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第十四章连续油管技术在采油修井作业中的应用
连续油管可缠绕在滚筒上，能从井内连续下入或取出，无连接螺纹。

通过将高强度、低合金材料轧直焊成一定长度的管子，再将这些管子对焊起来便可制成所需长度的连续油管。

目前常用的连续油管外径尺寸为!"#$%&&和!’#"&&，长度(%))&左右，最大的连续油管外径可达’’#*&&。

连续油管的滚筒重量约"+,左右。

连续油管作业与常规油管作业相比具有节省作业时间，减少地层污染，作业安全可靠等优点。

连续油管作业技术开始于-)世纪+)年代初，初期主要是用于油气井的冲砂洗井作业，由于其不需上卸扣和接单根，并且可以在下入连续油管的过程中连续不断的进行循环作业，从而节省了起下油管的时间，并能有效的减少对地层的伤害。

但是，由于受连续油管尺寸及重量的影响，对井深超过%)))&、平台吊车吊重不足"’,、平台场地面积过小等情况，连续油管的使用将受到一定的限制。

随着连续油管新材料和新技术的发展，连续油管作业技术已应用到钻井、完井、防砂、试油、采油、修井、测井等领域。

第一节连续油管技术在采油修井作业中的常规应用
一、连续油管替喷
为了使油层恢复产液，可以采用连续油管设备并借助氮气或低密度的液体将井筒内高密度的液体替成低密度的液体，使井筒内液柱的压力低于地层压力，使油井达到自喷。

