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  5月17日,连续管技术与装备团队在历时4个月的技术攻关之后,初步确定了深水海底连续管作业装备总体设计方案。这是工程技术研究院江汉机械研究所(简称江汉所)致力于连续管技术研发的第15个年头。

  近年来,连续管技术与装备的应用不断走向深层、超深层、非常规、新能源、深海等多个领域,作业量和作业效果日趋显著。因其具有污染小、占地面积少、可带压作业等特色优势,连续管作业机也被誉为“万能作业机”,是油气田勘探开发中不可或缺的工程利器,已成为集团公司提质增效的有力抓手。

  自主创新 填补国内技术空白

  自1962年第一台连续管作业机问世以来,连续管技术以其安全、环保、高效的优点脱颖而出,快速发展,广泛应用于国内外油田各作业领域。直至2007年,江汉所成功研制了我国首台具有自主知识产权的连续管作业机,打破了国外长期的技术垄断,标志着中国的石油行业真正迈入连续管时代,为油气田工程服务行业走向全球奠定了扎实基础。

  “连续管技术与装备长期依赖进口的局面必须扭转,受制于人的窘境必须彻底改变,其根本出路在于自主创新。”时任江汉所副所长贺会群说。江汉所从20世纪90年代开始跟踪、攻关连续管作业机技术与装备,先后攻克了整机动力与控制技术、注入头、滚筒、井下作业技术等连续管装备设计、制造和应用中的重大技术难题。

  作业机的研制面临着技术难度大、资源少等重重困难,江汉所研发团队发扬艰苦创业、求真务实、无私奉献的精神,通过查资料、跑现场、攻难点、抓细节,研究设计图纸3686张。在样机试制阶段,研发人员和工人吃住在车间,及时解决试制中的各种问题,完成了1.5万余个零部件的加工、组装和调试。样机研制出来后,在大港、辽河、江汉等油田试验期间,科研人员亲自动手安装、操作。

  现场试验并不是一帆风顺,夹持块咬管是一道急需解决的难题。技术人员绞尽脑汁,改进推板结构型式,优化轴承和推板入角,减少冲击,最终解决了这个技术难题。经过几十口井的现场试验,整机测试性能良好,国产连续管作业机实现了从无到有的重大突破。

  持续攻关 打造系列作业装备

  “通过寻找技术的痛点卡点,持续攻关行业难题,现在我们的研发水平从跟跑同行业先进技术到并行,再到部分技术领先,不断突破连续管行业技术新高度,打造了系列优势装备,实现了连续管技术从‘万能’到‘特色’的拓展,从‘贵族化’到‘平民化’的转变,并创下国内多项纪录。”江汉所所长袁进平说道。

  为满足深层、超深层油气田开发需要,江汉所研制了国内第一套2英寸-8000米超深井连续管作业机,解决了我国超深井装备受限问题,得到现场用户好评。为解决川渝地区道路运输受限难题,江汉所创新装备结构型式,开发了国内第一套页岩气专用可后桥转向2英寸-6600米车装连续管作业机,攻克了大管径滚筒缠绕及大载荷注入头技术难点,适应性强、安全性高。为减少操作人员工作量,实现降本增效,江汉所研制了国内第一套自动化连续管作业机,形成了控制系统遇阻停机、恒钻压钻磨自动送进等自适应控制技术。

  通过10多年的技术攻关,江汉所已研制了3类8种结构连续管作业成套装备,形成四大系列90余种工具和5类作业工艺,研制了连续管作业分析软件、塔架、快速安装装置等多类地面配套设施,进一步提升了连续管作业技术综合能力。

  精雕细琢方可开花结果,奋斗不息才能创新不止。多年的技术积累,使得江汉所在连续管采油修井一体化、钻井、高温高压等方面的技术处在国内前列。

   推广应用 实现快速提质增效

  江汉所副所长谭多鸿说:“在集团公司的大力推动下,连续管作业技术与装备得以快速发展,全面提升了作业技术水平,实现井下作业方式革命性转变。”LG680/50型8000米超深井连续管作业机在长庆油田创造了国内连续管水平井作业最深下达深度6835米纪录,追平了国内最长3500米水平段施工作业纪录;LG270/38、LG180/38型连续管作业机在大庆油田年作业量突破300井次,创世界纪录;LG450/50型连续管作业机在川渝页岩气开发中,作业下达最深为6295米,刷新这个地区连续管设备施工井深最深纪录。

  “在技术逐步提高的同时,我们也大力推进知识产权保护、标准制修订等工作,为全面提升自主研发核心竞争力以及行业影响力打下稳固基石。”江汉所副所长刘寿军告诉记者。通过多点布局知识产权,积极实施奖励申报,江汉所研制的LG360/60T型4500米拖装式大管径连续管作业机获集团公司十大工程技术利器的称号,山区专用两车装作业机获2014年中国国际石油石化装备展览创新金奖,LG360/60T型连续管作业机被评为集团公司优势产品。

  2010年以来,江汉所已有110多套连续管作业机在国内外油田现场作业,创造直接效益近20亿元。2021年,连续管年作业量达5200多井次,连续管技术与装备成为集团公司降本增效和提高工程技术服务竞争力的强力抓手,有效支撑了国家和集团公司在川渝页岩气、玛湖致密油、苏里格等重大油气区块的开发应用。

  面对日益激烈的市场竞争、不断更新的技术升级需求,江汉所技术团队致力打造集团公司连续管高端原创技术策源地,为保障国家能源安全作出更大贡献!

  连续管作业机主要由注入头和导向器、连续管、滚筒和软管滚筒、防喷系统、动力与控制系统、监测系统与作业分析软件、运载装置和随车起重机等组成,主要作用是将连续管下入和起出井筒,并完成所需的井下作业。

  江汉所开发了车装式、拖装式、橇装式3种类型连续管作业机,形成了超深气井解堵、不动管柱快速修井、水射流径向钻井等多项作业技术,应用范围实现了从陆地到海洋全覆盖,从油气领域到环保、煤气化、水合物的跨行业拓展。

  导向器

  用于起下连续管作业时,将连续管从滚筒上导入注入头内或从注入头内导向滚筒。

  滚筒

  用于缠绕和运输连续管的部件,决定了连续管作业机的运输尺寸和连续管长度。

  注入头

  用于夹持连续管,克服连续管自身重力、井筒对连续管的摩擦力和井下压力对连续管的上顶力,并根据作业需要控制连续管的速度,把连续管下入井筒内,或从井筒内起出,或悬停在井筒内,或在作业遇阻时上提解卡。

  动力橇

  为独立的橇装模块,用于为整套连续管作业机提供作业动力。

  创效故事

  用创新弥补装备短板

  5月8日至15日,江汉所LG181作业队在川渝页岩气地区进行连续管钻磨作业,完成了3口井64只桥塞的钻磨。

  钻磨桥塞是页岩气开发过程中的常规作业,由于长距离柔性连续管难以像传统钢性油管施加精准钻压,且受到注入头液压马达最低稳定转速的特性限制(国内外同行均把0.1米/分钟作为注入头的运行速度下限),造成磨鞋钻压波动和速度冲击,进而影响钻磨效率。

  2014年,现任江汉所副所长的杨高了解到这一情况后,当即提出:“没有最低,只有更低。一定要突破这个业界公认的速度下限,解决制约钻磨效率的难题。”

  在杨高的带领下,江汉所攻关团队从注入头闭环压力反馈调速机理着手,提出压力补偿精细控压理论,开发了一款微调集成阀块。首次上装后,由于反馈压力未与闭式泵行程腔体压力相匹配,闭式泵行程腔盖板被打飞。团队随即调整方案,加装限压溢流阀保证反馈压力安全有效。通过4个月的设计、测试、加装、试验和优化,这个团队最终成功研制出恒钻压自动送进系统,实现钻压控制精度±1000牛以内、注入头速度0.01米/分钟稳定可控,比业界公认的低速可控精度提高了10倍。

  2015年,多家国内外装备企业生产的7台连续管作业机在礁石坝工区展开钻磨桥塞同台竞技。江汉所作业机以平均钻磨单个桥塞时间50分钟的成绩位列第一,相比其他机型65分钟的平均速度,效率足足高出30%。

  川渝页岩气地区的油气井具有压力等级高、水平段长等特点,连续管作业机型号以LG360/50、LG450/50和LG580/50为主。江汉所攻关团队针对不同道路条件、井场布置和用户个性化要求,完成了两车装、一车两橇、一拖一车和橇装4种成熟的设计方案,满足川渝页岩气地区对连续管作业机的需求以及国内大部分油气田的道路条件和井深要求,成为解决山区、丘陵、沙漠等复杂道路运输区域4500米以深深井连续管作业难题的有效手段。

  页岩气专用连续管作业机累计推广应用24套,创造了很好的社会及经济效益,其技术适应性高、作业能力强,为非常规和复杂深井转变井下作业方式、快速取得经济效益作出了重要贡献。(通讯员 段文益 李帅)

  业界评说

  中国工程院院士,工程技术研究院总工程师孙金声:江汉所通过自主攻关、牵头组织推广,研制了适用于我国的连续管成套装备,开发了系列工艺技术及配套工具。其作业领域涵盖了井下作业、储层改造、测井测试、完井和采油等,在国内得到大规模推广应用,形成了新兴产业,实现了我国连续管技术从无到有,成为油气勘探开发的国之利器,对推动我国油气经济、高效、安全和绿色开发具有重要意义。

  集团公司科技管理部副总经理钟太贤:江汉所锚定集团公司实现高水平科技自立自强、建设基业长青的世界一流企业和世界油气创新高地目标,落实集团公司“技术全系列、应用全覆盖”要求,依托国家和集团公司重大科技项目攻关和专项推广,创新形成了连续管成套装备、工具和工艺,实现了规模推广应用,闯出了一条具有江汉所特色的工程技术装备发展之路,成为集团公司关键核心技术研发和成果转化的表率和标杆,为集团公司提质增效和高质量发展作出了重要贡献。

  大庆油田开发事业部王洪卫:大庆油田自2019年引入江汉所一体化连续管作业机以来,连续管快速修井技术推动了快速作业提速提效和常规维护性作业转型升级,建成了以采油三厂为典型代表的“快速修井作业示范区”,打造了“萨北233”连续管快速修井管理体系,施工周期缩短至平均1.3井次/日,施工效率是常规作业的3倍。

  一体化连续管作业机在大庆油田单机年作业量达311口井,创国内单机年施工能力新纪录和单机年施工能力世界纪录。

  新疆油田应急抢险救援中心郭新维:我中心使用江汉所研制的连续管作业机,在新疆油田多次完成了急、难、险、重作业,取得了连续管储改、解堵的突破,推动连续管作业工艺在井下作业领域的应用。尤其是LG580/50型8000米作业机,先后在小拐、玛湖完成了加深钻进、水平井多径组合连续管疏通、井下电加热管缆等作业的应用突破,为新疆油田增储上产提供了保障。

  中国石化江汉油田工程公司页岩气技术服务公司张国锋:针对早期涪陵页岩气田开发需求,江汉所为我们提供了第一套页岩气专用LG450/50型4500米连续管作业机。随着页岩气的开发,江汉所研发了适应更大井深的LG450/50型6600米连续管作业机,良好的低速稳定性满足了川渝地区的复杂井况施工。

  川庆钻探公司设备处黎宗琪:江汉所从实际需求出发,研制了车装LG450/50型6600米连续管作业机,为我们提供了道路限制解决方案。江汉所研制的连续管作业机整体性能良好、自动化程度高、操作安全、售后服务及时高效,保证了我们在现场各项工艺顺利实施,为我们快速发展作业工艺夯实了基础,在川渝页岩气开发中起到了至关重要的作用。

  西部钻探井下作业公司连续油管项目部许得禄:项目部自2015年首次引进江汉所的连续管作业机以来,至今已有6套连续管作业机组在新疆油田开发中发挥了重要的作用。LG580/60型连续管作业机能够满足新疆油田复杂工况及道路运输限制的要求,在玛湖油田多次顺利完成了底封拖动压裂、鹰眼测试、套管找堵漏等复杂工艺的应用,创新疆油田最长水平井冲砂1983米纪录,“万能作业机”的价值得以充分体现,成熟的连续管作业工艺圆满解决了甲方提出的各种工艺技术难题。

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