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一、发展历程
早在20世纪30年代以前，人们就对连续钻井管柱的概念和优点有了初步的认识。在二战期间，盟军曾用连续油管从海底输送能源，以满足战争的需要。据报道，1962年加利福尼亚石油公司及勃温工具厂研制了第一个原始型“连续管轻型修车装置”，用来清除海岸区油气井中的砂桥。1964 年，Roy H.Culla Research 公司研制了一种钻井系统，该系统使用了一个连续的、灵活的钻井管柱（外径φ66.68mm）来循环液体，并使用电流来驱动井下电动马达，使用一个液压注入头来放入或回收钻井管柱。该系统曾经在德克萨斯州的Marble Falls 附近的采石厂花岗岩地层上钻了一口φ120.65mm、井深304.8m的试验井，钻井速度为1.53～3.05m/h。
在此后的20多年内，连续油管技术虽然取得了一些进步，并在修井和完井作业中获得了一些应用，也进行过钻井尝试，但由于连续油管可靠性问题，未能在石油界取得大范围的推广应用。80年代中后期，世界范围内原油价格下跌，迫使国内外作业公司和服务公司研究和采用可降低钻井成本的新方法，再加上连续油管质量和可靠性的提高，连续油管在修井和完井等作业中的应用急剧增加，并取得了明显的经济效益和社会效益。
连续油管钻井技术的发展和应用始于90年代初，目前仍处于研究和开发的初级阶段。1991年,美国、加拿大、法国相继成功地试验应用了连续油管钻井技术。近年来，世界上用连续油管所钻井的数量急剧增加，1996年为410口，1997年猛增至600多口，目前仍在继续增加。
近年来，随着连续油管器材和制造工艺的进一步发展，可靠性高的高强度大直径连续油管、小直径容积式马达、先进的定向工具及测量系统和金刚石钻头的相继问世，极大地推动了连续油管钻井技术发展及应用。
二、连续油管钻井的优缺点
1.优点
在钻井工程中，连续油管的应用包括：取心、安放造斜器和开窗侧钻、无线随钻测量、导向工具的有线测量、下尾管和悬挂器等。连续油管钻井与常规钻井相比，主要有以下几方面的优点：
（1）能够安全地实现欠平衡压力钻井作业，有利于保护油气层，提高钻速。连续油管没有接头，为实现欠平衡压力钻井创造了有利条件。安装在防喷器上方的环形橡胶，其作用相当于始终处于关闭状态的环形防喷器，它能在钻进和起下钻作业过程中密封环空，使钻井作业得以在欠平衡压力下进行，从而可防止地层伤害并提高钻速。
（2）在钻进过程中不需停泵接单根，可实现钻井液的连续循环，减少了起下钻时间，缩短了钻井周期，提高了起下钻速度和作业的安全性，避免因接单根可能引起井喷和卡钻事故的发生。
（3）连续油管钻井特别适用于小眼井钻井、老井侧钻、老井加深。在老井侧钻或加深作业中，因连续油管直径小可进行过油管作业，无需取出老井中现有的生产设备，从而实现边采边钻的目的，可显著节约钻井成本。
（4）地面设备少，占地面积小，特别适合于条件受限制的地面或海上平台作业，能减少对周围环境的影响，降低井场建设和维护费用，同时设备移运安装快捷、方便、灵活。
（5）连续油管内可以内置电缆，有利于实现自动控制和随钻测量。
（6）减少作业人员。
2.局限性
与常规钻井技术相比，连续油管钻井虽有许多优点，但由于其尚处于发展的初级阶段，远未成熟，因此也有一些局限性：
（1）用连续油管钻井之前，通常需要借助常规钻井或修井机作好钻前准备工作，如起出油管和封隔器等。
（2）尽管连续油管可以用来下入较短的衬管，但如果要下入较长的套管柱或尾管柱，则需要借助常规钻机或修井机才能完成。因此，目前的连续油管作业装置还不能完成从开钻到完井的所有作业。
（3）因连续油管不能像常规钻杆那样旋转，无法搅动可能形成的岩屑床，增大了卡钻的风险。