连续油管替喷具有以下特点：
!用普通的方法替喷不能达到要求时，采用连续油管替喷。

"不用压井作业。

#氮气对井下工具和管材无腐蚀性。

$作业时间短。

"#用低密度的液体替喷
对于常压地层，可以通过连续油管替入低密度的液体（如柴油等）以降低井筒液柱压力，使井筒液柱压力低于地层压力。

-#用氮气替喷（或称气举）
氮气作为一种安全的气体在油井替喷作业中得到非常广泛的应用。

用氮气可以对不能自喷的井、取样和测压的井进行气举，也可以用氮气对酸化的地层进行排液和气举作业。

氮气不会对油管内壁产生腐蚀，也不会与井内液体发生反应。

采用控制氮气排量的方法可以控制液体的返出量。

氮气气举（替喷）有两种方法：
!连续注入法：用注氮使井筒的静液柱压力低于地层压力的最有效的方法是在连续油管下井的同时用氮气进行不间断的循环。

采用这种方法能使氮气泡扩散到井筒中的液体里，缓慢的降低液柱的梯度并以控制液柱回压的方式诱使地层产液。

用氮气进行气举时，连续油管的下入速度为"-%"’&／&./。

当连续油管的底端到达液面顶部时，应以较低的速度循环氮—
—
!
$
#
"
气（通常氮气的循环速度为!"#!$"%&’／&()），然后将连续油管下到预定的深度。

下入过程中连续泵入氮气辅助举升液体，直到油井达到自喷，停止注入氮气，起出连续油管。

"间歇注入法：这种方法是先将连续油管下到井内液面以下的预定深度，然后开氮气泵进行注氮作业。

此时氮气的注入压力必须大于注入点以上的液柱压力，一旦氮气的注入压力克服了液柱的压力，氮气便进入环空与井筒内的液体混合。

随着氮气注入点以上的液柱压力的降低，连续油管中的压缩氮气加速膨胀，所产生的效果与增加氮气循环速度相同。

如此反复的注入，直至回压降到油井能维持自喷，停止间歇注入，起出连续油管。

二、连续油管冲砂
油气井生产过程中最常见的问题之一是出砂。

用连续油管冲砂具有以下特点：
#不用起出原井内管柱。

"不用压井作业。

$在连续油管下井的过程中进行连续不断的循环冲砂。

%工期短、效率高。

%"冲砂介质的种类
冲砂最常用的介质是水、硝化水、泡沫。

（%）用水作冲砂介质
水是冲砂作业最常用的循环介质。

用水作冲砂介质，作业前首先应考虑井筒液柱压力是否会高于油层压力。

其次，要考虑连续油管尺寸与生产管柱尺寸的匹配，大尺寸的连续油管可以得到较高的循环排量，增加返出的速度和冲砂液的携砂能力。

（#）用硝化水作冲砂介质
如果地层压力太低，可以通过向连续油管内泵入氮气的方法来降低循环液的压力梯度。

这种氮气与水的混合物通常称作硝化水。

在作业前应确定好氮气和水的比例。

如果氮气在水中的比例过高，液体在环空中造成回流的可能性就过大，携砂能力降低，就比较容易造成连续油管被卡。

（’）用泡沫作为冲砂介质
有些井在采用了水和硝化水作循环介质，在最大的上返速度的情况下仍不能将砂子从井筒带到地面。

这可能是由于油井太深，油管或套管内径太大，地层压力太低，或是以上各种因素的综合。

采用泡沫，在有限的排量和较低泵速的情况下，泡沫即可将砂子从深井、大直径的井筒中携带到地面。

泡沫具有低的压力梯度和高的携砂能力。

泡沫是一种氮气在水中的乳化物。

氮气的含量为*+,!-+,。

泡沫是用泵将水、’,!+,的表面活性剂与通过雾化过的氮气相混合而产生的。

#"环空液体上返速度
环空液体的上返速度是确定某种固体颗粒可否被从井中带出的一个临界参数。

设计时，必须确定所用液体的悬浮、携砂能力。

在直井或小于’./的井，如果环空上返速度超过砂粒沉降末速，固体颗粒就会被带到地面。

砂粒沉降末速是指固体颗粒在自身重力的作用下在某种液体中的下沉速度，砂粒沉降末速取决于液体的密度和粘度。

如果环空液体不能达到足够的上返速度，冲砂液就应有良好的悬浮性。

对于直井或井斜小于’./的井，液体的环空上返速度应是砂粒沉降末速的两倍，对于水平井，液体的环空上返速度应是砂粒沉降末速的%.倍。

—
—
!
$
#
"
环空液体的上返速度用下式计算：
!"!"#!!"#／（$!%&!）（"$%"%"）式中!———环空液体的上返速度，%／&；
$———油管或套管内径，%%；
&———连续油管外径，%%；
#———泵排量，’／&。

（"）砂粒的沉降末速
砂粒的沉降末速通过查图"$("("的曲线图求得，方法如下：
图"$("("砂粒尺寸与砂粒沉降末速的关系曲线图
!先从’轴上找出砂粒的尺寸（砂粒的直径，单位)*）。

