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【中国石油报专版】“油气之手”向更深层进军
打印 2021-08-20 17:42 字体: [大] [中] [小]

今天出版的《中国石油报》以《科技●创新》专版形式,对宝鸡钢管持续推进连续管业务科技创新步伐,紧跟油气田勘探开发需求,推动新品研发、满足市场急需,保障国家能源安全、助力集团公司增储上产进行了报道。详情如下——

中国石油报专版


编者按:

8月10日,宝鸡钢管公司自主研制的CT150钢级连续管,顺利通过了国家石油管材质量监督检验中心的检测。这是迄今全球强度级别最高的连续管。

作为油气勘探开发领域的特殊下井工具,连续管具有作业快、成本低、效率高、地层伤害少、可重复利用等独特优势,主要用于修井、测井、钻井、完井、集输等作业,被誉为万能作业机的“油气之手”,是近年来国际石油钻采业的热点领域,也是我国石油制管业技术创新的重点课题。连续管产品向更高钢级迈进、连续管作业装备和技术的发展,会带来哪些生产方式的变革?会对我国勘探开发带来哪些促进作用?

紧盯前沿技术,助力油气勘探开发向深层挺进

近年来,为保证国家能源安全,中国石油立足国内不断加大油气勘探开发力度。由于国内地质情况复杂,资源禀赋差,低压、低渗、薄层、稠油储量比重不断增加,深层、深海和页岩油气、致密油气、煤层气等油气藏成为勘探开发的主攻方向。开发深层、非常规油气资源,需要通过新技术、新工艺应用来提高油气资源的开发效率和采收率。

连续管是一种无螺纹接头、单根长度达几千米并可反复弯曲、实现多次塑性变形的新型石油管材,可在小井眼井、水平井、定向井中方便快捷地解决许多常规作业中的工程技术难题。在北美,连续管已成为油田作业必不可少的先进装备。

上世纪70年代,我国就引进了首台连续管作业车,但受限于当时的材料技术,连续管性能不够理想,加上制管技术被国外垄断,不仅价格高昂,而且还得提前半年订货,导致国内连续管的应用一度迟滞不前。

制管经验丰富的宝鸡钢管公司,紧盯连续管前沿技术,及时开展研究。“连续管在作业中要反复弯曲变形,并承受井下高温、高压和腐蚀介质、固体流体介质的冲蚀,以及拉、压、扭、弯等复合载荷作用。因此,性能和质量要求高,制造技术难度大。”宝鸡钢管公司首席技术专家毕宗岳说。

2007年初,按照国家“863”计划和中国石油集团重大科技项目规划要求,宝鸡钢管承担起连续管及其检测装备研究这一重大课题,从原材料配方、工艺布局到试制产品、下井试验,开启了艰难的探索之旅。2009年6月24日,亚洲首盘CT80钢级、直径31.8毫米、壁厚3.18毫米、长度7600米的连续管在宝鸡钢管成功下线。我国成为全球第二个掌握连续管关键核心生产技术的国家。

坚持自主创新,推动连续管向更高钢级迈进

国产连续管的研发成功,使同钢级、同规格的进口产品价格下降50%以上,供货周期缩短至2个月。

经过十多年自主创新,宝鸡钢管的连续管产品技术水平不断提高,保障了各大油气田勘探开发对高端连续管的需求,并出口到俄罗斯、阿联酋、乌克兰等10余个国家和地区。

目前,国产连续管在国内市场的占有率超过80%,质量和性能保持国际先进水平。

针对一些油田进入开发中后期,“疑难杂症”井越来越多,老井侧钻、修井等作业量不断增加的实际,宝鸡钢管充分发挥连续管产品优势,助力油田稳产增产。

为解决低压低产气井连续挟液生产的问题,长庆油田采用国产连续管做速度管柱,进行排水采气作业,气井挟液能力提升75%。目前,这项技术已在集团公司1500多口井上推广应用。

钻井技术的进步,推动勘探开发向更深、更复杂地层挺进。对此,宝鸡钢管加大研发力度,一年一个台阶,将连续管产品钢级从CT70提升到CT150,满足了深井、超深井、超长水平井的作业需求,以及多段压裂、钻磨桥塞、高压射孔等作业,并相继推出非金属连续管、耐蚀合金连续管、多通道连续管等新产品,为特殊井况作业提供了利器。

