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    中國石油
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    寶雞石油鋼管有限責任公司 > 新聞中心 > 新聞公告
    【中國石油報專版】“油氣之手”向更深層進軍
    打印 2021-08-20 17:42 字體: [大] [中] [小]

    今天出版的《中國石油報》以《科技●創新》專版形式,對寶雞鋼管持續推進連續管業務科技創新步伐,緊跟油氣田勘探開發需求,推動新品研發、滿足市場急需,保障國家能源安全、助力集團公司增儲上產進行了報道。詳情如下——

    中國石油報專版


    編者按:

    8月10日,寶雞鋼管公司自主研制的CT150鋼級連續管,順利通過了國家石油管材質量監督檢驗中心的檢測。這是迄今全球強度級別最高的連續管。

    作為油氣勘探開發領域的特殊下井工具,連續管具有作業快、成本低、效率高、地層傷害少、可重復利用等獨特優勢,主要用于修井、測井、鉆井、完井、集輸等作業,被譽為萬能作業機的“油氣之手”,是近年來國際石油鉆采業的熱點領域,也是我國石油制管業技術創新的重點課題。連續管產品向更高鋼級邁進、連續管作業裝備和技術的發展,會帶來哪些生產方式的變革?會對我國勘探開發帶來哪些促進作用?

    緊盯前沿技術,助力油氣勘探開發向深層挺進

    近年來,為保證國家能源安全,中國石油立足國內不斷加大油氣勘探開發力度。由于國內地質情況復雜,資源稟賦差,低壓、低滲、薄層、稠油儲量比重不斷增加,深層、深海和頁巖油氣、致密油氣、煤層氣等油氣藏成為勘探開發的主攻方向。開發深層、非常規油氣資源,需要通過新技術、新工藝應用來提高油氣資源的開發效率和采收率。

    連續管是一種無螺紋接頭、單根長度達幾千米并可反復彎曲、實現多次塑性變形的新型石油管材,可在小井眼井、水平井、定向井中方便快捷地解決許多常規作業中的工程技術難題。在北美,連續管已成為油田作業必不可少的先進裝備。

    上世紀70年代,我國就引進了首臺連續管作業車,但受限于當時的材料技術,連續管性能不夠理想,加上制管技術被國外壟斷,不僅價格高昂,而且還得提前半年訂貨,導致國內連續管的應用一度遲滯不前。

    制管經驗豐富的寶雞鋼管公司,緊盯連續管前沿技術,及時開展研究?!斑B續管在作業中要反復彎曲變形,并承受井下高溫、高壓和腐蝕介質、固體流體介質的沖蝕,以及拉、壓、扭、彎等復合載荷作用。因此,性能和質量要求高,制造技術難度大?!睂氹u鋼管公司首席技術專家畢宗岳說。

    2007年初,按照國家“863”計劃和中國石油集團重大科技項目規劃要求,寶雞鋼管承擔起連續管及其檢測裝備研究這一重大課題,從原材料配方、工藝布局到試制產品、下井試驗,開啟了艱難的探索之旅。2009年6月24日,亞洲首盤CT80鋼級、直徑31.8毫米、壁厚3.18毫米、長度7600米的連續管在寶雞鋼管成功下線。我國成為全球第二個掌握連續管關鍵核心生產技術的國家。

    堅持自主創新,推動連續管向更高鋼級邁進

    國產連續管的研發成功,使同鋼級、同規格的進口產品價格下降50%以上,供貨周期縮短至2個月。

    經過十多年自主創新,寶雞鋼管的連續管產品技術水平不斷提高,保障了各大油氣田勘探開發對高端連續管的需求,并出口到俄羅斯、阿聯酋、烏克蘭等10余個國家和地區。

    目前,國產連續管在國內市場的占有率超過80%,質量和性能保持國際先進水平。

    針對一些油田進入開發中后期,“疑難雜癥”井越來越多,老井側鉆、修井等作業量不斷增加的實際,寶雞鋼管充分發揮連續管產品優勢,助力油田穩產增產。

    為解決低壓低產氣井連續挾液生產的問題,長慶油田采用國產連續管做速度管柱,進行排水采氣作業,氣井挾液能力提升75%。目前,這項技術已在集團公司1500多口井上推廣應用。