"从选定的砂粒尺寸向上对应到所用的某一粘度液体曲线。

#从交点处对应到(轴上，即可查到某一尺寸的砂粒在某种粘度液体中的沉降末速。

+#选择冲砂液时考虑的因素
（"）静压
—
—
)
,
+
*
油层静压是确定冲砂液密度的主要参数之一。

通常液柱压力应与地层压力相等。

如果液柱压力高于地层压力，会导致液体漏入地层，使液体的环空上返速度降低。

（!）粘度
如果是由于泵速和管柱尺寸的原因而使环空液体的上返速度达不到要求时，可采用改变液体粘度的方法。

增加粘度可以降低砂粒沉降速度，从而以较小的环空上返速度将固体颗粒从井内带出。

（"）摩阻损失
根据流体力学原理，液体具有摩阻损失的特性，这种特性将影响经过连续油管的液体的速度。

环空内的摩阻会增加作用到地层的压力。

当连续油管的尺寸较小或环空阻力较大时，摩阻的损失会影响冲砂作业。

压力损失主要是在连续油管内。

摩阻损失最主要的影响因素数是液体的流速。

液体的流动有两种情况，层流和紊流。

在泵速极低时，液体在连续油管内以层流状态运动。

流体与管子内壁的摩擦和液体内部的摩擦产生摩阻损失。

在常规的连续油管冲砂作业中，液体处在高速流动状态，液体的流动是紊流。

紊流比层流要消耗更多的能量，流速越快，能量损失越大。

（#）地层因素
冲砂液应与地层液相匹配，对地层的伤害应最小。

#$连续油管的下入速度
连续油管的下入速度和泵速决定着返出液中固体颗粒的浓度。

在冲砂过程中，连续油管内外静液柱的压差将增大。

如果连续油管下入速度过快，环空静液柱压力增大并作用到地层上，环空液的上返速度可能会降低到砂粒沉降末速以下，造成固体颗粒沉降并造成连续油管被卡。

连续油管下入速度可用计算机程序来计算。

%$连续油管冲砂作业的基本步骤
连续油管冲砂作业的基本步骤如下：
!将连续油管、泵及相应的混合设备就位；
"在防喷器下装一个三通；
#在管线上装可调油嘴；
$对防喷器及管线试压；
%连续油管下井，如果不知道砂面的位置，连续油管下井的速度不要超过&%’／’()；
&在距砂面"%’时，将连续油管的下入速度调到计算好的下入速度；
’继续下放连续油管冲砂，每下&%*’上提一次确认管柱负荷。

在冲砂过程中要保证环空有返出，如返出减少或无返出，应立即上提连续油管直至有返出为止；
(在连续油管下到生产管柱的底端之前停止下放，并在缓慢上提连续油管的过程中循环一周；
)向下冲洗至预定的深度，在此位置至少循环两周。

在循环的过程中每&%’()上提一次，以防止三通部位的连续油管被磨蚀。

在大多数情况下，可以将连续油管不间断的起出，上提的速度要低于环空液体的上返速度；
*起出连续油管，在起出的过程中要保持循环。

三、连续油管高压清洗
连续油管高压清洗工具是一种高效的修井工具。

自+*年代以来，连续油管高压喷射清洗技术的研究和应用有了很大的发展。

采用高压喷射清洗技术可以用来清洗管内结垢、结蜡
—
—
!
!
#
"
图!"#!#$高压喷射工具结构图等。

采用连续油管高压清洗，可以省去起下生产油管的时间，降低
作业成本。

!%管内结垢的种类
许多油田的油井和注水井等都存在着不同程度的油管结垢问
题，有些结垢甚至会堵塞油管。

常见的结垢主要有：硫酸钡、硅酸盐、碳酸钙、硫酸钙等。

$%清除管内结垢的方法
为清除管内结垢可采用多种方法，如连续油管上接戴纳钻具磨
洗、酸洗以及用钢丝扩眼器扩眼等，但每种方法都有其局限性，许
多公司还采用更换井下管柱的方法。

哈里伯顿公司开发设计的高压
喷射清洗系统包括一个移位喷射工具，井下过滤器、地面过滤设
备、循环泵、连续油管设备和计算机软件系统。

为了获得成功的清
洗作业，需用计算机软件计算出最佳的喷觜尺寸和数量、连续油管
的起下速度和冲洗的次数。

任何一个参数的变化都会严重影响冲洗
作业的效果。

&%连续油管高压清洗设备
（!
）高压喷射工具高压喷射工具的结构见图!"#!#$。

目前常用的高压冲洗工具内带有管形棘轮转向工具，用它可清
洗’())或更大尺寸的油管。

管形棘轮转向工具有一个压力驱动的
内芯轴和棘轮机构，靠加压、放压来实现喷射头的转向，喷射头每
次转向&(*。

在开泵进行高压清洗作业时，喷射头始终保持在某一角度，当停泵泄掉喷嘴内外的压差时，喷射头变址、内芯轴由弹簧
力而收回，当再次开泵打压时，喷射头转动&(*
，转到一个新位置上。

