连续油管技术11
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连续油管作业技术
Coiled Tubing Operation Technology
主要内容
第一部分：连续油管发展与性能
第一部分：连续油管作业工具 第一部分：连续油管作业技术
第一部分： 连续油管发展与性能
Coiled Tubing Development and Property
连续油管发展与现状 连续油管基本结构
. . 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
. . 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 . 2.875 3.500
与国外相比，国内在连续油管和作业车的制造方 面尚属空白，技术不配套，作业服务范围小，设 备利用率低，接受和认识程度不高。
Global CTU Count
(1316 Total) 共1316台套
连续油管分布状况
历年全球连续油管服务产值状况
• 年增长 20% • 2005年产值 18亿美元
– – – – – – – – 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 6.11 亿美元 8.27 11.23 9.04 10.54 13.24 17.59 20.23(估计)
Coiled Tubing Technical Data Table Selector
Select Desired Technical Data Table by Clicking on Listed Dimensions (US or Metric)
Coiled Tubing QT-700 QT-800 QT-900 QT-1000 QT-1200 HO-70 Dimensions Areas & Volumes Specified Minimum Yield Strength Coiled Tubing Utilizati on Load Factor Spool Capacity Chart
连续油管装配图
第一部分： 连续油管发展与性能
连续油管发展与现状 连续油管基本结构
连续油管与主要技术性能
连续油管机械性能
连续油管制造厂家
续油管主要制造商集中在美国
Quality Tubing (优质油管公司) Precision Technology (精密管技术公司) South Western Pipe (西南管子公司) 整机装配和注入系统生产的公司有
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
70,000 to 90,000 PSI .
100,000 to 120,000 PSI .
.
0.625
• • • • 防喷器 夹管器-盘根盒 针形阀/变径 井口联结
• 管线 – 旋转头/水龙头，接头，管汇
陆地设备布置
• 场地布置 – 场地租赁
• 环境限制/问题
• 管理部门的要求 • 紧急关井和撤离计划 • 临近地区的其他作业 • 对环境的影响
陆地连续油管设备摆放
• 场地限制 – 上级要求, 场地尺寸, 道路限制
2006年全球连续油管市场状况
地区 美国 加拿大 其他(包括中国) ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ计 产值 亿美元) 9.0 3.0 6.0 18.0 份额 % 50% 17% 33%
发展趋势
早期主要作为传输流体的通道，基本用于洗井、基质酸化和氮 气举升。目前这些应用仍然是主要的应用领域，2001年占连续 油管服务收入的77% 。 现在，已经扩展到 钻井(DRILLING)、 作业(WORKOVER)、 测井和射孔(LOGGING and PERFORATION)
连续油管与主要技术性能
连续油管机械性能
连续油管的机械性能
• 屈服强度55,000 – 用于管线 • 屈服强度70,000– 广泛应用于各种作业 • 屈服强度80,000/90,000/100,000逐渐普及 90,000已用于各种作业 屈服强度110,000 – 120,000 特殊需要 –Cr合金管用于特殊服务 (QTI)
连续油管的机械性能
• 外径 1"OD – 4.5"OD – 作业: 1" – 2.875"OD – 管线: 3.5" and 4.5" OD • 壁厚.080" to .250"
• 台阶管柱，下入更深，强度更大 – 3500’ of .175” wall – 4000’ of .156” wall – 8500’of .134” wall • 通常台阶管柱有5-6个壁厚 • 锥形管柱
检测仪器装在连续油管轮毂上
连续油管地面设备
• 连续油管 – 陆上卡车/拖车 – 海上撬装设备 – 注入器 – 指重仪 – 深度仪 – 检测设备 – 导入弧 – 导链/夹管器
连续油管地面设备
• 连续油管.
