、规模效益不明显, 技术优势和作用难以发挥”等问题, 通过 3 年多的时间, 形成了连续管装备
16、、专用管材、专用工具的自主产品系列, 应用了 7 大类 35 种工艺, 使连续管作业机作为“万能作业机”的功能得到充分体现, 解决了页岩气水平井作业等生产难题, 形成了实现常规作业大幅提速增效的“青海经验”, 工程技术服务能力全面提升, 初步建立了标准序列和技术服务产业链, 形成了能充分发挥集团公司整体优势的“专项推广模式”。推广应用阶段延续了 2006年以来的快速发展势头, 20072015 年, 国内连续管装备年均增长 20%, 使我国成为全球连续管技术发展最快的区域;自 2012 年起, 新增装备中的国产装备占比超过 80%, 自主技术开始主导国内技术发展。从 2015 年开始, 为满足
17、低油价下油气开发降本增效的技术需要, 进一步解决好复杂油气田、页岩气、非常规油气开发技术问题, 促进集团公司井下作业主体技术的整体升级换代, 实现油气田井下作业领域生产全覆盖的目标, 进一步发挥连续管技术的优势和规模效应, 集团公司组织开展扩大推广连续管作业的各项准备工作, 并于 2017 年启动“连续管作业技术专项推广 (二期) ”, 持续推动连续管作业技术的生产应用。2 前期专项推广取得的成效第一期的连续管作业技术推广专项在集团公司各部门、各专业公司的统筹协调下, 充分利用专项平台, 加速推进连续管装备、工具和工艺的配套推广和示范应用, 取得了显著成效。一是“万能作业机”的功能得到充分体现
18、。作业领域和规模逐年扩大, 已覆盖7 大类 35 种工艺, 满足快速修井、复杂修井、完井、储层改造、测井测试和页岩气水平井等作业需要, 示范与应用 2600 余井次, 平均作业效率提高 50%以上, 节约作业成本亿元以上。二是产品实现系列化。形成 3 类 8 种结构的系列连续管设备, 适用管径由f9.5mm (3/8in) 到 f88.9mm (3/2in) , 替代进口;形成 4 个系列 24 类 92 种工具产品, 摆脱了对引进的依赖;形成 3 个系列 8 种管径的连续管产品, 国内市场份额由 15%上升到 83%, 并应用到中东、俄罗斯市场。设备和队伍走出国门, 已开始在印度尼西亚、伊拉
19、克、伊朗、委内瑞拉等国开展作业。三是基本建立了集团公司连续管作业技术体系。该体系包括产业链、生产服务保障体系和技术培训体系, 基本建立了标准规范体系。公司连续管作业专业化队伍由 10 支增加到 30 支, 工作量年均递增 40%, 制造并推广连续管作业机 50余台套、作业工具 500 多套、连续管 9000 余吨, 同比进口降低成本 20%以上, 节约购置成本 5 亿元。在推广自主设备的同时, 还修复、盘活了前期引进的老设备 20 多台套, 节省了投资, 也促进了规模增长。四是发展形成了水平井压裂、钻磨等高端作业技术。这些技术为页岩气和致密油等非常规油气水平井开发提供了技术支持。连续拖动一天可
20、压裂 48 段, 连续管作业的最大水平段长度达 2100m, 单井钻塞数量达 24 个。为解决四川页岩气开发的生产急需, 川庆钻探、长城钻探等单位依托推广专项精心组织示范推广, 2014 年作业近 200 井次, 克服了水平段长、作业条件复杂, 地貌和道路条件恶劣等问题, 成为集团公司连续管水平井作业技术应用最好的区域。五是区域示范成效显著。作为推广专项唯一的油田参加单位, 青海连续管作业在专项推广期间以年增 100 井次快速发展, 在各油气田企业中一枝独秀1, 2014 年作业 470 多井次, 占集团公司总量的约 1/4, 单机单队年工作量最高达245 井次, 达到国际领先水平。青海油田规
21、模应用后增效明显, 1 台连续管作业机的效率和效益相当于 4 台常规修井机。其中, 应用连续管新井通洗井一体化工艺, 使单井作业时间由 4.5d 缩短到 0.5d, 成本由 7.38 万元减少到 2.5 万元;连续管低压气井氮气泡沫冲砂工艺使单井作业时间由 5d 缩短到 1d, 成本由 53.2万元减少到 10 万元。长庆油田速度管柱成为支撑低压低产气井稳产的重要技术之一, 推广应用 310 口井, 累计增产气量 6.8510m, 单井成本比应用初期降低一半。六是形成了“专项推广模式”。将专项推广作为资源和工作平台, 充分发挥集团公司整体优势。由集团公司科技管理部、规划计划部、财务部、物资采购
