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1、连续油管培训资料连续油管培训资料1目目 录录一、连续油管设备.2二、HS80 型连续油管.30三、连续油管作业安全操作规范.36四、连续油管作业技术规程.47五、车载式连续油管设备操作规程.56六、提高连续油管井控安全的新规程.62七、控制管串疲劳延长连续油管使用寿命.68八、液压传动.712一、连续油管设备一、连续油管设备1.11.1 连续油管技术发展综述连续油管技术发展综述连续油管起源于二次世界大战期间的海底管线工程，自 60 年代初，连续油管作业技术开始在石油工业中应用。现代科学技术的发展，有利地推动了连续油管作业技术的发展与进步，经过近半个世纪的不懈努力，到 90 年代，连续油管作业装
2、置被誉为“万能作业”设备，广泛应用于油气田修井、钻井、完井、测井等作业，在油气田勘探与开展中发挥着越来越重要的作用。综观世界连续油管作业技术的发展已经历了三个大的发展阶段：从 60 年代到 70 年代，为连续油管技术的产生与探索阶段。由于连续油管本身的强度及技术的不完善性，作业事故频繁发生，安全可靠性差，仅用来进行洗井、打捞等简单的修井作业；80 年代是连续油管技术发生重大转折的关键时期。连续油管制造工艺的重大革新，使得连续油管工作性能从根本上得以改善，给连续油管技术重新注人了生命力，并扩大了其应用范围；90 年代可以说是连续油管作业技术成熟的年代。工艺技术的改进与完善，特别是连续油管作业井下
3、工具的研制，有利地促进了该技术向更广泛的应用领域扩展。随着各个领域内的研究与技术进步，以及人们对连续油管认识程度的提高，连续油管作业作为一种相对较为新颖的油气井作业方式，设备数量和应用范围不断呈增加趋势。根据斯仑贝谢及道维尔公司 1993 年统计结果，1992 年在世界上有 533 套连续油管作业设3备，其中南美 245 套、欧洲 90 套、北美 59 套、远东 54 套、中东55 套、非州 30 套。1993 年增加到 561 套，约增加 5。另据初步估计，连续油管的销售量在 1992 年到 1993 年期间上升了 21。据不完全资料统计表明，目前我国已有 15 台以上的连续油管设备，主要用
4、于修井作业。与常规作业方式相比，连续油管作业具有节约成本、简单省时、安全可靠等优点，目前已广泛应用于油田修井、钻井、完井、测井、增产作业等。利用连续油管作业装置，可以大大减小钻机费用和作业时间，与传统的修井作业相比，可节省 5070的费用。连续油管与传统的接头油管柱相比具有节省起下作业管柱的时间、消除上卸单根的繁重劳动、连续灵活地向井下循环工作液、能减小地层伤害和安全可靠、利润高、用途更广等优点。连续油管目前的绝大多数应用主要是修井和挤水泥作业。连续油管用于修井时，一半以上用于洗井，包括除砂、除垢、清蜡及清除有机沉淀物等，在此方面的应用，连续油管具有显著的特点。1.21.2 连续油管及设备发展
5、简况连续油管及设备发展简况现代连续油管工业的起源可追溯到 1944 年 6 月，于二战期间“诺曼底登陆”之前进行的跨越英吉利海峡的海底管线工程(PLUTO)，总共在海峡内铺设了 23 条管线，用于为同盟国部队解放欧洲被占领土的战斗提供能源。管线的内径为76.20 mm(3in)，预先制成约长1 219.2 m 小段，通过焊接对接在一直起并卷绕在直径为 12.2 m 的轮毂上，用浮筒支撑浮在海面上，由海底电缆敷设船拖曳运送。23 条4管线中有 17 条长 30 英里，其余 6 条长 70 英里。远在 40 年代末，有关连续油管或电缆的作业许多发明就已申请专利，并且利用连续的外包金属线尼龙软管进行
6、钻井的思路也已申请专利。直到 50 年代，这些专利才被批准。在当时有关这种装置的制造和应用情况尚无记载。现代连续油管注人头的设计可追溯到 60 年代初，美国的Bowen 公司研制了一种垂直反向旋转的链条牵引装置，称为 AN Bra18A 天线传送系统，为潜水艇下潜时使雷达天线伸出海面而设计的。该系统能够在水下 182.88 m 深度处展开直径为15.875 mm(58 in)聚乙烯压缩成形的黄铜线，在链条间安放有纤维再增强酚鞍形卡块，卡块开口与天线外轮廓相匹配，以便于卡紧天线，天线卷筒安放在注入头下面，以便天线的展开与回收。该系统的基本设计原理为 Bowen 公司连续油管注入头系统的建立提供了
7、技术设计思路。1962 年，California 石油公司与 Bowen 工具公司研制出了第一台试验样机，叫“连续油管轻便修井机” ，用于墨西哥湾岸区油井的冲洗砂堵试验，这种原始的“Unit No.1”注人头设计采用垂直反向旋转链条驱动系统，当时所用连续油管外径为33.40 mm(1.315in)。可承受的地面载荷达 13608 kg，滚筒筒芯直径为 2.743 m，滚筒上装有旋转接头以保证在整个修井过程中能够连续向井下泵送液体。滚筒上能够装载 15.24 m 厚的连续管线，总长可达 4572m。从 1963 年中期到 1964 年，在美国南路易斯安那州陆上及海上油5井进行了多次清砂和井下安全
