连续油管采油技术的概况、应用与现状分析

本文概述了连续油管技术的发展过程,描述了连续油管作业技术在油田中的应用情况,并针对国内连续油管作业技术现状提出了建议。     

连续油管注入头管-块配合研究

连续油管注入头是连续管作业设备中操控连续油管下入和上提的重要装置,连续油管和摩擦块配合直接影响连续油管的工作性能与寿命,也决定着两者之间的夹持可靠性,直接影响到连续油管作业设备的安全。从连续油管作业设备中摩擦块与连续油管之间的接触工况入手,以11/2英寸连续油管设备注入头为对象,研究管-块接触时的受力状态,借助有限元分析软件,建立有限元分析模型并进行模型的参数化设计,通过对不同组合的管-块配合模型进行分析,求得连续油管-摩擦块之间的最优配合。     

连续油管作业的数字孪生及其下入性

连续油管是油气行业的重要工具,实际作业下入过程的存在与传动理论分析结果差异较大,倒是现场作业面临多次下入,造成连续油管的安全隐患。针对其下入性问题,提出了连续油管的数字化模型,建立了下入过程的接触状态算法、载荷分析物理模型,对下入的全过程进行同步孪生,实现了对下入连续油管实时计算的管柱承载状态与强度校核,以及对连续油管下入性的全过程分析。结果表明：连续油管下入过程中的接触状态随下入深度实时变化,管径比和摩擦系数是下入过程自锁判定的显著影响因素。本研究所提出的分析方法可有效服务于连续油管现场作业以及实时作业安全评估,并为连续油管的使用寿命分析提供重要依据。     

基于摩擦阻力系数的卡瓦闸板对连续油管夹持特性影响分析

针对连续油管作业过程中卡瓦闸板防喷器对其夹持时造成的划伤、缩颈并降低其使用寿命的问题,提出连续油管与卡瓦闸板之间摩擦阻力系数对其相互作用的影响。建立了卡瓦闸板夹持连续油管三维物理模型,基于弹塑性力学理论建立起其计算模型,以Ramberg-Osgood弹塑性模型为基础,采用数值模拟的手段分析了多种工况下不同摩擦阻力系数对连续油管最大Mises应力、轴向位移以及接触应力的影响。研究表明:适当增加摩擦阻力系数有利于减小连续油管上的应力集中,也有助于限制轴向位移避免划伤连续油管和造成卡瓦闸板崩齿,同时提高卡瓦闸板对连续油管的夹持效果。最终以屈服强度为指标,结合连续油管轴向位移量趋势变化给出摩擦阻力系数安全区间为0.4～0.6,旨在为连续油管安全作业提供参考。     

连续油管在增产技术中的应用

连续油管作业技术与装备是一项具有巨大潜力和生命力的实用性技术。目前,该项技术的应用日趋活跃,备受关注。本文结合连续油管的特点,介绍了连续油管作业机的结构,重点研究了连续油管在增产作业方面的应用技术,以及配套设备的应用。     

连续油管的工作能力计算

连续油管的刚度小 ,在承受纵向压力载荷时易发生正弦形、螺旋形弯曲 (失稳 ) ,因而难以承受有效的压力载荷 .讨论了连续油管在受压缩载荷时发生正弦和螺旋形弯曲的条件 ;建立了任意井眼轨迹时连续油管受力模型 ,提出了起升、下放作业时的力边界条件 ,从而可以确定连续油管的作业能力 .它包括是否可以下达预定井底并以期望的作业力进行作业 ,确定连续油管各点的受力大小和方向以判断该作业是否安全 .如果靠简单下放连续油管在井底不能实现预定作业力 ,则应使用加力器并在连续油管内部打压 ,采用迭代法求解 .同时 ,给出了简单下放和下放打压的计算实例 ,结果与实际工作相吻合     

复杂载荷耦合协作对连续油管极限承载能力的影响研究

针对连续油管在作业过程极易发生自锁、承受高内压等极限工作载荷,且在该极限载荷下极易失效的问题,以经典塑性极限载荷力学模型为基础,基于CAE技术,建立连续油管数值计算模型;并利用实验结果验证数值计算结果的可行性。利用已验证的计算模型研究1(1/4)″和2(3/8)″型号的连续油管在拉伸载荷、弯矩载荷、内压和挤压载荷下的承载能力。研究表明,在上述四种载荷中,得出内压和弯矩载荷是造成连续油管失效的主控载荷。根据计算结果,推荐了连续油管正常服役的载荷范围;并给出了不同载荷的极限载荷值。研究拉伸载荷、弯矩载荷、内压和挤压载荷对连续油管承载能力的影响,可有效避免连续油管提前发生失效和提高连续油管使用寿命。     

基于摩擦系数的连续油管钻桥塞力学特性研究

为明确摩擦系数对连续油管水平井最大钻塞深度的影响,对直井段采用软杆模型,弯曲井段采用刚杆模型,结合屈曲状态分析,设计了连续油管临界锁死判别准则,实现了不同摩擦系数情况下连续油管底部保持一定钻压的最大下入深度计算。研究结果表明:连续油管的屈曲一般发生在垂直井段。增加连续油管最大钻塞深度的有效办法是减小摩擦系数和减小底部钻压;同时会减小螺旋屈曲程度,但会一定程度上增加注入头载荷。研究内容和研究结果对连续油管钻塞作业提供一定的理论参考。     

连续油管在水平井中的稳定性分析

考虑端部约束条件,建立了连续油管在水平井中的稳定性方程。用差分法求解个这方程,得到了连续油管的临界失稳载荷。讨论了井斜角,环空间隙,管柱长度和摩擦系数对连续油管在水平井中稳定性的影响。在水平井眼中,随着连续油管长度的增加,其临界失稳载荷趋于一个常数。     