22、部等总部机关统筹协调, 集中政策支持和行政推动措施;由勘探与生产分公司、工程技术分公司等专业公司指导, 将推广任务纳入生产运行计划和生产管理;采用科技专项管理模式和资金支持, 让技术支撑单位、油气田企业、工程技术服务企业形成合力, 实现连续管作业技术推广应用的全产业链的互动完善, 共同完成了预期推广任务。集团公司专项推广集中了内部优势产品、自主创新产品等政策制度, 加大政策支持的力度和集中度, 通过投资计划安排、集中采购管控和示范设备资金支持、示范队伍建设支持等措施, 扶持科研成果的转化和自主产业、自主服务能力的发展;充分发挥专项推广的平台作用, 加强技术交流和实施协调, 形成基于现场需求研发
23、定制化产品和技术、结合区域特点打造服务模式和服务队伍的运行机制, 高效实现了连续管作业技术的完善配套, 促进了技术服务能力的快速提升和生产示范应用。3 持续推广的必要性与下一步推广目标前期推广的重点在工程技术企业, 油田企业只有青海一家, 总体来说, 集团公司连续管技术应用规模还不大, 仍处于培育阶段。到 2014 年底, 集团公司连续管设备累计 92 台套 (含停用待修的老设备和未启用的新到设备) , 只有斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯三大公司在役设备总量的约 10%;集团公司当年作业量不足 2000 井次, 仅占公司国内井下作业量的 1.4%。相比青海油田的快速发展, 大庆、长庆等集团公司主
24、体油田的发展相对缓慢。长庆从 2009 年开始应用连续管速度管柱技术, 但 2014 年作业还不到 100 井次;大庆从 2007 年起开展了多项连续管作业工艺, 但 2014 年各项连续管作业合计仅 50 多井次。今后要进一步提升应用规模, 引入大庆、长庆等油田企业, 利用“专项推广模式”加大推广力度。为推广青海连续管技术快速发展的经验, 在大庆、长庆、新疆等油田开展了针对性工艺的先导试验, 展示了很好的技术经济应用前景。 (1) 大庆油田 2015年开展的电泵采油井、电潜螺杆泵采油井、注水井和套管井 4 类井的连续管快速修井先导试验表明, 同比常规修井机作业, 连续管快速修井技术效率提高
25、6倍、用工减少 80%、成本节省 40%。据统计, 大庆油田适合连续管作业的年工作量 5700 井次以上, 应加快提升应用规模。 (2) 长庆油田连续管速度管柱工艺技术拓展试验取得重要进展, 应用从老井拓展到新井, 从直井拓展到水平井, 下一步准备应用到含 H2S 井。速度管柱具有排液连续、单井日增产气量高的优势2, 新井内直接用连续管投产更能显著降低综合成本。截至 2015 年, 长庆投产的 1 万多口气井中 45%产量小于 5000m/d, 存在不同程度的积液, 主要依靠排水采气工艺维持生产, 需要扩大推广速度管柱排水采气技术。 (3) 新疆油田连续管压裂酸化与测井测试试验取得重大突破。在
26、 7 个低产低能区块实施 35 口井连续管压裂, 平均日产 5.49t, 是常规压裂 (平均日产 0.59t) 的 9.2 倍;在风城油田稠油 SAGD 井区开展拖动酸化解堵等试验, 单井循环预热时间缩短 87d, 缩短了 1/3, 效果明显。据统计, 新疆油田每年老井压裂 400 多井次, 目前有稠油井 21600 多口, 在风城超稠油部署 SAGD 井 260 多对, 亟须推广连续管技术形成一套成熟有效的低产低能井增产作业方式。“专项推广模式”有利于充分发挥公司整体优势, 打造技术交流和合作的平台, 加快推广应用进程, 引导和推动井下作业方式由低端“劳务型”向“专业化技术服务型”转变, 实
27、现提质增效、提高自动化水平、降低劳动强度和安全风险。前期专项实施和针对性工艺先导试验表明, 连续管作业技术对大幅度提升井下作业能力、水平、效率, 控制并缩减作业队伍规模、减少用工和降低综合成本有着不可替代的作用, 已经展示了很好的潜力与前景。为进一步发挥连续管作业技术优势、助力井下作业方式转变, 降本增效应对低油价, 为公司稳健发展做贡献, 继续设立专项持续支持其规模化示范应用, 实现规模效益意义重大。二期连续管作业技术专项推广总体上要实现专业化、领域化和常规化的“三化”目标, 即连续管作业技术与队伍要进一步实现专业化建设;连续管作业技术要在一些特殊生产作业领域成为主体技术, 创造其技术市场价
28、值;连续管作业技术要从复杂作业和“高端”作业拓展到常规作业领域, 实现常规化。二期推广专项重点推进大庆油田连续管快速修井技术和长庆油田连续管速度管柱技术实现规模应用, 持续拓展连续管技术在试油、测试和测井等领域的示范应用, 扩大水平井连续管压裂等高端作业技术的应用规模, 实现队伍专业化、装备定制化和全生命周期标准化服务, 促进安全、高效作业和清洁生产。专项实施预计示范推广应用 4500 井次以上, 配套推广连续管作业装备 25 台套以上、工具与专用装置 500 套以上、连续管材 15000t 以上, 升级改造作业机 9 台套以上, 制修订标准规范规程 30 项以上, 培育 6 种以上专业化队伍