– – – – 滚筒尺寸，驱动能力 动力单元 控制室 – 监测设备 压力控制设备 (The Stack)
80,000 PSI 90,000 PSI
1980s – 通过热处理加工高强度管目前--使用 合金材料，不需要热处理
防腐蚀连续油管
• 2000’s – 出现铬防腐蚀连续油管 - 更长使用周期 (Cycle/寿命 Life)
- 悬挂在腐蚀性井中
• 非金属-复合管
– – – 外径大, 滚筒小 现场不能维修 没有广泛应用
海上连续油管的摆放
• • • • • • • • • 平台和平台道路的尺寸 危险区域的识别 平台空间的限制 (设备,管材等) 设备的尺寸和重量 设备的摆放方向 远程控制台和紧急关断装置的位置 逃生路线和装备，救生艇„ 钻机位置/起重机位置 栓系点和安全点
第一部分： 连续油管发展与性能
连续油管发展与现状 连续油管基本结构
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
19.10 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
仅美国普拉得霍湾西部作业区每年使用连续油管作 业超过1000井次。现在，全世界的年耗量近500万米， 作业工作量以每年25%的速度增加。
国内发展现状
1985年以来，国内陆上各油田共引进连续油管作 业设备20多台，主要分布在大庆、胜利、中原、 河南、大港、辽河、新疆等油田。大庆油田、塔 里木油田、吐哈油田利用连续油管作业技术进行 了气举、清蜡、洗井、冲砂、测井、挤水泥作业， 成功地解决了油田生产中的一些特殊难题，取得 了良好的效果。
连续油管与主要技术性能
当前主要连续油管服务
成套连续油管作业设备
连续油管的发展历史
• 1945 – 在北海用于输油管线 • 1950’s – Submarine Antenna – 第一套使用盘 根的连续油管 • 1962 – 第一套连续油管服务设备 • 1989 – 螺旋焊接连续油管 • 1991 – 高强度连续油管 • 1990’s – 强度和使用寿命得到提高 • 目前 – 强度达到 120,000lbs(磅) (1磅=0.45359公斤)
• 危险地带的识别
• 设备的尺寸和重量
• 设备的摆放方向 • 远程控制台和紧急关断装置的位置 • 逃生通道和设备 • 绳索的栓系点
海上连续油管的摆放
• 设备类型 (漂浮平台/固定平台)
• 吊车的能力
• 环保要求和废物存放 • 附近的其他作业
• 地面和水下的支撑能力
• 后勤支持 • 管理部门的规定 • 紧急关井和撤离计划 • 对环境的影响
HAZ
HAZ
经常出现质量问题
螺旋焊接-现在使用
• 平面螺旋焊接使热影响区分布均匀 • 热影响区降低 70+% • 抗拉强度接近本体
• 焊接的同时可以检验
• 螺旋焊代替了对接焊（对接焊热影响区
强度降低 50%，多数施工管柱不使用对
接焊。
高强度连续油管
• 屈服强度：70号钢
80号钢 90号钢
70,000 PSI
20世纪90年代以来
国外发展现状
世界三大连续油管生产公司：美国精密油管技术公 司、优质油管公司和西南管材公司。 连续油管的直径从12.17-168.14mm共有100多种规 格；屈服强度为48.213-96.416MPa；单根长度可达 9000m，作业设备车的数量已达到600多台，并且以 每年20%的速度增长。
19.10 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
. 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
. 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
• 以下网站提供数据 – Quality Tubing: www.qualitytubing.com – Precision: www.precision-tube.com
台阶管柱焊接记录
连续油管的硬度
屈服强度
标准洛氏硬度范围
高强度连续油管
需要使用经过特
殊硬化处理的连
接头和卡瓦
连续油管的受力/极限/失效
Hy-draRig公司
Bowen工具公司
Otis工程公司。
连续油管制造材料
碳素钢 调质钢
钛合金钢
(质量轻和强度高等优点，但价格贵，是普通
钢制连续油管的6倍。)
早期连续油管焊接
30ft 对接焊连接 1000-2000ft 对接焊连接
焊接质量差 有薄弱点 焊缝较长 油管强度降低 50%
历经三个发展阶段
时 间 跨 度 相 应 阶 段
20世纪60-70年代
产生与探索阶段：强度低、技术不完善，仅用于 洗井、打捞等简单作业。 技术进步阶段：井下工具配套，工艺技术得到改 进，尺寸进一步增加。 技术成熟和迅速发展阶段：应用在水平井钻井、 侧钻井、完井、试油、采油、修井和集输等领域。
