连续油管管柱:连续油管是一种连续的高强度高柔韧的合金管柱,是连续油管的核心。连续油管也称挠性管,是采用特殊微合金材料和独特制造工艺技术生产的一种高强度、塑性好的连续油管焊接管。
连续油管技术首次应用与第二次世界大战,是二战中PLUTO项目的一部分。二战时期,盟军为了能顺利实施诺曼底登录,前线需要大量的油料补给,而使用油轮等海运方式运输的补给常常会遭到德国截获,而且没有很好的港口用于停靠和卸货海上运输极不安全。当时人们便利用海底管道实施补给的传输,在跨域英吉利海峡时盟军铺设了23条金属输油管道,在铺设之前将这些有关都缠绕在一些卷轴上的,其中17条长约30英里,其余的6条长约70英里,这次任务被称为PLUTO计划,正式由于这次计划导致产生了现在的连续油管。至今连续油管的发展主要经历,三个阶段:六十到七十年代初称为连续油管的产生于探索时期;七十到八十年代称为连续油管技术发展与应用的转折时期;九十年代后期是连续油管技术及应用迅速发展的时期。
世界上第一台CTU首先由Bowen Tool 公司在1962年首先制造出,在当时被称作“连续油管轻便修井机”,并在墨西哥湾岸区首先应用于油气井的冲洗砂堵工作,当时所用的连续油管外径是33.4mm,总长度为4572m,卷筒筒芯的直径为2.743m。1963年后,开始有各式各样的CTU应用于油气田作业,在1964到1967年之间使用的连续油管外径范围为19.05-25.4mm,1967年七十年代初主要使用的连续油管外径范围为是12.7-25.4mm,至七十年代初,已经发展到在世界上约有200多台连续油管作业机在各地进行洗井和氮气举升作业。但是到70年代初,当连续油管作业扩展到深井作业时,由于当时材料强度低、连续油管焊缝多,抵抗不了高压力和大负荷,焊口损坏、落井事故经常出现,由于众多的机械故障,这种独特的设备几乎被放弃不用,直径小,使得流量小摩阻大也是一个重要原因。但连续油管制造技术随着新材料的应用和工艺的不断改进而得到了迅速发展,1976-1978年,美国两家主要的连续油管制造商把制造连续油管的钢带长度从76.2m增长到457.2m,并结合成品管成卷后消除热应力的处理工艺,使焊缝数减少了六分之五,提高了连续油管的抗高压以及大负荷能力。1987年开发出了更大外径尺寸(31.75mm)的连续油管,美国西南管材公司在1980年首次引入482.58MPa屈服强度的高强度低合金钢滚轧连续油管,优质油管公司(QT)在1983年开始采用日本的914.4m长的卷钢板,是连续油管对焊焊缝减少了一半。连续油管的应用范围也得到了扩大,在阿拉斯加被迫开始用连续油管挤注水泥作业,80年代中期连续油管已被应用于各类泵送作业、输送井下工具及替换生产管柱。1980年后期,QT公司又去掉了管段对焊的工序,而是先把钢带用斜焊缝接成长钢带,再滚轧成整根的连续油管,斜焊缝指焊缝与管轴向45°角,钢带滚轧成管后焊制成螺旋形,分散了焊接热影响区,提高了连续油管的疲劳强度和使用寿命,外径为38.1mm和44.5mm的连续油管相继问世。进入90年代后,随着钢制连续油管的规格、材质以及制造技术的迅速的发展。外径为50.8mm的连续油管在90年代开始投入完井作业;1992年1月,首次制造出了外径为60.3mm的连续油管;1993年,外径为88.9mm的连续油管以用于试井试油;1994年,连续油管的最大直径已达到114.3mm。1992年连续油管作业机达到533台,1993年未561台,增加5%,而其销量增加了21%。至2000年底,全世界在用的连续油管作业机数量已达1000多台,连续油管的年消耗量达900多万米,最大作业深度达到7125m。在普通碳素钢的基础上,发展并形成高强度低合金连续油管系列,目前已拥有900-1000MPa高强度CT和1110MPa甚至1200MPa超高强度CT。
连续油管技术的特点及其应用领域:经过40多年的不断研究、改进,CT在质量上取得了很大的提高,作业领域不断扩大,从刚开始用于测井和射孔、油井排液、挤水泥、酸化压裂、洗井、防砂、打捞、井下扩孔以及作为传送工具或永久性设备在生产中应用外,扩展到用于钻井、完井、采油、修井等作业的各个领域,解决了许多常规作业急速难以解决的问题。与常规作业技术相比,连续油管作业技术具有许多明显的优势和特点,主要表现在:无接箍、不压井、不动管柱、作业时间短、施工设备少、占用场地小施工安全环保。
近年来,我国也陆续展开了连续油管的研究和制造工作,出现了大量的专利和技术。2007年武汉钢铁(集团)公司发明了一种高塑性连续油管用钢的方法; 2008年宝山钢铁股份有限公司发明了一种CT级系列连续油管用钢的制造方法,推动了连续油管国产化的进程;2009年宝鸡石油钢管有限责任公司成功开发了CT80级7600m31.8 mm 连续油管,是亚洲成功生产的第一根连续油管。随着国内页岩气开发的大浪潮,连续油管在国内的应用目前达到白热化,连续油管管柱的发展正朝着高强度、耐腐蚀、耐疲劳的方向昂首迈步。