（4）连续油管内径较小，泥浆在管内摩擦压耗太高，限制了泥浆排量。
（5）钻压、转矩、水力参数和井底钻具组合受到限制。
（6）连续油管使用寿命较短。
三、地面设备
连续油管钻井的地面设备主要由连续油管作业机、泥浆循环系统和井控系统组成。
1．连续油管作业机
（1）连续油管注入头。它的主要功能是克服连续油管在井筒内的浮力及摩擦力使油管下入井内；在不同情况下控制连续油管的下入速度；悬挂油管和控制从井内起出油管的速度。连续油管注入头的关键部位是链条总成。
（2）卷筒。它由筒芯和边凸缘组成。卷筒的转动由液压马达控制，液压马达的作用是在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。卷筒所能缠绕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、筒芯的直径、运输设备的要求等。
（3）动力系统。动力系统主要为作业机和各部件提供动力源。大多数连续油管作业机的动力系统是柴油机和水力泵。
（4）控制室。控制室上装有各种仪表、开关及有关控制系统，操作人员在控制室里控制注入头、卷筒、泥浆泵、防喷器和节流管汇的工作。
（5）连续油管。连续油管是一种高强度高韧性管材。目前，美国有三家公司（均位于休斯敦）制造连续油管，即精密管技术公司、优质管公司、西南管子公司。随着连续油管应用的增加，这三家公司近年来开展了激烈的竞争，使连续油管的制造技术不断发展，质量不断提高。
目前，世界上较大的连续油管作业供应商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 Stevenson公司、加拿大DRECO能源公司。
2．泥浆循环系统
连续油管钻井中所选择的泥浆，既不能损坏泥浆马达橡胶定子，同时能最大限度地减少连续油管内的摩擦压力损失，使泥浆在环空中具有足够的携岩能力。连续油管钻井所应用的泥浆循环系统与小眼井钻井所使用的泥浆循环系统大致一样。与常规钻井相比，其泥浆循环系统的容积要小一些。固控设备也包括振动筛、除砂器、除泥器和离心机。泥浆泵的功率应满足井下泥浆马达和井眼清洁的要求。
3．井控系统
与常规钻井一样，连续油管钻井中的主要井控设备也是防喷器组，它是由全封闭闸板、剪切式闸板、带卡瓦闸板和连续油管组成。在欠平衡压力钻井中，通常采用两套防喷器组，一套用在连续油管上，一套用在井底钻具组合上。
四、井下工具
连续油管钻井用的井下工具主要有钻头、弯接头、马达、钻铤、分离机构、连续油管配合接头。
1．钻头
用于连续油管钻井的钻头应具备：（1）在低钻压和高转速下应具有足够的破岩能力；（2）在钻井过程中，钻头对扭矩的要求要低，以避免高扭矩使连续油管疲劳破坏。目前，常用的钻头有TSP、天然金刚石钻头和PDC钻头。
2．弯接头、定向工具
用连续油管钻定向井和水平井过程中，在下部钻具组合中应配有弯接头和定向工具。用常规钻柱钻定向井或水平井时，底部钻具组合的工具面方位可在地面通过转动钻柱进行调整。但用连续油管钻井时，因连续油管不能旋转，必须用一种专门的井下工具即定向工具来调整底部钻具组合的工具面方位。
3．钻铤
钻铤主要给钻头施加钻压，提高钻头的破岩能量，从而提高机械钻速。在使用导向工具或MWD系统时，必须使用无磁钻铤以避免电磁干扰，避免导向和测量错误。
4.容积式马达
容积式马达用来旋转钻头。连续油管钻井中所用的容积式马达主要有三种类型：高速低扭矩、中速中扭矩和低速高扭矩。在施工中马达必须与所用的钻头相匹配，低速高扭矩马达适合于TSD钻头和天然金刚石钻头，中速中扭矩马达适合PDC钻头。
5．连续油管适配器
