连续油管技术装备的发展

1993～2003年全球连续油管井下作业量以每年25%的速度增长，连续油管装置在这10年内增加了一倍，以每年20%的速度增长，到2003年底达到了1050台套。

连续油管技术的设备由地面设备和地下设备组成，地面设备主要是连续油管作业机、井控设备等组成；地下设备主要是井下工具，例如：钻头、弯接头、马达、钻铤、分离机构、连续油管配合接头。

                连续油管作业机（CTU）

连续油管作业机是连续钻井作业的主要设备，它的作用是在作业时将连续油管下入、起出油井，并把起出的连续油管缠绕在卷筒上。从设备结构来说，它是一种移动式液压驱动的连续油管起下运输设备，它有车装自走式、拖车式和撬装式以及驳船式等多种结构，分别适用于陆地、沙漠、浅海、海滩、海洋和极地等各种地区作业，典型装备如陆地连续油管钻井装置、陆地连续油管钻塔、带井架车装连续油管钻井装置、全地形车装连续油管钻井装置、拖车装连续油管钻井装置以及连续油管钻井驳船、带井架连续油管钻井驳船、模块式海洋连续油管钻井装置等。近年来，又开发出复合连续油管作业机，适用于连续油管，也适用于普通油管作业等功能。它们虽然类型不同，但基本组成大体类似，主要有注入头、卷筒、连续油管、液压动力系统、控制室等五大部分。

注入头——是一套液压驱动装置，主要功能是在下入连续油管时，提供向下的推力，克服连续油管在井筒的浮力及摩擦力，推动连续油管下入井内，在不同情况下控制连续油管的下入速度；在提升连续油管时，它提供拉力，将连续油管从井中提取出来，或悬挂油管，或控制从井内提起油管的速度。连续油管的起下速度大致为0.1～60m/min，一般为18～30m/min,有的最高达70m/min。

注入头的关键部分是链条总成，它由链条及其驱动装置组成。链条有双组或单组链条传动，其形式为液压驱动的具有反向张紧力的链条夹持牵引式油管起下机构，驱动马达采用低速大扭矩液压马达。

注入头是连续油管钻井技术作业的关键部分，国外比较知名的厂商有加拿大Dreco公司生产的40K型和60K型两种规格，最大拉力分别为181.4KN和362.8KN，设计载荷安全系数为3。美国Hydra Rig公司开发出5000系列注入头，最大拉力可达889.6KN，适用于连续油管的最大规格为Ф139.7mm。美国Baker Hughes INTEQ公司开发出人工智能注入头，使连续油管寿命提高70%。

卷筒——是连续油管的储运设备，用以均匀地缠绕连续油管。它由筒芯和边缘组成，为焊接的钢结构。卷筒采用液压驱动形式，液压马达通过链条传动驱动卷筒正反转，使连续油管起、下时在油管上保持一定的拉力，使其紧绕在卷筒上。卷筒前上方装有排管器和计数器，强制连续油管在卷筒上有序缠绕。采用两个小液压缸起升或下放排管器，并可使排管器处于钻井需要的位置。卷筒所能缠绕的连续油管的长度和直径的大小，主要取决于卷筒的外径、宽度和筒芯的直径，以及运输设备（汽车底盘、拖车的承载能力和道路的条件）。

例如相应于?25.4mm和?31.75mm的连续油管，缠绕在卷芯直径为?1.524～?1.828m，卷筒外径为?2.743m，可卷长度分别为7925m和6706m。

连续油管——是连续油管作业机的关键部件，是连续油管作业技术得以顺利实施的核心部件，是该技术中用量最大、质量要求最高的管材。世界上每年连续油管用量近500万m。常用规格一般为?25.4、?32、?38、?45和?50.8mm等。

从制作工艺来看，连续油管常用ERW焊管，也可用无缝钢管。当采用无缝钢管对接焊后缠绕成连续油管，由于无缝钢管一般单根长度约8～10m，对于一盘大于5000m长度的连续油管来说，会有数百条环焊缝，环焊缝的抗弯、抗拉、抗挤能力较低，对连续油管整体强度影响较大。而采用ERW焊管来制作连续油管，按照目前国内卷板带供货能力，生产一盘大于5000m长度的连续油管，最多只有4条环焊缝，可靠性大得多。从材料来看，由碳钢发展到低合金钢（包括淬火回火钢）、钛合金，目前在研制复合材料。标准连续油管按美国材料试验协会标准的材料即改性HSIA碳钢制作，最小屈服强度483MPa,最小抗拉强度552MPa，延伸率>28%，硬度>HRC22,现在屈服强度已达到703MPa。连续油管用钢必须有良好的强度韧性匹配，以保证较高的低周疲劳寿命。目前用连续油管钻井深度已超过7000m,每年实施达1500井次以上。

用ERW焊管制作连续油管的主要工艺流程如下：热轧板卷检验→纵剪分条→板探→剪切对焊→矫平→活套→辊式成型→ 高频焊接→去毛刺→空冷→水冷 →焊缝超声波探伤→定减径→焊管整体调质处理→卷取→水压试验→包装→计量→入库。

世界上几个大的连续油管主要制造企业均集中在美国（休斯顿）三家公司，它们是Quality Tubing(优质油管公司)、Precision Technology (精密管技术公司)、Southwestern Pipe(西南管子公司)，用以制造连续油管的材料有碳素钢、调质钢和稀有材料。其中稀有材料有钛合金，其价格是碳钢材料制成的连续油管的6倍。

目前世界上较大的生产连续油管作业机的企业主要有美国的哈里伯顿公司、Hydra Rig公司、CVDD公司、Bowen工具公司、Stewart Stvenson公司和加拿大DRECO能源公司。

液压动力装置——为整套连续油管机组提供液压动力源，主要由液压马达、液压阀等组成。

控制室——是操作人员监控注入头、卷筒、防喷器和节流器等设备的场所，是连续油管机组的操作控制中心。控制室装有各种仪表、开关以及有关控制系统；在新型连续油管作业机中，还装备有数据采集系统和监视系统，是作业机的神经中枢。