    鉆井技術的進步,推動勘探開發向更深、更復雜地層挺進。對此,寶雞鋼管加大研發力度,一年一個臺階,將連續管產品鋼級從CT70提升到CT150,滿足了深井、超深井、超長水平井的作業需求,以及多段壓裂、鉆磨橋塞、高壓射孔等作業,并相繼推出非金屬連續管、耐蝕合金連續管、多通道連續管等新產品,為特殊井況作業提供了利器。

    “幾千米長的連續管,通過作業機直接入井,省去了傳統修井作業中幾百根油管逐根掛吊卡、對扣、扶管、上扣等煩瑣操作,還可帶壓作業,修井效率提高80%?!贝☉c鉆探井下作業公司副總工程師盧秀德說。

    為進一步降低油氣井作業成本,寶雞鋼管積極配合長慶油田采用連續管代替油管完井工藝,通過作業機將“2英寸連續管+井下配套工具”下入氣井,并在井口進行懸掛,恢復井口采氣樹投產,大幅降低了作業成本。

    CT110鋼級連續管是寶雞鋼管的主力產品,占到高端連續管用量的60%,管柱性能優異。2019年9月,在新疆油田進行了高壓超深氣井射流疏通管柱、打鉛印作業,管柱下井深度超過6800米,最高作業壓力48.8兆帕,作業后管體整體狀況良好。

    以市場為導向,拓展連續管應用范圍和領域

    隨著材料冶金技術的發展和制管技術的創新,連續管產品的性能和質量不斷提高,為擴大應用領域奠定了良好基礎。

    寶雞鋼管結合智慧油田建設開發的覆纜連續管,可直接將動力傳送到井下,替代地面抽油機,實現高效節能采油(即無桿舉升工藝),并可智能化控制。

    為完成井下分層注水等高效作業工藝,寶雞鋼管開發了多通道連續管,一根鋼管中有2至4個獨立通道,實現井下多工藝作業。這種鋼管還可以用于煤炭地下氣化、天然氣水合物開采等領域。

    針對長慶下古氣田、西南油氣田、塔里木油田等出現井下腐蝕的情況,定制開發了2205、超級18鉻等耐蝕合金連續管。同時,配合集團公司二氧化碳驅,專門開發了二氧化碳井下注入連續管。

    高分子材料是集團公司煉化與新材料板塊的主要產品之一。寶雞鋼管將這種材料制成油田急需的高分子非金屬復合連續管,用于地面集輸,體現了集團公司“圍繞產業鏈部署創新鏈,依靠創新鏈提升價值鏈”的要求。目前,輸水用非金屬連續管已批量化應用,輸油用非金屬連續管研制成功,下一步將重點攻關輸氣用非金屬連續管這一世界級難題。

    海洋油氣作業是一個特殊的領域。海底管線需要承受外壓擠潰、疲勞、海水腐蝕等,這對海洋鉆井管材提出了更高的要求。寶雞鋼管正在開發適合海洋作業的鈦合金連續管,重量僅為鋼制連續管的一半,輕便、耐蝕、使用壽命更長,是未來海洋領域最有發展前景的石油管材。(記者陳青楊宏智)

    》》攻關之路

    耐蝕合金連續管大幅提高管柱壽命

    寶雞鋼管公司堅持科技自立自強目標,推動新品研發,滿足市場需求。12年來,已形成了CT70、CT80、CT110、CT130、CT150等系列連續管以及變壁厚連續管等產品。

    然而,隨著近年來油氣勘探朝著“深、低、海、非”領域邁進,常規連續管產品已經不能滿足嚴重的腐蝕工況,抗硫、抗二氧化碳、抗生物腐蝕連續管成為油氣開采工具的急需。

    在油氣開采中,硫化氫、二氧化碳、氯離子等介質腐蝕是造成管材失效的重要原因之一,腐蝕問題也是石油行業一直面臨的世界性難題。據統計,世界油氣田中大約1/3含有硫化氫氣體,而我國四川、長慶、華北、新疆、江漢等油氣田都屬于含硫油氣田。為解決好這一共性難題,保障國家能源安全、助力集團公司增儲上產,寶雞鋼管挑起了耐蝕合金連續管研發的重任。

    研發項目組依托國家油氣管材工程技術研究中心的技術、裝備、人才優勢,歷時3年,攻克了一系列關鍵技術,建成了國內唯一、行業領先的高腐蝕環境用耐蝕合金管材實驗研發平臺,致力于不銹鋼、鈦合金、鎳基合金、鋁鎂合金等材料管材的研發。