连续油管适配器用来联接连续油管和底部钻具组合，它所承受的扭矩必须大于泥浆马达所产生的扭矩，同时还需处理下部钻具组合的振动，以确保连续油管免遭损坏。它的抗拉强度应大于连续油管本身的抗拉强度。
6．紧急分离机构
连续油管施工过程中，如果下部钻具组合发生卡钻或其它井下事故，就应该使用分离机构使连续油管与下部钻具组合分离。目前使用的分离机构主要有液压和剪切机构两种，所用的分离机构必须能够抵抗泥浆马达的扭矩。
液压机构的工作原理是从地面往连续油管内泵入一个小球，当小球下行到球座上时，连续油管开始憋压，当压力达到某一高度时，连接工具的剪切销钉被剪断，使下部钻具组合与连续油管分离。
剪切机构的工作原理是当发生卡钻时，上提连续油管，当连续油管被施加到一定的拉力时，连接工具的剪切销钉被剪断，使下部钻具组合与连续油管分离。当连续油管起出井口以后，使用打捞工具来回收下部钻具组合。
五、连续油管钻井的应用
连续油管钻井按钻井的类型分，有直井、定向井、水平井；按工艺方式分，有欠平衡压力钻井、平衡压力钻井和过平衡压力钻井。从技术难度来看，钻直井不需要特殊的工艺设备，而钻定向井和水平井则需要复杂的工具设备，如开窗磨铣工具和定向控制设备。
目前世界上最大的连续油管钻井项目是Shell公司在美国加利福尼亚Mckittrick油田实施的115口井项目。该油田井深约236～293m。该项目使用哈里伯顿公司生产的连续油管设备和技术及Dyna泥浆马达，钻井承包商几乎每天完成一口水平井。
1991年Orgy能源公司在美国德克萨斯应用外径为φ50.8mm、壁厚为4mm的连续油管成功地钻成了一口水平位移为992.4m的水平井。这也是目前运用连续油管钻井技术所钻的水平段最长的水平井。
1997年Apche公司运用连续油管钻井技术在加拿大阿尔伯塔钻成了垂深为2572m的Hamatanall-18水平井。该井在垂直井段及造斜井段均采用常规钻机完成，水平井段采用连续油管欠平衡压力钻井技术，水平段长为366m，井径为φ120mm。
1997年壳牌英国勘探与生产公司为提高英国北海cormorant油田剩余油的可采储量，运用连续油管进行套管开窗侧钻。窗口深度为3862～3866m，总井深4137m，井径φ98mm，下φ73mm尾管，射孔完井。该井日产油1780t。
ARCO公司在普鲁德霍湾应用连续油管所钻井的造斜点井深多为2700～3000m，井深3350m，连续油管钻井长度360m，通常是通过φ88.9mm、φ114.3mm、φ139.7mm生产油管钻的，其中有三口分支井。
六、连续油管钻井技术新进展
1.连续油管直径不断增大（最大尺寸达φ168.275mm），制造材料由碳钢发展到调质合金钢、钛合金等合金材料及复合材料，强度从低强度发展到高强度（屈服强度已达960MPa），焊接技术由多焊缝发展到少焊缝，直到无焊缝。
2.连续油管疲劳破坏的精确模拟，提高了钻井作业的可靠性。
3.连续油管注入头进展显著，HR480型注入头的强行下入能力可达180kN，低速最大拉力达450kN，高速最大拉力达180kN，注入头链条可以更换。
4.在过程控制系统、电缆安装系统、数据采集系统等方面也取得了明显进展。
5.电动连续油管钻井系统研制试验成功。该系统的核心部件是井底电动钻具总成。它采用了电潜泵马达而不是常规的容积式马达。电潜泵马达与行星式变速箱连接，能够把输出轴转速降低到与钻井条件相适应的转速。该马达由地面上的一台与变速驱动装置相连的便携式计算机控制。该井下电动钻具总成经现场试验证明，具有很多优点：（1）可以使钻头转速与钻井液流量无关；（2）可以获得井下数据；（3）可以改变旋转方向；（4）可以采用欠平衡压力钻井；（5）可以使循环压力与地层压力获得动态平衡；（6）可实现自动控制井斜和方位，降低起下井底钻具总成的次数，提高连续油管的使用寿命。