20世纪80-90年代
增产措施(STIMULATION)等领域
发展趋势：压裂、浅油气层钻井和在老井上钻多枝井。
第一部分： 连续油管发展与性能
连续油管发展与现状 连续油管基本结构
连续油管与主要技术性能
当前主要连续油管服务
连续油管 作业车
连续油管作业车示意图
动力系统 连续油管 导管器 注入头
控制系统
井口
连 续 油 管 设 备 机 械 组 成
• 由于压力和拉力导致油管失效 • 连续油管的主要受力:
– 轴向力 – 径向力 – 周向力 – 剪切力
• 连续油管的形状尺寸和 • 载荷决定了受力的大小
– 内压力 – 外压力 – 轴向力(+ 拉, – 剪切力 - 压)
连续油管强行下入时弯曲图
连续油管受力
• 预测受力极限
– 软件 – 手册
• 如果 von Mises 方法计算的载荷超过了屈服强度，连 续油管就会失效
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
. 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
检
测
• 螺旋焊平面检测（ flat） • 常用磁通量检测
• 现场检测
19.10 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 . 73.03 88.90
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
19.10 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
15.90
0.625
15.90
0.625
15.90
.
.
.
.
0.625
15.90
0.625
15.90
.00 to .35 .40 to .80
All Sizes
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
19.10 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
Coiled Tubing Operation Technology
主要内容
第一部分：连续油管发展与性能
第一部分：连续油管作业工具 第一部分：连续油管作业技术
第一部分： 连续油管发展与性能
Coiled Tubing Development and Property
连续油管发展与现状 连续油管基本结构
. . 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
. . 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 . 2.875 3.500
与国外相比，国内在连续油管和作业车的制造方 面尚属空白，技术不配套，作业服务范围小，设 备利用率低，接受和认识程度不高。
Global CTU Count
(1316 Total) 共1316台套
连续油管分布状况
历年全球连续油管服务产值状况
• 年增长 20% • 2005年产值 18亿美元
– – – – – – – – 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 6.11 亿美元 8.27 11.23 9.04 10.54 13.24 17.59 20.23(估计)
Coiled Tubing Technical Data Table Selector
Select Desired Technical Data Table by Clicking on Listed Dimensions (US or Metric)
Coiled Tubing QT-700 QT-800 QT-900 QT-1000 QT-1200 HO-70 Dimensions Areas & Volumes Specified Minimum Yield Strength Coiled Tubing Utilizati on Load Factor Spool Capacity Chart
连续油管装配图
第一部分： 连续油管发展与性能
连续油管发展与现状 连续油管基本结构
连续油管与主要技术性能
连续油管机械性能
连续油管制造厂家
续油管主要制造商集中在美国
Quality Tubing (优质油管公司) Precision Technology (精密管技术公司) South Western Pipe (西南管子公司) 整机装配和注入系统生产的公司有
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
OD (in)
OD (mm)
70,000 to 90,000 PSI .
100,000 to 120,000 PSI .
.