喷射头上的喷嘴在每次作业前要根据设计要求进行钻孔。

喷射
头侧面的喷嘴用来清洗管壁，喷射头底部的喷嘴用来清洗桥堵或固
相切割，通过喷射头的转动和上下活动反复通过清洗段，可以对整
个清洗段的管壁进行彻底的清洗。

（$
）过滤设备所有的清洗液在到泵吸入口之前都要经过严格的过滤，一般采
用硅藻土过滤器或桶式过滤器，过滤精度为$!!("
)。

经过过滤的清洗液在高压清洗作业中还要经过下列的过滤装置：
#地面管内过滤器：地面管内过滤器是用来过滤从泵出口到连
续油管入口的液体，这个过滤器通常是间隙为(%$+))的筛管。

使
用时将过滤器插入+())高压管线内使用。

$井下管内过滤器：由于喷射工具上的孔眼或喷嘴直径只有
(%,’!$%$-))，清洗液中的固体颗粒极易堵塞或刺坏喷嘴。

管内
过滤器是一种间隙为(%+))的筛管，连接在高压冲洗工具的上部，作为最后一道过滤，以防止连续油管中残留的铁锈、泥浆等污物阻塞喷嘴。

—
!"!#—
（!）高压清洗地面设备
高压清洗地面设备主要包括：连续油管设备、高压泵和搅拌罐等。

"#清洗液的性能与作用
实践证明，在清水中加入$#!%聚合物溶液比单独使用清水作清洗液效率会提高&$到’$倍。

聚合物溶液作为清洗液有以下几个特点。

!减阻作用：试验证明，在同样泵速的情况下通过连续油管的聚合物清洗液要比通过的清水多’(%。

在同等压力下由于摩阻降低使得高压清洗工具可通过更多的液体。

在冲洗作业中能大大的提高冲洗效率。

"聚焦效应：聚合物溶液与清水相比喷射束聚焦能力更强，这种聚焦效应减小了在喷嘴与清洗界面之间能量的损失。

#高分子轰击作用：聚合物的高分子量和强度可使喷嘴喷射出的液束冲击标靶更加有力。

$润滑作用：由于聚合物液体是粘滑的，他对泵及喷嘴的部件起润滑作用而减小了摩阻。

%悬浮作用：$#!%的聚合物水溶液对固体和细粉颗粒的悬浮能力大大高于清水，这样可使冲洗下来的碎屑易于带出井口。

聚合物的最大缺点是它的价格太贵，而且每次循环时聚合物都要有一些分解掉，需要不停地加入新的聚合物。

’#施工参数的计算
连续油管高压清洗作业参数的计算需要通过专门的计算机软件来进行，计算的参数有：
!喷嘴尺寸；"喷嘴数量；#连续油管的压力降；$井下工具底部的压力；%通过喷嘴的压力降；&连续油管的起下速度；’清洗!$)所用的时间；(所需液体总量；)聚合物需求量；*环空液体的上返速度；!"#冲洗次数。

*#高压冲洗作业程序
高压冲洗作业程序如下：
!将井况资料及连续油管数据参数输入计算机进行设计计算，确定高压清洗作业所需的各种参数；
"连接连续油管、泵、搅拌器和过滤器等地面设备；
#在淡水中加入$#!%的聚合物配制成聚合物溶液；
$下入带有管内过滤器的高压清洗工具；
%根据设计的泵压、泵速泵入聚合物溶液；
&按计算机计算的下入速度下放连续油管；
’当高压清洗工具冲洗至预定深度后停泵，再次开泵以便使冲洗工具转向；
(根据选择的冲洗次数，以相同的速度上提、下放连续油管使其反复通过清洗段。

四、连续油管酸化
&#连续油管酸化的优缺点
（&）连续油管酸化的优点
!减少各种杂质进入生产层：采用常规管柱进行酸化会使管内的粘附物、蜡、锈渣等与酸液一起被挤入地层，而采用连续油管酸化可先将生产管柱内的锈渣、结垢、结蜡等去除，减少酸化作业中对地层的污染。

—
—
!
$
#
"
!酸液用量少，有效作用井段长：采用常规管柱酸化，很难将酸液对长处理井段进行有效的酸化处理，而且处理液用量大。

采用连续油管，能对长井段特别是水平井段进行有选择性的处理，不但能有效地清除地层污染，而且还能节省处理液量。

"不压井作业，避免油层二次污染：快速清洗地层是提高产液的有效方法之一。

因为酸液对地层处理之后，随之有沉淀和液体漏失的出现。

采用连续油管可以很容易地用氮气快速替喷，无需压井即可将连续油管起出井口。

由于连续油管是一个封闭的回路系统，作业人员可对油井进行有效的控制，全部操作都可在操作室完成。

避免了在排酸时，返出的有害气体（硫化氢和酸气）对操作人员的伤害。

（!）连续油管酸化的缺点
#摩阻大：连续油管最大的缺陷是小直径的连续油管在酸化等增产作业中，由于摩阻大，在高排量时井口的泵压高。

!受水平井段长度的限制：连续油管在水平井增产措施中得到了广泛的应用。

但连续油管在水平井中的下入深度是有限的，当下到一定深度后连续油管由于受下推力而弯曲被“锁”在油管内，一般连续油管在水平井中水平段下入深度在"##$$##%。

如果在水平段超过$##%的水平井中使用连续油管，通常采用一种特殊的技术即连续油管与小尺寸的管柱配合使用。

先将小尺寸的管柱下入水平段，而后再将连续油管沿小的油管柱下推至长井筒的末段。

酸化作业通过两步完成，第一步先对水平井的远处理段进行处理，第二步对水平井的近处理段进行处理。

!&酸化作业前需考虑的因素
连续油管酸化作业前要考虑如下问题：
#井底压力的大小，它对选择处理液和决定注入压力的大小提供参考。

!顶替液的种类，保证不对处理液有逆向作用。

"对井内液体和处理液取样，在实验室作相容化验，以便确认井内液体对处理液是否有逆向作用。

%了解井眼轨迹。

&选择合适尺寸的连续油管和地面设备。

’是否应用泡沫和转向剂。

(井斜是否大于’#(。

)是否用计算机增产系统确认排量和压力。

*如果该井作业后要替喷，应降低多少静液柱压力才能使该井自喷。

’&连续油管酸化作业程序
连续油管酸化作业程序如下：
#组装连续油管地面设备、混合泵及泵送设备；
!在防喷器下面装三通；
"在管线上安装一个可调阀门；
%安装合适的喷射工具，使喷嘴的方位、直径和数量满足作业的要求；
&每次作业前对连续油管及防喷器进行试压；
’下入速度控制在!#$’#%／%)*，每下’##%对连续油管作一次拉力测试；
(在连续油管下入过程中如有遇阻现象先循环，直至下到有效深度后才能泵处理液进行作业；
—
—
!
$
#
"
!将清洗工具下至射孔段底部或处理段最低点，循环至井眼充满液体；
"进行挤注测试；
#注入前置清洗液；
!
"#用一级酸处理液将前置清洗液替出，当酸处理液到达连续油管喷嘴后，关闭环空，上下活动连续油管，使喷嘴上下穿越处理段，对射孔段进行酸洗。

同时，观察连续油管压力和环空压力，使挤注压力不要超过地层的破裂压力；
!"$随后泵入后置酸和转向剂。

提高泵速并上下活动连续油管!$"#次，避免连续油管在高压状态下作业时间过长；
!
"%最后用一定量的冲洗液将处理液替出，完成对地层的处理；!
"&根据要求用氮气诱喷；!"
’上提连续油管，保持循环至连续油管提出井口。

图"$%"%&连续油管射流泵实用示意图
$’连续油管的维护保养
连续油管酸化作业后应进行设备的维护保养，清除连续油管及
防喷器内的化学材料和杂物，避免化学材料对防喷器阀芯和腔体的
腐蚀，使防喷器失去功能，甚至对连续油管造成砂眼而损坏。

五、连续油管射流泵技术
"’连续油管射流泵的优点及使用条件
连续油管射流泵技术具有以下的优点：
%对于原生产管柱中无法采用普通射流泵的井，可以采用连续
油管射流泵。

&射流泵的安装和取出非常简单，只需正、反打压即可下入或
取出连续油管射流泵。

’射流泵没有运动部件，抗腐蚀能力强。

适用于出砂井或地层
液含腐蚀性的物质。

(可以用于直井、斜井和水平井。

连续油管射流泵的使用还要受到下列条件的限制：
%平台必须有足够的空间来摆放连续油管设备。

&平台吊车要能吊起"()左右的连续油管设备。

’动力液需经过严格的过滤以防止堵塞喷嘴。

*’连续油管射流泵设备组成
连续油管射流泵井下管柱由膨胀式封隔器、抛光管、射流泵
筒、连续油管等组成，见图"$%"%&。

连续油管射流泵井口装置主要包括：动力液管汇、生产管汇、
射流泵捕捉器、以及与其相配套的各种阀门、压力表等。

&’连续油管射流泵尺寸的选择
连续油管射流泵的尺寸，主要根据下列条件来选择：
%地层的产能；
&气油比；
’原油脱气压力和地层压力；
(套管、生产管柱和连续油管的尺寸；
—!!"#—
!动力液来源。

!"连续油管射流泵的安装作业程序
（#）$%&膨胀式封隔器的下入
"下井前对连续油管通水；
#用水循环钢球对连续油管通径，记录循环压力及排量；
$对连续油管连接器进行拉力试验；
%将液压脱手工具接到抛光管上，将抛光管组装到膨胀式封隔器上；
!以’()／)*+左右的速度把膨胀式封隔器下入井中，每下入,(()测一次上提下放的负荷；
&将封隔器下至坐封位置，测上提、下放负荷并作好记录。

如有必要先循环清洗井筒，注意封隔器上下压差不要超过其额定压差；
’将合适尺寸的钢球放入连续油管内，打压坐封膨胀式封隔器；
(下放连续油管，检验坐封情况；
)确认封隔器坐封好后，将脱手钢球放入连续油管内，打压使脱手工具应与抛光管脱离；
*缓慢上提连续油管，检验脱手工具是否已与抛光管脱离。

确认脱离后，下放连续油管探抛光管再次确认封隔器位置；
!"#起出连续油管。

（’）射流泵筒及密封筒的下入
"下井前对连续油管通水；
#根据射流泵尺寸，选用适当的钢球对生产连续油管循环通径，记录循环压力及排量；
$对连续油管连接器进行拉力试验；
%将射流泵连接到密封筒上，再将连续油管连接到射流泵上；
!以’()／)*+左右的速度下入井中，每下入,(()测一次上提下放重量；
&将密封筒下到位并套到抛光管上。

（,）射流泵井口的安装
"安装连续油管卡瓦，割连续油管。

#根据要求连接动力液管线、生产管线等，并对管线进行压力试验。

-"连续油管射流泵的更换方法
在射流泵生产过程中，由于产液及含水等因素的变化，需要调整喷嘴和喉管的尺寸以得到最佳的产能。

取出射流泵的方法是从环空反循环动力液，将射流泵从连续油管内循环出；更换喷嘴、喉管后，将射流泵投入连续油管，正打压将射流泵推到泵筒内。

."连续油管射流泵动力液的基本要求
连续油管射流泵的动力液通常是使用水。

动力液入井前要进行过滤，以清除动力液内的固相颗粒杂质，减小射流泵被堵塞及磨蚀的可能。

动力液中要加入适量的防腐剂以延长连续油管和射流泵的使用寿命。

六、连续油管切割技术
采用连续油管携带的液压切割工具对各种井下管柱进行切割已得到了越来越广泛的应用。

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$
#
"
!。