連續管作業設備質量管理策略

牟荻

摘? 要：連續管作業技術在油氣勘探開發中發揮著重要的作用，已經被廣泛應用于鉆井、測井、錄井、完井、修井等作業領域。目前，國內的連續管作業設備研發進程逐漸加快，眾多公司已經能自主研發出適應于石油工程應用的連續管作業設備，但國內的連續管作業技術較國外先進水平仍有一定的差距。連續管作業設備的質量管理在我國連續管作業技術的發展中起到重要作用。因此，本文開展連續管作業設備的質量管理策略研究，就國內連續管作業設備的安裝過程管理及針對連續管的故障管理提出相應的策略，為國內連續管作業技術的發展提供參考。

關鍵詞：連續管? 安裝? 失效? 質量管理? 策略

中圖分類號：TE931? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2021）05（c）-0172-05

Quality Management Strategy for Coiled Tubing Equipment Operation

MU Di

（Kingdream Public Limited Company，Wuhan， Hubei Province， 430223 China）

Abstract： Coiled tubing operation technology plays an important role in oil and gas exploration and development. It has been widely used in drilling， logging， logging， completion， workover and other operation fields. At present， the R&D process of continuous pipe operation equipment in China is gradually accelerating. Many companies have been able to independently develop coiled tubing operation equipment suitable for petroleum engineering applications， but there is still a certain gap between domestic coiled tubing operation technology and foreign advanced level. The quality management of coiled tubing operation equipment plays an important role in the development of coiled tubing operation technology in China. Therefore， this paper studies the quality management strategy of coiled tubing operation equipment， and puts forward corresponding strategies for the installation process management of domestic coiled tubing operation equipment and the fault management of coiled tubing， so as to provide reference for the development of domestic coiled tubing operation technology.

Key Words： Coiled tubing; Installation; Failure; Quality management; Strategy

我國自1972年從波恩公司引進第一臺連續管作業機，在四川油田進行了酸化、沖砂等簡單作業，隨后便在全國各油田進行推廣。于21世紀初，由中國石油集團科學技術研究院江漢機械研究所率先自主研發出了國產連續管作業機，應用于油田現場，取得了良好的效果[1]。發展至今，國產連續管設備以其快速、高效的特點廣泛應用于國內各大油田。但在國外技術壟斷的背景下，國內連續管作業技術和裝備與國外先進水平存在一定差距。

連續管作業設備的質量管理水平與我國連續管作業技術的發展緊密相關。連續管作業技術以快速、高效著稱，其設備的安裝過程直接影響作業效率;此外在連續管作業過程中，連續管管體會產生各種失效形式，存在安全隱患。因此，為了提高連續管作業設備的使用效率，降低連續管作業設備的故障損失，對連續管作業設備的質量管理策略進行分析與完善，確保我國連續管作業技術高速、穩定地發展。

1? 連續管作業機的基本組成及類型

1.1 連續管作業機的類型

連續管作業機的類型可以劃分為車裝式、拖車式、橇裝式、復合式4類。其中車裝式和拖車式在陸上油田使用，撬裝式在海上油田使用，復合式是指連續管復合鉆機。

車載式連續管作業機的所有設備放置在卡車底盤上，卡車的車身長度為12m左右，與拖車對比其車身較短。車載式連續管作業機一般是分體式的，其所有設備布置在2輛卡車上，其特點是可用于山區、丘陵等道路、井場條件不好的地區。此外，由于其注入頭與滾筒一般分別放置在2輛卡車上，所以安裝連續管作業設備時，需要現場將滾筒上的連續管牽引到注入頭上。

拖車式連續管作業機的所有設備都放置在拖掛車上，拖掛車的車身長度為20m左右，對比于卡車的車身較長。拖車式連續管作業機一般是一體式的，所有設備放置在一臺拖掛車上，集成度較高，其特點是因其車身較長，只適用于道路、井場等條件較好的作業環境。此外，其注入頭布置在車身尾部，運輸時連續管安裝在注入頭上不拔出，作業時將注入頭、連續管整體吊裝至井口，無需現場穿管。

撬裝式連續管作業機的所有設備采取撬裝的形式，主要用于海上油氣田。由于注入頭撬裝模塊與滾筒撬裝模塊分開，所以也需要現場穿管。

復合連續管鉆機是連續管作業設備應用到鉆井作業中而出現的一種形式，這種連續管作業機車身長度與拖車式相當，自帶井架，井架豎起后注入頭可在井架上上下移動，無須另外的起重設備，也無須現場穿管。

1.2? 連續管作業機的基本組成

連續管作業機具有不同的類型，但其基本組成大同小異，主要包括注入頭、滾筒、連續管、控制室、動力裝置、防噴裝置。

注入頭（如圖1所示）由鏈條牽引總成、鵝頸管、防噴盒組成。鏈條牽引總成利用其與連續管產生的摩擦力起下連續管;頂部的鵝頸管起導向作用，并防止連續管彎曲半徑過小;底部的防噴盒用于起下連續管時隔離井筒壓力。

滾筒（如圖2所示）是盤繞連續管的裝置，滾筒直徑需要經過設計，使連續管的彎曲半徑保持在一定值以上。升降式的滾筒可以擴大滾筒盤繞連續管的容量。

連續管（如圖3所示）是一根連續不間斷的金屬管，其材料一般為碳素合金鋼，其強度和韌性很高，是連續管設備的核心。

控制室（如圖4所示）中有各種控制機構和儀表，操作人員主要在控制室中操控和觀察連續管設備，部分控制室也可以升降。

動力裝置（如圖5所示）為連續管設備提供動力，大多數動力裝置的動力源是液壓泵和柴油機。

防噴裝置（如圖6所示）包括防噴器、防噴管和防噴盒，防噴盒一般安裝在注入頭底部，防噴裝置的作用主要是防止油氣開采過程中的井液外泄。

2? 石油機械產品的質量管理

伴隨我國的綜合國力不斷提高，經濟發展的速度不斷加快，對油氣能源的消耗不斷增加，這就需要國內石油產品的進一步創新。近年來，我國的各大石油企業持續改革，取得了一定的成效，但是仍然存在國內、國際市場激烈競爭的環境。國內石油企業想要快速發展，并在國內和國際市場立足，必須優化對企業的管理，以及對企業產品的質量管理[2]。

石油機械產品是石油企業的根本所在，石油機械在油氣勘探開發中發揮著重要作用，對石油機械設備的質量管理顯得尤為重要。連續管作業設備屬于石油機械產品的一種，21世紀初，國內的石油企業自主研發連續管作業設備，并取得了良好的成效，目前連續管作業設備在國內各大油田大量使用，應用廣泛[3]。

連續管作業設備的質量管理涉及到設備的設計、制造、存儲、安裝、使用、回收、人員配置、設備管理等多個方面。設備的質量管理直接影響到相關企業的經濟效益，表現出來的具體問題包括人員問題、制度問題、工藝問題、操作問題、設備問題、環境問題。

連續管作業設備現場作業前，首先要對其進行安裝，安裝過程的安全及效率直接影響了連續管設備的作業效率及成本。例如，安裝時間越長，租賃吊車的時間越長，則費用越高;安裝過程中所需的作業人員越多，則企業的效益也越低;安裝過程中故障的發生率越低，則作業時間越短。因此，有必要對連續管作業設備安裝過程的設計、實施、人員配置進行質量管理策略分析，以此提高企業效益。

連續管是連續管作業機的核心部件，連續管在作業過程中，管體會產生損傷，從而導致遇阻、遇卡、斷管、溜管等作業故障。這些故障產生的原因多種多樣，包括人員、設備、操作等各種原因。因此，加強對連續管作業設備的質量管理，減少連續管的故障率，對企業發展具有重要意義。

3? 連續管作業設備安裝過程質量管理策略

3.1 連續管作業設備安裝過程

連續管作業設備的安裝過程主要包括安裝防噴裝置、穿管、安裝注入頭3個步驟。

3.1.1 安裝防噴裝置

防噴裝置的安裝包括防噴器和防噴管的安裝，先要將防噴器對準井口裝置安裝并固定，接著將防噴管對準防噴器安裝并固定。

3.1.2 穿管

穿管安裝是指將連續管經過鵝頸管的導向穿進注入頭的過程，對于一體式和復合式連續管作業設備，連續管在運輸到現場前已經穿進了注入頭，所以無須穿管安裝。

對于分體式和撬裝式連續管作業設備，首先將注入頭用吊車吊到滾筒附近，將鋼絲繩與連續管頭部連接，然后將連續管拉入鵝頸管，穿進注入頭。

3.1.3 安裝注入頭

注入頭的安裝分為3類：吊裝、井臺座上安裝、復合連續管鉆機上的安裝。

吊裝是指用起重設備將注入頭吊起來，對準防噴管，連接固定;井臺座上安裝是指用起重設備將注入頭吊到井臺座上，對準防噴管，連接固定;復合連續管鉆機上安裝是指注入頭在自帶井架上，當井架豎起后，注入頭上移，對準防噴管，連接固定。

3.2 連續管作業設備安裝質量管理策略

3.2.1 安裝過程的設計管理

國外油氣田的地理位置地勢較平坦，而國內油氣田多位于盆地、丘陵等地勢較崎嶇的地理位置，由于拖車式連續管作業機車身較長，在轉彎半徑較小的道路無法行駛，因此，國內的連續管作業機多采用車載分體式，車載式連續管作業機需要現場穿管，穿管過程耗時較長。此外，部分車載式連續管作業機自帶吊車，可用于安裝過程中的部分操作，但部分作業環境下仍然需要租賃大型吊車。

針對國內連續管作業機作業環境下存在的這些問題，可以對車載式連續管作業機進行再設計，如在作業機上安裝小型絞車與簡易井架，小型絞車可以用于穿管操作，可以減少穿管安裝的時間;注入頭安裝在簡易井架上，安裝作業時，將簡易井架旋升起來，注入頭在簡易井架上滑動升起，可以不用吊車，節省費用。對連續管作業機進行再設計的過程就是對連續管作業設備安裝過程的再設計，再設計過程中應設置有專門人員記錄連續管作業設備的安裝過程，以及安裝中存在的問題，以便設計人員針對問題進行設計。

3.2.2 安裝過程的操作管理

連續管作業設備安裝操作過程中，面臨防噴器與井口裝置的對準精度問題、防噴管與防噴器的對準精度問題、注入頭吊裝過程中的晃動問題?，F場作業時，這些問題的產生會延長連續管作業設備的安裝時間，影響作業效率。

針對這些問題，在連續管作業設備的安裝過程中，現場安裝人員要嚴格按照防噴裝置與注入頭的安裝要求，采取正確的對準方式，及時對具體的安裝位置進行調整，如有必要，需要對安裝位置進行反復調整，直至精確安裝位置，才能確保設備安裝的平穩性。在注入頭安裝過程中，由于連續管已經穿進注入頭，要確保連續管不會對安裝過程造成干擾。

3.2.3 安裝過程的人員管理

在連續管作業設備的安裝質量管理過程中，除了設計管理與操作管理外，對人員的管理也至關重要。公司應保證好操作人員平時的理論專業知識及安裝技能的培訓，并進行定期考核;鼓勵新進操作人員向資歷較長的操作人員吸取優秀的工作經驗，以進一步提升專業能力;安裝過程中，采取以老帶新的模式，幾名老員工帶1～2名新員工，提高連續管作業設備的安裝質量[4]。

4? 連續管的質量管理策略

4.1 連續管的失效模式

連續管主要應用于油氣田井筒作業，作業環境較惡劣，其失效形式也復雜多樣。BJ公司統計了10年間連續管的失效形式，如圖7所示[5]。連續管的主要失效形式是機械損傷，腐蝕失效其次，腐蝕疲勞、操作失誤、加工制造、磨損/刮傷也占據很大一部分失效形式比率。加工制造失效形式可通過連續管的設計管理策略改善;機械損傷與操作失誤失效形式可通過連續管的操作管理策略改善;連續管產生機械損傷、磨損/刮傷之后，可通過及時判斷損傷程度，預判極限作業工況等檢測管理策略改善。因此，對連續管實施質量管理策略，可有效降低連續管的故障率，提升連續管作業設備的作業時長，提升國內企業的生產效益。

4.2 連續管的質量管理策略

4.2.1 連續管的操作質量管理

注入頭夾持輸送連續管時，如果注入頭的夾持力過小，連續管會發生打滑與溜管，如果注入頭的夾持力過大，會造成連續管表面咬傷[6]。此外，由于操作人員的長時間連續管作業，可能產生誤操作的情況，導致連續管產生破壞性的損傷。因此，加強連續管的操作質量管理可降低連續管的損傷率。企業人員應制定連續管規范使用的標準，開展連續管操作人員培訓，實施合理的換班機制，避免操作人員長期作業產生疲勞的情形。另外，企業管理人員應加強與高校合作，開展連續管作業過程的力學研究，制定連續管合理的作業載荷條件，使連續管得到有效使用。

4.2.2 連續管的檢測質量管理

連續管的檢查工作十分重要，連續管作業一定次數后，管體會出現磨損、刮傷等損傷，此時連續管仍然能繼續作業，但是作業的極限載荷卻有所降低，如果作業人員未能及時進行檢測，仍將損傷的連續管用于原載荷情況，連續管將發生拉斷、折斷、壓扁等破壞性失效。國內許多公司都已經研發出安裝在連續管作業機上的連續管在線檢測裝置[7-9]，可檢測出連續管的狀態，避免連續管的破壞性失效。企業應做好人員分工，分配專門的檢測操作人員與監督人員，確保油氣田勘探開發工程健康運行。

5? 結語

連續管作業技術是一項具有巨大潛力的井筒作業技術，在國內處于高速發展期。對連續管作業設備的安裝方面進行有效的質量管理，能減少作業時間，降低安裝成本;對連續管的失效方面進行質量管理，能降低連續管的失效率，減少維修成本。因此，企業人員對連續管作業設備進行有效的質量管理能提高連續管作業技術的作業效率、增加企業效益，有助于我國的連續管作業技術持續高速發展。

參考文獻

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[2] 黃從根.石油產品質量管理與控制策略[J].中國石油和化工標準與質量，2019，39（16）：33-34.

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