0.625
• • • • 防喷器 夹管器-盘根盒 针形阀/变径 井口联结
• 管线 – 旋转头/水龙头，接头，管汇
陆地设备布置
• 场地布置 – 场地租赁
• 环境限制/问题
• 管理部门的要求 • 紧急关井和撤离计划 • 临近地区的其他作业 • 对环境的影响
陆地连续油管设备摆放
• 场地限制 – 上级要求, 场地尺寸, 道路限制
2006年全球连续油管市场状况
地区 美国 加拿大 其他(包括中国) ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ计 产值 亿美元) 9.0 3.0 6.0 18.0 份额 % 50% 17% 33%
发展趋势
早期主要作为传输流体的通道，基本用于洗井、基质酸化和氮 气举升。目前这些应用仍然是主要的应用领域，2001年占连续 油管服务收入的77% 。 现在，已经扩展到 钻井(DRILLING)、 作业(WORKOVER)、 测井和射孔(LOGGING and PERFORATION)
连续油管与主要技术性能
连续油管机械性能
连续油管的机械性能
• 屈服强度55,000 – 用于管线 • 屈服强度70,000– 广泛应用于各种作业 • 屈服强度80,000/90,000/100,000逐渐普及 90,000已用于各种作业 屈服强度110,000 – 120,000 特殊需要 –Cr合金管用于特殊服务 (QTI)
连续油管的机械性能
• 外径 1"OD – 4.5"OD – 作业: 1" – 2.875"OD – 管线: 3.5" and 4.5" OD • 壁厚.080" to .250"
• 台阶管柱，下入更深，强度更大 – 3500’ of .175” wall – 4000’ of .156” wall – 8500’of .134” wall • 通常台阶管柱有5-6个壁厚 • 锥形管柱
检测仪器装在连续油管轮毂上
连续油管地面设备
• 连续油管 – 陆上卡车/拖车 – 海上撬装设备 – 注入器 – 指重仪 – 深度仪 – 检测设备 – 导入弧 – 导链/夹管器
连续油管地面设备
• 连续油管.
– – – – 滚筒尺寸，驱动能力 动力单元 控制室 – 监测设备 压力控制设备 (The Stack)
80,000 PSI 90,000 PSI
1980s – 通过热处理加工高强度管目前--使用 合金材料，不需要热处理
防腐蚀连续油管
• 2000’s – 出现铬防腐蚀连续油管 - 更长使用周期 (Cycle/寿命 Life)
- 悬挂在腐蚀性井中
• 非金属-复合管
– – – 外径大, 滚筒小 现场不能维修 没有广泛应用
海上连续油管的摆放
• • • • • • • • • 平台和平台道路的尺寸 危险区域的识别 平台空间的限制 (设备,管材等) 设备的尺寸和重量 设备的摆放方向 远程控制台和紧急关断装置的位置 逃生路线和装备，救生艇„ 钻机位置/起重机位置 栓系点和安全点
第一部分： 连续油管发展与性能
连续油管发展与现状 连续油管基本结构
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
19.10 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
仅美国普拉得霍湾西部作业区每年使用连续油管作 业超过1000井次。现在，全世界的年耗量近500万米， 作业工作量以每年25%的速度增加。
国内发展现状
1985年以来，国内陆上各油田共引进连续油管作 业设备20多台，主要分布在大庆、胜利、中原、 河南、大港、辽河、新疆等油田。大庆油田、塔 里木油田、吐哈油田利用连续油管作业技术进行 了气举、清蜡、洗井、冲砂、测井、挤水泥作业， 成功地解决了油田生产中的一些特殊难题，取得 了良好的效果。
连续油管与主要技术性能
当前主要连续油管服务
成套连续油管作业设备
连续油管的发展历史
• 1945 – 在北海用于输油管线 • 1950’s – Submarine Antenna – 第一套使用盘 根的连续油管 • 1962 – 第一套连续油管服务设备 • 1989 – 螺旋焊接连续油管 • 1991 – 高强度连续油管 • 1990’s – 强度和使用寿命得到提高 • 目前 – 强度达到 120,000lbs(磅) (1磅=0.45359公斤)
• 危险地带的识别
• 设备的尺寸和重量
• 设备的摆放方向 • 远程控制台和紧急关断装置的位置 • 逃生通道和设备 • 绳索的栓系点
海上连续油管的摆放
• 设备类型 (漂浮平台/固定平台)
• 吊车的能力
• 环保要求和废物存放 • 附近的其他作业
• 地面和水下的支撑能力
• 后勤支持 • 管理部门的规定 • 紧急关井和撤离计划 • 对环境的影响
HAZ
HAZ
经常出现质量问题
螺旋焊接-现在使用
• 平面螺旋焊接使热影响区分布均匀 • 热影响区降低 70+% • 抗拉强度接近本体
• 焊接的同时可以检验
• 螺旋焊代替了对接焊（对接焊热影响区
强度降低 50%，多数施工管柱不使用对
接焊。
高强度连续油管
• 屈服强度：70号钢
80号钢 90号钢
70,000 PSI
20世纪90年代以来
国外发展现状
世界三大连续油管生产公司：美国精密油管技术公 司、优质油管公司和西南管材公司。 连续油管的直径从12.17-168.14mm共有100多种规 格；屈服强度为48.213-96.416MPa；单根长度可达 9000m，作业设备车的数量已达到600多台，并且以 每年20%的速度增长。
19.10 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
. 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
. 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
• 以下网站提供数据 – Quality Tubing: www.qualitytubing.com – Precision: www.precision-tube.com
台阶管柱焊接记录
连续油管的硬度
屈服强度
标准洛氏硬度范围
高强度连续油管
需要使用经过特
殊硬化处理的连
接头和卡瓦
连续油管的受力/极限/失效
Hy-draRig公司
Bowen工具公司
Otis工程公司。
连续油管制造材料
碳素钢 调质钢
钛合金钢
(质量轻和强度高等优点，但价格贵，是普通
钢制连续油管的6倍。)
早期连续油管焊接
30ft 对接焊连接 1000-2000ft 对接焊连接
焊接质量差 有薄弱点 焊缝较长 油管强度降低 50%
历经三个发展阶段
时 间 跨 度 相 应 阶 段
20世纪60-70年代
产生与探索阶段：强度低、技术不完善，仅用于 洗井、打捞等简单作业。 技术进步阶段：井下工具配套，工艺技术得到改 进，尺寸进一步增加。 技术成熟和迅速发展阶段：应用在水平井钻井、 侧钻井、完井、试油、采油、修井和集输等领域。
20世纪80-90年代
增产措施(STIMULATION)等领域
发展趋势：压裂、浅油气层钻井和在老井上钻多枝井。
第一部分： 连续油管发展与性能
连续油管发展与现状 连续油管基本结构
连续油管与主要技术性能
当前主要连续油管服务
连续油管 作业车
连续油管作业车示意图
动力系统 连续油管 导管器 注入头
控制系统
井口
连 续 油 管 设 备 机 械 组 成
• 由于压力和拉力导致油管失效 • 连续油管的主要受力:
– 轴向力 – 径向力 – 周向力 – 剪切力
• 连续油管的形状尺寸和 • 载荷决定了受力的大小
– 内压力 – 外压力 – 轴向力(+ 拉, – 剪切力 - 压)
连续油管强行下入时弯曲图
连续油管受力
• 预测受力极限
– 软件 – 手册
• 如果 von Mises 方法计算的载荷超过了屈服强度，连 续油管就会失效
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
. 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
检
测
• 螺旋焊平面检测（ flat） • 常用磁通量检测
• 现场检测
19.10 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 . 73.03 88.90
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
19.10 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90
15.90
0.625
15.90
0.625
15.90
.
.
.
.
0.625
15.90
0.625
15.90
.00 to .35 .40 to .80
All Sizes
0.750 1.000 1.250 1.500 1.750 2.000 2.375 2.625 2.875 3.500
19.10 25.40 31.80 38.10 44.50 50.80 60.33 66.70 73.03 88.90