“几千米长的连续管,通过作业机直接入井,省去了传统修井作业中几百根油管逐根挂吊卡、对扣、扶管、上扣等烦琐操作,还可带压作业,修井效率提高80%。”川庆钻探井下作业公司副总工程师卢秀德说。

为进一步降低油气井作业成本,宝鸡钢管积极配合长庆油田采用连续管代替油管完井工艺,通过作业机将“2英寸连续管+井下配套工具”下入气井,并在井口进行悬挂,恢复井口采气树投产,大幅降低了作业成本。

CT110钢级连续管是宝鸡钢管的主力产品,占到高端连续管用量的60%,管柱性能优异。2019年9月,在新疆油田进行了高压超深气井射流疏通管柱、打铅印作业,管柱下井深度超过6800米,最高作业压力48.8兆帕,作业后管体整体状况良好。

以市场为导向,拓展连续管应用范围和领域

随着材料冶金技术的发展和制管技术的创新,连续管产品的性能和质量不断提高,为扩大应用领域奠定了良好基础。

宝鸡钢管结合智慧油田建设开发的覆缆连续管,可直接将动力传送到井下,替代地面抽油机,实现高效节能采油(即无杆举升工艺),并可智能化控制。

为完成井下分层注水等高效作业工艺,宝鸡钢管开发了多通道连续管,一根钢管中有2至4个独立通道,实现井下多工艺作业。这种钢管还可以用于煤炭地下气化、天然气水合物开采等领域。

针对长庆下古气田、西南油气田、塔里木油田等出现井下腐蚀的情况,定制开发了2205、超级18铬等耐蚀合金连续管。同时,配合集团公司二氧化碳驱,专门开发了二氧化碳井下注入连续管。

高分子材料是集团公司炼化与新材料板块的主要产品之一。宝鸡钢管将这种材料制成油田急需的高分子非金属复合连续管,用于地面集输,体现了集团公司“围绕产业链部署创新链,依靠创新链提升价值链”的要求。目前,输水用非金属连续管已批量化应用,输油用非金属连续管研制成功,下一步将重点攻关输气用非金属连续管这一世界级难题。

海洋油气作业是一个特殊的领域。海底管线需要承受外压挤溃、疲劳、海水腐蚀等,这对海洋钻井管材提出了更高的要求。宝鸡钢管正在开发适合海洋作业的钛合金连续管,重量仅为钢制连续管的一半,轻便、耐蚀、使用寿命更长,是未来海洋领域最有发展前景的石油管材。(记者陈青杨宏智)

》》攻关之路

耐蚀合金连续管大幅提高管柱寿命

宝鸡钢管公司坚持科技自立自强目标,推动新品研发,满足市场需求。12年来,已形成了CT70、CT80、CT110、CT130、CT150等系列连续管以及变壁厚连续管等产品。

然而,随着近年来油气勘探朝着“深、低、海、非”领域迈进,常规连续管产品已经不能满足严重的腐蚀工况,抗硫、抗二氧化碳、抗生物腐蚀连续管成为油气开采工具的急需。

在油气开采中,硫化氢、二氧化碳、氯离子等介质腐蚀是造成管材失效的重要原因之一,腐蚀问题也是石油行业一直面临的世界性难题。据统计,世界油气田中大约1/3含有硫化氢气体,而我国四川、长庆、华北、新疆、江汉等油气田都属于含硫油气田。为解决好这一共性难题,保障国家能源安全、助力集团公司增储上产,宝鸡钢管挑起了耐蚀合金连续管研发的重任。

研发项目组依托国家油气管材工程技术研究中心的技术、装备、人才优势,历时3年,攻克了一系列关键技术,建成了国内唯一、行业领先的高腐蚀环境用耐蚀合金管材实验研发平台,致力于不锈钢、钛合金、镍基合金、铝镁合金等材料管材的研发。

在耐蚀合金连续管项目研发中,科研人员采用宝鸡钢管公司自主研发的专用钢带对接、连续不间断管柱成型、国内最大功率的激光焊接、特殊热处理等先进工艺,连续攻克钢带对接、热处理、精密成型、激光焊接等核心工艺难题,实现了焊接接头组织两相比例平衡,减少了焊接接头中金属间化合物、脆性相组织,降低焊缝残余应力和微观硬度,使焊接接头具有良好的力学性能和耐蚀性能。掌握了功率、离焦量、焊接速度等参数对2205不锈钢激光焊的影响规律。2020年8月12日,宝鸡钢管公司为长庆油田定制开发出国内首盘长度4000米、外径31.8毫米、壁厚3毫米的耐蚀合金连续管。

与普通碳钢连续管相比,耐蚀合金连续管具有强度高、韧性好、耐腐蚀、耐高温、疲劳寿命长等优势,抗内、外压力能力高于普通碳钢30%以上,疲劳寿命约为普通碳钢的2倍,在硫化氢和二氧化碳共存油气井环境下腐蚀速率比普通碳钢低10倍以上,成为高腐蚀作业环境下,大幅提高管柱服役寿命、降低井控风险的装备利器。

目前,宝鸡钢管研发的双相不锈钢、奥氏体不锈钢等耐蚀合金连续管产品已在长庆、大庆、吉林等油田腐蚀井况实现批量化应用47口井。(杨宏智)

》》研发历程

2007年,《连续管制造及检测评价技术研究》列入国家“863”计划。

2009年,宝鸡钢管突破5项核心技术,掌握了连续管生产制造的核心技术,建成了亚洲首条连续管生产线,生产出CT80钢级连续管产品。

2010年,连续管作为速度管柱首次在长庆油田成功应用,解决了气井井底积液的问题,延长了气井的稳产时间。

2012年,开发出CT90钢级及变壁厚连续管产品。与同规格、同钢级连续管相比,下入深度提高30%以上,有效减轻了管柱重量,满足了当时我国页岩气井作业需求。

2014年,开发出CT100钢级连续管产品,为超高强度连续管开发奠定基础。

2015年,开发出CT110钢级连续管产品,产品下井深度可达6000米以上,满足了我国页岩气及深层油气开发急需高强度连续管产品的难题。

2018年,开发出完井用连续管产品,满足了长庆“三低”气井全生命周期采气需求;开发出非金属复合连续管产品。

2019年,开发出CT130钢级连续管产品,作业井深可达7000米以上,具有强度高、抗压高、疲劳寿命长等优势。

2020年,开发出2205双相不锈钢连续管产品,在含二氧化硫、二氧化碳、氯离子工况中具有优异的耐腐蚀性,可大幅提高管柱服役寿命,降低井控风险。

2021年,在国际上首次开发出CT150钢级连续管产品,其作业井深可达8000米以上,具有强度高、承压高、寿命长等特点。

》》实践者说

连续管技术应用领域不断拓展

□刘寿军(中国石油工程技术研究院江汉机械研究所副所长)

连续管作业技术具有快速高效、安全便捷等特点,已成为转变井下作业方式和构建数字化智慧化工程技术的重要手段。特别是连续管产品及其设备的国产化,为连续管的规模化应用奠定了坚实的基础。

自2017年以来,工程技术研究院和宝鸡钢管公司,经过持续技术攻关、现场试验,自主研发了3类基本类型8种结构28个型号的连续管作业机,CT70至CT150系列连续管以及抗硫等特殊用途连续管,取得了连续管装备、连续管管材、井下工具与作业工艺等多项具有自主知识产权的技术和成果。研制了修井、储层改造、完井等3类8种典型配置的连续管井下作业工具和五大系列60多种连续管作业工艺,制定了连续管国家标准。

2014年以来,集团公司进行了连续管作业技术专项推广,应用规模大幅提升,由2010年360井次/年增加到2020年5200井次/年,年均递增30%,降低综合成本32%至86%,缩短作业周期38%至82%。尤其是连续管快速修井技术和一体化连续管作业机,单机年作业量最高超过300井次,大幅降低了作业成本,减少人员投入;大管径连续管作业机和连续管储层改造技术成为川渝页岩气、长庆致密油气、玛湖致密油和煤层气等非常规油气经济高效开发不可或缺的技术手段,也是集团公司提质增效和效益发展的工程利器。

当前,连续管技术已经从“贵族技术”变为“平民技术”,由“特殊作业”转变为“日常作业”。连续管作业技术的专项推广,使连续管技术应用范围和应用领域不断拓展,大幅提高了中国石油工程技术的国际竞争力。

提高作业技术保障气井高效完井

□徐迎新(川庆钻探长庆井下技术作业公司工程技术发展研究中心主任)

连续管作业装备与工艺具有体积小、效率高、带压欠平衡、自动化程度高等优点,已经成为长庆油田井下增产稳产的关键装备。

2019年以来,长庆油田每年新增气井1000余口,传统的气井生产管柱完井方式作业风险高、劳动强度大,且带压完井方式单一,受带压作业设备资源有限等因素的影响,完井效率普遍较低,成为制约气田丛式井高效完井的重要因素。

经过多年研究,长庆井下技术作业公司1.5英寸速度管柱完井工艺已实现规模化应用,同时开发出了2英寸连续管气井完井工艺技术,可完全满足苏里格气田高压期井下节流、低压期速度管柱、间歇期柱塞气举的气井全生命周期生产需求。2英寸连续采气管柱完井工艺技术优势主要体现在:可提前介入速度管柱排水采气,提高挟液流速,延长自然连续生产期1.5年左右;井下工具满足高压期井下节流降压生产、低压期速度管排水采气、间歇期柱塞气举的气井全生命周期生产的技术需求;相对常规带压作业下2-3/8英寸油管,完井周期由3天降为1天,实现快速投产;不改变传统采气流程,完井井口为常规采气井口;相对常规完井,15年采气综合成本节约15%,应用前景广阔。

作为连续管装备的核心部件,宝鸡钢管公司生产的连续管,实现了油田应用管径的全覆盖,各项性能参数已优于进口同类产品,在施工现场显示出过硬的质量水平和重复使用性能,已经成为川庆钻探长庆井下公司配套连续管材料首选,在油气田压裂、修井、完井、测井等作业中,发挥了越来越重要的作用。

技术创新促进非常规增储上产

□卢秀德(川庆钻探井下作业公司副总工程师)

川庆井下作业公司连续管技术历经44年沉淀,形成了以超深、长水平段、高井口压力井连续管系列化作业技术等为代表的四大类、15种系列、46项作业技术;研发了以连续管疲劳监测分析软件为核心,集大数据管理、工程设计、施工模拟和后期评价一体化,具有自主知识产权的连续管优化决策管理系统软件;不断刷新着作业纪录并填补多项国内技术空白。

规模化应用的页岩气井连续管通刮洗作业一体化技术,在行业内首先建立了替代钻机的连续管“一趟管”作业模式,由原钻机作业7天降至连续管作业1.5天,效率提升3.5倍,年节约钻机4至5部,为更好实现提质增效创造了有利条件。

连续管在非常规油气藏储层改造中发挥着不可或缺的关键作用,连续管带底封工具找漏和堵漏技术,可实现快速确认井筒漏点并作修复,保障了压裂前井筒的完整性;辅助声幅测井、首段辅助传输射孔等工艺技术,解决了电缆无法作业的难题;能够在压裂期间发生套变的复杂条件下开展连续管下桥塞、冲砂解堵、落鱼打捞、传输射孔、携带多臂测井仪测井径以及其他异常情况带压处置等技术,为继续完成全井压裂改造提供重要保障;压后带磨铣工具钻磨桥塞,为保障井筒完整性提供支持;在生产测试期间带测井工具进行产气剖面测试,分析产能贡献,为后续井压裂方案的制定提供决策指导。

川渝地区常规气具有典型的“三高”特征。而近年快速开发的非常规气则在向深层和长水平段发展,宝鸡钢管研发的超高强度高端连续管为此提供了重要装备支撑。川庆井下作业公司将不断创新技术发展,为川渝地区油气高效勘探开发提供强有力的技术支撑。

2021-08-20 来源: 责任编辑: