把實驗室“搬”到油氣井邊上 重慶科技大學連續管技術在多地油氣田推廣應用
2025-04-14 06:26:19 來源： 重慶日報
最近幾天，侯學軍又準備出差了。這次的目的地還是老地方——新疆吐哈油田。
作為重慶科技大學石油與天然氣工程學院教授、油氣井工程研究所所長，侯學軍從事油氣資源開發有關工作20多年。
“產業需求在哪里，科研方向就在哪里?！焙顚W軍說，在油氣行業尤其如此，“不去油氣田作業現場，如何了解真實需求？關著門做科研，怎能解決問題？”
2009年以來，他專注于復雜工況井下連續安全高效作業關鍵技術研究。他和團隊一次次往油氣田跑，讓科研圍著產業轉，把實驗室“搬”到油氣井邊上，這項研究如今取得重大突破，相關成果已在重慶、四川、新疆、江漢等地油氣田推廣應用。
“愛上”一根管子
“萬能作業機”集眾多優勢于一身
“老百姓都知道，看病很多時候要做CT檢查。其實，不光醫學上有CT技術，油氣開發中也有CT技術?！?月3日，在重慶科技大學石油與天然氣工程學院的實驗室，侯學軍向記者解釋道。
油氣開發中的CT技術，叫作連續管技術。所謂連續管，其實是一種特制的長達數千米的無接頭鋼管，通常被纏繞在滾筒上，便于運輸和作業。
“在業界，連續管作業裝備素有‘萬能作業機’之稱，它可以應用于鉆井、固井、完井等與石油相關的勘探開發作業?！彼榻B。
事實上，從上世紀60年代開始，國外就將連續管技術應用于石油工業，而我國受管材、裝備、工具工藝等因素影響，直至2007年后才開始推廣應用。
2009年，在重慶科技學院（現重慶科技大學）任教的侯學軍，考到中國石油大學（北京）讀博士，師從沈忠厚院士和高德利院士，也是從那時起，他開始接觸到連續管。
侯學軍說，隨著我國淺層和常規油氣開發進入中后期，資源量豐富的深層及非常規油氣將是重要的接替資源。但是，深層及非常規油氣井下工況非常復雜，面臨深層、高溫、高壓、井眼小、地層復雜、大位移等多種因素。相對于常規鉆桿作業技術，連續管技術起下鉆速度快、人工成本低、效率高，作業設備少、占地少、能耗低，作業過程中可以連續循環，減少地層污染，集眾多優勢于一身，尤其是在老井加深、死井復活等方面優勢更明顯，將是加快我國深層及非常規油氣資源開發的有效途徑之一。
正因如此，從那時起，侯學軍把大部分精力都投入到連續管技術的研究中。
替代傳統鉆桿并不容易
創造國內最深連續管過油管側鉆作業和最長水平段作業紀錄
“萬能作業機”雖好，但要替代傳統鉆桿，實現大規模推廣應用，并不容易。
“連續管具有管徑小、管壁薄、剛度低等特點，連續管作業面臨四大技術難題：井眼清潔難、屈曲摩阻高、疲勞壽命短、高效控制難。”侯學軍說。
比如，鉆井是依靠鉆機的動力帶動鉆頭旋轉，破碎井底巖石，然后通過空心的鉆桿向地下注入鉆井液，將破碎的巖屑攜帶至地面。常規鉆桿直徑可達到114—139毫米，而連續管直徑僅有45—60毫米，管徑小，管內流體流動阻力就大。
再比如，連續管纏繞在滾筒上，操作工在作業時需要把它由彎變直再下井，作業完之后，再由直變彎纏繞到滾筒上。但對于金屬材料來說，這樣反復彎折拉直，容易疲勞斷落。一旦任何一處有斷落，整根連續管就報廢，無法繼續使用。
針對這些難題，侯學軍和團隊依托國家重大專項、國家自然科學基金項目等，開展了持續攻關，實現了復雜工況井下連續管作業巖屑阻卡風險評估技術、減阻與延伸極限預測技術、疲勞壽命預測技術、深井超長水平段作業技術等四大關鍵技術突破，保障連續管安全高效作業。
比如，針對復雜工況井下連續管流阻大、攜巖難、沉砂卡鉆風險高等技術難題，團隊建立了巖屑動態運移模型，形成了CT巖屑阻卡風險評估關鍵技術，從而降低了沉砂卡鉆的風險。針對復雜工況井下作業連續管強度低、疲勞失效風險高等技術難題，團隊建立了連續管疲勞壽命預測模型，形成連續管失效風險評估與作業參數優化技術，提高了連續管作業安全系數。
值得一提的是，在深井超長水平段作業技術方面，團隊創造了國內最深連續管過油管側鉆作業和最長水平段作業紀錄。
一個參數問題要討論研究數十次
以需求為導向，在細分領域率先取得突破
油氣深埋在地下深處，從幾百米、幾千米甚至到上萬米，看不見摸不著，想要從地下采出到地面，極其復雜，可能會有很多意想不到的事情發生。
10余年來，侯學軍和團隊采用了“理論研究—技術創新—現場應用”一體化研究思路，圍繞上述四大技術難題展開攻關。但是，每一項成果從實驗室的理論研究到走出實驗室、再應用到油氣井現場，都會面臨各種各樣的挑戰，“技術現場試驗的過程中，經常會出現一些研究時沒有考慮到的因素，造成異常情況，或理論預測與實際出入較大?！?/p>
特別是他們發明的井下牽引器、抗扭器等井下工具，無論實驗室測試出來的數據顯示工具性能如何好，一旦到了井下，受多種井下復雜工況的影響，都有可能會發生失效、卡鉆、斷落等井下事故，“現場施工方綜合考慮效益和安全等因素，是不會輕易采用一個新工具的。所以，要真正應用到現場非常難?！?/p>
為此，團隊一次次往油氣井跑，甚至把實驗室“搬”到油氣井邊上，結合實際情況，在現場不斷測試、改進和完善。哪怕只是一個參數問題，他們也可能反復和施工方討論研究數十次，盡可能滿足現場作業的要求。
近年來，團隊研究成果在部分油氣田推廣應用，促進了連續管技術的應用發展，取得了一定的經濟效益和社會效益。如今，他們又把目光聚焦在連續管電動化、智能化方向。
“連續管可以內置電纜，讓井下與地面雙向、實時、高效通電通訊，實現電能驅動、智能控制?！焙顚W軍介紹，針對連續管智能電動鉆井關鍵技術，他們已經在開展深入研究。
正因如此，他們也會時常往油氣井現場跑，與施工方溝通交流，實時跟進和了解他們的需求，然后以需求為導向，在一些細分領域率先取得突破。
“我們希望通過解決一系列關鍵科學問題，形成連續管智能電動關鍵技術，并在油氣田進行實際應用，進一步推動鉆井提速、降本、增效，促進連續管智能電動鉆井技術的發展。”侯學軍表示。
新重慶-重慶日報首席記者 張亦筑
責任編輯：李遠山
發言請遵守新聞跟帖服務協議