连续油管压裂技术进展(英文)

常规过螺纹链接油管压裂技术在准确压裂定位、多层段隔离、裂缝有效封隔以及作业程序上存在局限.这里介绍了三种过连续油管压裂新工艺,并对各压裂工艺作用机理、工艺特征、存在的问题和局限性、今后发展中亟需解决的难点以及发展趋势进行了综述及探讨.与常规压裂工艺相比,连续油管压裂技术更加适应于不同类型油气藏增产改造的需要.在连续油管压裂现场应用过程中,配套连续油管井下工具、压裂液体系、压裂施工设计以及选井选层是确保工艺成功的关键;连续油管装备及可靠性依然是降低井下作业风险,减少作业失败的焦点.连续油管压裂技术潜力巨大,应当得到进一步应用与加强,以逐渐取代常规压裂技术.     

连续管注入头与滚筒液压系统的耦合动力学

连续管作业时,连续管上的张力与滚筒和注入头的运动状态有关。利用有限元研究了在滚筒和导向器之间连续管的张力与松弛度之间的关系,并拟合成函数关系式。然后建立了连续管注入头与滚筒液压系统的耦合动力学模型。研究发现：在匀速运动时,滚筒液压系统的溢流压力能控制连续管上张力的大小;但运动状态快速变化时,张力会产生波动。波动的幅度和波动的频率与滚筒及滚筒上卷绕的连续管的转动惯量有关：当滚筒上卷绕大部分连续管时,快速操纵连续管注入和起升速度手柄将造成较大张力波动,引起张力过小或过载;当滚筒上卷绕很少连续管时,快速操纵连续管注入和起升速度手柄将产生某个频率的张力振动,极有可能引起连续管的共振。     

环空加砂压裂管柱流体压降分析及现场应用

连续油管(CT)水力喷射压裂技术是提高低渗透油藏开发效率的一种重要手段。选择压裂作业连续油管时需要考虑连续油管及套管的强度及尺寸,不仅要保证压裂施工作业过程中管柱结构安全可靠,而且还要保证压裂施工中高压力、大排量要求。环空喷射压裂作业就是为了满足现场施工大排量而采取的一种有效措施,然而,增大环空排量会增加环空流体摩阻压降,摩阻压降又会直接影响地面设备选择、以及井下压裂作业成功与否。因此,针对连续油管水力喷射压裂环空流的流动特点,通过理论分析及现场数据回归的方法开展连续油管环空喷砂压裂环空流体压降分析,主要研究内容包括:连续油管偏心、流体流变参数对压裂液环空流压降规律研究。分析结果表明:连续油管偏心降低了环空流体摩阻压降,且影响明显;流变指数及压裂管柱尺寸增加,油套环空流体摩阻压降增加;压裂液环空流压降为清水压降的36%,根据校正Gallego F理论模型可以准确预测压裂液环空流压降梯度变化规律。研究成果可为连续油管环空压裂施工及设计提供理论指导。     

缺陷对连续油管极限承载能力影响分析

针对含有缺陷连续油管作业过程中极易发生卡断或拉断等事故,根据现场使用后的连续油管缺陷情况,把缺陷形状归为方形、球形和椭球形三种缺陷,并开展拉伸内压复合载荷工况下连续油管承载能力的研究。对比分析不同尺寸不同形状下含缺陷连续油管应力分布规律,在此基础上绘制轴向载荷(n=N/N_0)与内压载荷(p=P/P_0)包络线,通过现场数据直接判断连续油管是否在安全工作范围。通过有限元计算结果与API5C5标准计算结果验证有限元法的有效性和精确性。在此基础上开发含缺陷连续油管安全评估软件,获得不同型号不同缺陷形状情况下轴向载荷与内压载荷的包络线,为油田现场连续油管安全施工提供保障。     

连续油管作业过程中的张力与控制

连续油管作业过程中,经历了多次拉直和弯曲,产生弹性或塑性变形。应用力学分析方法求解连续油管在滚筒上缠绕或释放时,其截面弯矩、轴力、张力和滚筒扭矩,并应用实例计算,求证了滚筒恒扭矩驱动模式,连续油管在同一缠绕层半径时恒定张力模式。研究结论对连续管滚筒控制设计和工程应用有较好的指导意义。     

轴向载荷作用下连续管的抗内压/外挤分析

根据连续管在井下的应力状态,考虑轴向载荷,应用弹性失稳理论和von Mises屈服准则,对理想圆截面管进行抗内压分析,得出连续管的破裂压力.建立椭圆截面管的挤毁压力数学模型;运用有限元软件对连续管的挤毁压力进行计算机模拟分析;并对挤毁压力数学模型和有限元分析结果进行比较,二者吻合.     

连续管疲劳试验装置研制和实物试验研究

为了能比较真实地模拟连续管在实际作业工况条件下,即在弯曲和内压联合作用下的疲劳寿命,研制出了一套专门用来进行连续管低周疲劳寿命的实物试验装备。该装置可以在0￣70MPa的内压条件下测试直径范围为12.7￣88.9mm的连续管的疲劳寿命。通过对直径和壁厚为38.1mm×3.2mm的CT-80连续管进行初步实物试验,获得了连续管疲劳寿命(循环次数)与内压的关系曲线、连续管循环次数与胀径关系的曲线、连续管循环次数与椭圆度的关系曲线以及连续管循环次数与壁厚的关系曲线。实物试验结果与国际先进的软件预测结果一致。