29、标准化模式。通过示范、配套完善和应用推广, 提升应用规模、扩大应用范围、拓展应用工艺, 促进油公司大幅提速提效、降低成本, 提升油气田作业的安全性和环保水平;大幅提升工程技术服务能力水平和市场竞争力, 改善井下作业队伍结构、优化产业队伍, 整体上带动集团公司作业技术与产业升级, 为集团公司转变井下作业方式、实现降本增效, 提供有力的技术支撑。4 展望与建议分析国外连续管技术发展与应用历程可以看出, 技术发展和生产需求是推动连续管技术应用规模持续增长的动力, 而市场规模和效益则控制着应用规模增长的限度。集团公司井下作业工作量巨大, 年工作量超过 14 万井次, 其中小修约11 万井次占 80%多
30、, 压裂约 1.4 万井次占 10%。采用常规油管作业存在劳动强度大、施工时间长 (平均单井施工 45d) 、难以实现带压作业 (带压施工成本高, 压井施工带来地层和环境污染, 注水井放压损失地层能量、增加污水处理量) 等问题, 在低油价和安全、环保要求愈加严苛的背景下, 利用连续管技术转变井下作业方式、实现降本增效, 具有极重要的意义, 市场前景广阔。总结前期专项推广取得的经验, 对连续管作业技术的持续推广和今后的发展提出如下建议:(1) 提高认识, 转变观念。首先, 要认识到连续管作业技术已成为修井与增产作业的重要手段, 代表井下作业技术的发展方向, 加大应用与推广是必然趋势;其次, 要转
31、变将连续管作业技术作为特种作业技术的观念, 要将其作为专业化的日常作业手段来使用, 在生产组织和施工设计中提前考虑, 而不是仅仅作为处理意外情况、解决生产难题的应急措施, 切实促进规模应用。同时, 要转变只盯住单项工艺过程将连续管作业与常规作业进行成本对比的观念, 要关注综合效益, 从全井、全工序对比乃至设备与人员组织、开发与作业方式改变等更全面的角度去评价, 要从行业发展的高度认识连续管技术对于降本增效、安全生产、清洁生产的意义。(2) 充分认识连续管技术的特点和优势, 转变作业理念。连续管技术不是简单地解决了无需逐根连接螺纹的问题, 也不仅仅是设备自动化程度高、起下速度快, 要重视作业的“
32、一体化”思维, 逐步形成过油管作业、不动管柱与带压作业、连续拖动、连续循环等连续管作业理念, 真正发挥连续管技术的优势, 促进作业方式的转变。(3) 重视专用化配套。在连续管设备选型方面, 要改变一套设备打遍天下、片面求高求全的观念, 要结合具体应用条件选择最适用的设备配置, 用专用化的思路提升性价比和效率, 以规模应用求效益;同时, 要结合工艺和工作参数, 匹配专用泵源等配套装置, 配备专用工具和用具, 并形成必要的规程。(4) 重视连续管技术在常规作业中的应用。连续管在全球用于钻磨、压裂的工作量增长很快, 国内连续管技术的研究、推广也在这些领域有很大进展并取得显著成效, 但国际上连续管作业
33、的工作量中 60%以上为常规作业, 而集团公司井下作业工作量中 80%为常规小修作业, 前期先导性试验表明连续管用于小修作业快速修井有良好的应用前景。因此, 我们不仅要重视连续管钻磨、压裂技术的研究与应用, 更要重视连续管在常规作业中的应用, 要研究如何尽快通过专用化、标准化、专业化等方面的工作, 形成规模效应, 获取规模效益。(5) 继续发挥“专项推广”的平台作用。专项推广应作为一项新技术推广的重大创新性措施持续实施, 加快集团公司重大科技成果推广应用的进程。参考文献1赵明, 石林, 谭多鸿, 等.青海油田连续管作业技术推广应用的启示J.石油科技论坛, 2014, 33 (2) :18-22
34、.Zhao Ming, Shi Lin, Tan Duohong, et al.Promote application of coiled tubing unit technology in Qinghai oilfieldJ.Oil Forum, 2014, 33 (2) :18-22. 2赵彬彬, 许学刚, 白晓弘, 等.低成本速度管柱排水采气技术探讨J.石油机械, 2013, 41 (2) :84-86.Zhao Binbin, Xu Xuegang, Bai Xiaohong, et al.Discussion of the drainage gas recovery technology for low-cost velocity stringJ.China Petroleum Machinery, 2013, 41 (2) :84-86.