8、阀打捞试验。当时 California 石油公司提供给路易斯安那州的设备叫“卷管” ，在以后几年内，利用该设备以及33.40 mm 连续油管多次成功地进行了同心修井作业。在 1964 年，Brown 石油工具公司与 ESSO 公司在原有注入系统基础上加以改进，提出了新的连续油管注入系统。根据新设计思路，要求连续油管沿着一个三角槽轮运动，并用弧形链滚机构固定。将弧形链滚与鞍形卡块锻制在一起，和 Bowen 链条相似，将油管卡紧在滚轮上。注入机构固定在一个轻便的液压支架上，并通过支架将链条驱动机构悬挂在井眼正上方。这种装置设计用于操纵19 .05 mm(3/4in)的连续油管，并在陆上和海上冲砂作
9、业中服务了许多年。1987 年，Brown 公司推出一种比 Bowen 公司原有注人头尺寸小的注入系统，用于操纵12.7 mm(1/2in)的连续油管，并租借给NOWSCO 公司进行用氮气洗井作业。由于此项作业功能的实现，NOWSCO 公司与 Bowen 公司签定合同，研制 12 台“5M”连续油管装置，用于操作 2267 kg 的12.7 mm 连续油管。在 1968 年末，Bowen 公司研制出“8M”连续油管注入头，设计用于起下重3631.3kg 的19.05mm 连续油管柱。从 60 年代末到 70 年代初，Bowen 公司和 Brown 公司都对各自的连续油管装置进行了许多改进。当时
10、现场应用的连续油管外径已达25 4 mm(1in)。70 年代初，石油天然气工业应用各种连续油管作业装置的数量迅速增加，约有 200 多台连续油管作业机应用于世界各地，进行洗井和氮气举升作业。这一阶段是连续油管发展与探6索阶段，当时所用的连续油管直径较小，主要用于浅井的作业。连续油管所用材料为屈服强度为 344.7 MPa 的高强度低合金钢，由钢带滚轧直焊缝焊接而成，管段长为 76.2m。在 70 年代初，随着连续油管作业扩展到深井、以及作业要求更高的井中时，由于管材强度低、对接焊缝多，连续油管不能承受深井作业时的压力及拉力载荷，连续油管焊缝破坏、落井事故明显增多，同时作业中发生的机械故障也很
11、频繁，连续油管作业成功率低、可靠性与安全性差的名声一直伴随连续油管发展许多年。到 70 年代末，另外几家连续油管制造公司 UniFlex 公司、Hydra Rig 公司及 Otis 工程公司都提出了类似于 Bowen 公司的注入头设计系统。1975 年，UniFlex 的注人头设计改进了原先的鞍形卡块链条系统，并增加了电机驱动功能。Uni-Flex 的注入头的几项功能对于以后的大多数公司都有重要影响，然而到 1978 年，所有Uni-Flex 和 Brown 公司类似结构的连续油管注人系统都停止使用。70 年代末到 80 年代初，美国几家公司如 Bowen 公司、Hydra Rig 公司及 O
12、tis 工程公司对于连续油管作业机的设计与维护程序进行了大量的改进，成功地改善了地面施工设备的性能及可靠性，显著降低了设备损坏率。尽管地面设备的改进增加了连续油管作业的可靠性，但重大改进在于连续油管新的加工工艺及质量控制技术的引入。1979 年到 1978 年，美国两家主要的连续油管制造商对连续油管的制造工艺进行了重大改进，使钢带长度由原来的 76.2 m 提高到 457.8m，使对焊接缝减少了六分之五，并在钢带滚轧、焊接成管7后进行消除应力集中的热处理，提高了连续油管的使用性能，并于1978 年开发出了31.75 mm(11/4in)的连续油管。80 年代是连续油管工艺的转折点1980 年美
13、国的 Southwestern Pipe Inc公司首先引入屈服强度为 482.58MPa 的高强度低合金钢用于滚轧连续管，1983 年 Qaulity Tubing Inc开始采用日本的 914.4m的卷钢板，使连续油管的对接焊缝减小了一半。80 年代后期，该公司又改进了管柱焊接工艺，简化掉了管端对焊工序，首先用斜焊缝技术将钢带连接成长钢带，然后滚轧成整根的连续管，从而分散了焊接影响区，提高了连续油管的疲劳强度和使用寿命。1985 年，一种新型注入头研制成功，用于控制 2590.8m 长的19.05mm(3/4in)连续油管进行操作，注人头应用了与 Brown 注入头相似的大型槽状驱动轮牵引
14、油管进行起下作业，但它用滚轮替代了弧形链轮驱动系统，这种重大的改进便于更大尺寸连续油管的使用及作业能力的提高。80 年代连续油管管材和制造工艺的改善以及设备的改进，使大直径连续油管使用成为可能，连续油管技术进入了新的作业领域。80 年代后期，38.1mm(11/2in)和44.45mm(13/4in)连续油管制造成功。1990 年，第一根50.8mm(2in)连续油管用于完井中，1 992 年1 月，60.325 mm(23/8in)连续油管问世，1992 年秋,首条88.9 mm(31/2in)的连续油管在墨西哥湾用作出油管道，1993 年 3 月，在阿拉斯加的北坡探井测试时采用了88 .9 mm(31/2in)的连续油管，114.3 mm(41/2in)连续油管于 1994 年开发。从 1992 年到 1993 年，8连续油管作业装置由 533 台上升到 561 台，增加了 5。同时连续油管的销售量提高了 21。1992 年是连续油管工业 30 周年纪念日，它标志着连续油管技术走向成熟的开端，其应用正在不断向横向和纵深发展。伴随连续油管作业井下工具的竞相问世，到目前，连续油管作业作为一项省时、省钱、安全可靠的先进技术，广泛应用于世界油田的勘探与开发技术服务中。1.31.3