    在耐蝕合金連續管項目研發中,科研人員采用寶雞鋼管公司自主研發的專用鋼帶對接、連續不間斷管柱成型、國內最大功率的激光焊接、特殊熱處理等先進工藝,連續攻克鋼帶對接、熱處理、精密成型、激光焊接等核心工藝難題,實現了焊接接頭組織兩相比例平衡,減少了焊接接頭中金屬間化合物、脆性相組織,降低焊縫殘余應力和微觀硬度,使焊接接頭具有良好的力學性能和耐蝕性能。掌握了功率、離焦量、焊接速度等參數對2205不銹鋼激光焊的影響規律。2020年8月12日,寶雞鋼管公司為長慶油田定制開發出國內首盤長度4000米、外徑31.8毫米、壁厚3毫米的耐蝕合金連續管。

    與普通碳鋼連續管相比,耐蝕合金連續管具有強度高、韌性好、耐腐蝕、耐高溫、疲勞壽命長等優勢,抗內、外壓力能力高于普通碳鋼30%以上,疲勞壽命約為普通碳鋼的2倍,在硫化氫和二氧化碳共存油氣井環境下腐蝕速率比普通碳鋼低10倍以上,成為高腐蝕作業環境下,大幅提高管柱服役壽命、降低井控風險的裝備利器。

    目前,寶雞鋼管研發的雙相不銹鋼、奧氏體不銹鋼等耐蝕合金連續管產品已在長慶、大慶、吉林等油田腐蝕井況實現批量化應用47口井。(楊宏智)

    》》研發歷程

    2007年,《連續管制造及檢測評價技術研究》列入國家“863”計劃。

    2009年,寶雞鋼管突破5項核心技術,掌握了連續管生產制造的核心技術,建成了亞洲首條連續管生產線,生產出CT80鋼級連續管產品。

    2010年,連續管作為速度管柱首次在長慶油田成功應用,解決了氣井井底積液的問題,延長了氣井的穩產時間。

    2012年,開發出CT90鋼級及變壁厚連續管產品。與同規格、同鋼級連續管相比,下入深度提高30%以上,有效減輕了管柱重量,滿足了當時我國頁巖氣井作業需求。

    2014年,開發出CT100鋼級連續管產品,為超高強度連續管開發奠定基礎。

    2015年,開發出CT110鋼級連續管產品,產品下井深度可達6000米以上,滿足了我國頁巖氣及深層油氣開發急需高強度連續管產品的難題。

    2018年,開發出完井用連續管產品,滿足了長慶“三低”氣井全生命周期采氣需求;開發出非金屬復合連續管產品。

    2019年,開發出CT130鋼級連續管產品,作業井深可達7000米以上,具有強度高、抗壓高、疲勞壽命長等優勢。

    2020年,開發出2205雙相不銹鋼連續管產品,在含二氧化硫、二氧化碳、氯離子工況中具有優異的耐腐蝕性,可大幅提高管柱服役壽命,降低井控風險。

    2021年,在國際上首次開發出CT150鋼級連續管產品,其作業井深可達8000米以上,具有強度高、承壓高、壽命長等特點。

    》》實踐者說

    連續管技術應用領域不斷拓展

    □劉壽軍(中國石油工程技術研究院江漢機械研究所副所長)

    連續管作業技術具有快速高效、安全便捷等特點,已成為轉變井下作業方式和構建數字化智慧化工程技術的重要手段。特別是連續管產品及其設備的國產化,為連續管的規?;瘧玫於藞詫嵉幕A。

    自2017年以來,工程技術研究院和寶雞鋼管公司,經過持續技術攻關、現場試驗,自主研發了3類基本類型8種結構28個型號的連續管作業機,CT70至CT150系列連續管以及抗硫等特殊用途連續管,取得了連續管裝備、連續管管材、井下工具與作業工藝等多項具有自主知識產權的技術和成果。研制了修井、儲層改造、完井等3類8種典型配置的連續管井下作業工具和五大系列60多種連續管作業工藝,制定了連續管國家標準。

    2014年以來,集團公司進行了連續管作業技術專項推廣,應用規模大幅提升,由2010年360井次/年增加到2020年5200井次/年,年均遞增30%,降低綜合成本32%至86%,縮短作業周期38%至82%。尤其是連續管快速修井技術和一體化連續管作業機,單機年作業量最高超過300井次,大幅降低了作業成本,減少人員投入;大管徑連續管作業機和連續管儲層改造技術成為川渝頁巖氣、長慶致密油氣、瑪湖致密油和煤層氣等非常規油氣經濟高效開發不可或缺的技術手段,也是集團公司提質增效和效益發展的工程利器。

    當前,連續管技術已經從“貴族技術”變為“平民技術”,由“特殊作業”轉變為“日常作業”。連續管作業技術的專項推廣,使連續管技術應用范圍和應用領域不斷拓展,大幅提高了中國石油工程技術的國際競爭力。

    提高作業技術保障氣井高效完井

    □徐迎新(川慶鉆探長慶井下技術作業公司工程技術發展研究中心主任)

    連續管作業裝備與工藝具有體積小、效率高、帶壓欠平衡、自動化程度高等優點,已經成為長慶油田井下增產穩產的關鍵裝備。

    2019年以來,長慶油田每年新增氣井1000余口,傳統的氣井生產管柱完井方式作業風險高、勞動強度大,且帶壓完井方式單一,受帶壓作業設備資源有限等因素的影響,完井效率普遍較低,成為制約氣田叢式井高效完井的重要因素。

    經過多年研究,長慶井下技術作業公司1.5英寸速度管柱完井工藝已實現規?;瘧?,同時開發出了2英寸連續管氣井完井工藝技術,可完全滿足蘇里格氣田高壓期井下節流、低壓期速度管柱、間歇期柱塞氣舉的氣井全生命周期生產需求。2英寸連續采氣管柱完井工藝技術優勢主要體現在:可提前介入速度管柱排水采氣,提高挾液流速,延長自然連續生產期1.5年左右;井下工具滿足高壓期井下節流降壓生產、低壓期速度管排水采氣、間歇期柱塞氣舉的氣井全生命周期生產的技術需求;相對常規帶壓作業下2-3/8英寸油管,完井周期由3天降為1天,實現快速投產;不改變傳統采氣流程,完井井口為常規采氣井口;相對常規完井,15年采氣綜合成本節約15%,應用前景廣闊。

    作為連續管裝備的核心部件,寶雞鋼管公司生產的連續管,實現了油田應用管徑的全覆蓋,各項性能參數已優于進口同類產品,在施工現場顯示出過硬的質量水平和重復使用性能,已經成為川慶鉆探長慶井下公司配套連續管材料首選,在油氣田壓裂、修井、完井、測井等作業中,發揮了越來越重要的作用。

    技術創新促進非常規增儲上產

    □盧秀德(川慶鉆探井下作業公司副總工程師)

    川慶井下作業公司連續管技術歷經44年沉淀,形成了以超深、長水平段、高井口壓力井連續管系列化作業技術等為代表的四大類、15種系列、46項作業技術;研發了以連續管疲勞監測分析軟件為核心,集大數據管理、工程設計、施工模擬和后期評價一體化,具有自主知識產權的連續管優化決策管理系統軟件;不斷刷新著作業紀錄并填補多項國內技術空白。

    規?;瘧玫捻搸r氣井連續管通刮洗作業一體化技術,在行業內首先建立了替代鉆機的連續管“一趟管”作業模式,由原鉆機作業7天降至連續管作業1.5天,效率提升3.5倍,年節約鉆機4至5部,為更好實現提質增效創造了有利條件。

    連續管在非常規油氣藏儲層改造中發揮著不可或缺的關鍵作用,連續管帶底封工具找漏和堵漏技術,可實現快速確認井筒漏點并作修復,保障了壓裂前井筒的完整性;輔助聲幅測井、首段輔助傳輸射孔等工藝技術,解決了電纜無法作業的難題;能夠在壓裂期間發生套變的復雜條件下開展連續管下橋塞、沖砂解堵、落魚打撈、傳輸射孔、攜帶多臂測井儀測井徑以及其他異常情況帶壓處置等技術,為繼續完成全井壓裂改造提供重要保障;壓后帶磨銑工具鉆磨橋塞,為保障井筒完整性提供支持;在生產測試期間帶測井工具進行產氣剖面測試,分析產能貢獻,為后續井壓裂方案的制定提供決策指導。

    川渝地區常規氣具有典型的“三高”特征。而近年快速開發的非常規氣則在向深層和長水平段發展,寶雞鋼管研發的超高強度高端連續管為此提供了重要裝備支撐。川慶井下作業公司將不斷創新技術發展,為川渝地區油氣高效勘探開發提供強有力的技術支撐。

    2021-08-20 來源: 責任編輯: