萬米柔性盤卷鋼管的偉大奇跡——連續(xù)油管

神奇的“萬能管”

很多人對(duì)石油的印象大概只限于一片寂靜的曠野上，默默地磕著頭的抽油機(jī)。這個(gè)已經(jīng)到了采油階段，人工已經(jīng)不用過多參與了，事實(shí)上前期的鉆井、固井、完井，到中途生產(chǎn)，一直到隨后的增產(chǎn)處理以及期間的修井，不管什么樣的作業(yè)，都需要從地面把各種各樣的工具送到井底下。

抽油機(jī)

如果我們現(xiàn)在要往井下深達(dá)3000米的位置送一個(gè)工具，怎么辦？找一根3000米長的鋼管，把工具安裝在鋼管頂端，外面利用機(jī)器壓下去就可以了。可是，3000米的鋼管怎么運(yùn)到井場(chǎng)上呢？有人提議，可以截成10米一根，總共截300根，在現(xiàn)場(chǎng)一根接一根往井里面送，就像猴子撈月一樣，后面的嘴咬著前面的尾巴，大家齊心協(xié)力手拉手勇敢地朝3000米的地底下進(jìn)發(fā)。這種方法一直持續(xù)很長時(shí)間。直到有一天，一輛巨大的平板車，后面托了一個(gè)大線軸，線軸上盤了滿滿的一盤黑色的管子，像“蛇”一樣纏起來的龐然大物，出現(xiàn)在作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，這可是40毫米~50毫米粗的鋼管啊，居然變成了“繞指柔”規(guī)規(guī)矩矩地纏繞在輪盤上。這個(gè)神奇的管子就是連續(xù)油管，它以柔軟的身姿，剛強(qiáng)的力量，成為人們眼中了不起的神器，被親切的稱為“萬能管”或者“蛇形管”。

連續(xù)油管

其實(shí)這種“萬能管”早在第二次世界大戰(zhàn)中就已經(jīng)出現(xiàn)。 第二次世界大戰(zhàn)時(shí)期，盟軍為了能順利實(shí)施諾曼底登錄，前線需要大量的油料補(bǔ)給，而使用油輪等海運(yùn)方式運(yùn)輸?shù)难a(bǔ)給常常會(huì)遭到德國截獲，而且用于停靠和卸貨海上運(yùn)輸港口極不安全。當(dāng)時(shí)人們便利用海底管道實(shí)施補(bǔ)給傳輸，在跨域英吉利海峽時(shí)盟軍鋪設(shè)了23條金屬輸油管道，在鋪設(shè)之前將這些油管都纏繞在一些卷軸上的，其中17條長約30英里，其余的6條長約70英里，這次任務(wù)被稱為PLUTO計(jì)劃。

PLUTO計(jì)劃——連續(xù)油管前身

盟軍使用17條特制金屬管道跨海輸油，成功穿越英吉利海峽，這些特制海底管道是“萬能管”——連續(xù)油管的前身。依托“萬能管”發(fā)展起來的技術(shù)在西方石油作業(yè)中成效卓著。五十年后，“萬能管”作業(yè)成為世界油氣工業(yè)的“香餑餑”。

“萬能管”的十八般武藝

你見過蒸饅頭嗎？蒸的時(shí)候用蒸籠罩著，蒸好后掀開鍋蓋的一瞬間，香氣四溢，霧氣騰騰，這些白氣都是微小的水滴組成，它們被鍋蓋蓋住，聚集到一起，等到掀開鍋蓋，一下子就迫不及待的跑了出來。地下的油氣也像蒸饅頭的水蒸氣一樣，聚集在一起，它也有像鍋蓋一樣的東西罩著，防止它四處飄散，這個(gè)東西就是——蓋層。而油氣聚集在一起也有自己的家，我們稱之為“儲(chǔ)集層”，它有一個(gè)密不透風(fēng)的“屋頂”，阻止油氣四處散逸，它是油氣的保護(hù)層。那你可能要問了，怎么樣才能把油氣從它的“家”里請(qǐng)到地面上來呢？是不是只需要建立一個(gè)連接“儲(chǔ)集層”的通道，石油、天然氣就會(huì)乖乖的“涌”出來，“飛”到地面呢？

儲(chǔ)集層示意圖

其實(shí)并不容易，它們有時(shí)候不僅不乖，還是個(gè)難纏的家伙，我們要把它們從地下弄到地面，遠(yuǎn)比我們想象的要復(fù)雜。油氣要采出來，需要建立一個(gè)連接油氣層和地面的“隧道”，這個(gè)路徑就是井。打通這個(gè)井，就需要從地面鉆出一個(gè)圓柱形的通道通往地下的油層、氣層。如果將這個(gè)圓柱形通道比作人身體上的血管，那么通道里面出現(xiàn)結(jié)垢、砂堵和蠟堵，猶如我們的血管出現(xiàn)狹窄或堵塞，造成管道不通暢，井筒“生病”了，這時(shí)，就需要“專家會(huì)診”、技術(shù)攻關(guān)，想方設(shè)法“醫(yī)治”病井。利用“萬能管”給井筒做“外科手術(shù)”，對(duì)油井進(jìn)行“介入治療”，其獨(dú)特的“武藝”可以快速的、準(zhǔn)確的作用于蠟堵、結(jié)垢等關(guān)鍵部位，不用拆卸井口、不動(dòng)管柱的情況下，沖洗粉碎堵塞物，實(shí)現(xiàn)問題井“精準(zhǔn)外科手術(shù)”，達(dá)到血管疏通效果，保持井筒暢通，確?？焖傩蘧懂a(chǎn)?！叭f能管”的清潔作業(yè)技術(shù)——控制油污不出井筒，地面自然就干凈了，相比于傳統(tǒng)修井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境已經(jīng)大大改觀，讓工人成為“穿白大褂的操作工”，從傳統(tǒng)的“大老粗”變成了今天的“高精尖”，讓人耳目一新。

地質(zhì)學(xué)家通過“地震勘探”的方式，相當(dāng)于醫(yī)生給病人看病檢查的CT，通過這個(gè)技術(shù)找到油氣位置，然后需要勘查這個(gè)區(qū)域是不是真的存在油氣。由于井眼尺寸小，進(jìn)入地層深、加上地質(zhì)不均勻性，對(duì)于鉆頭到達(dá)的位置有時(shí)候并不能精確地控制，大家都在想，能不能有一個(gè)能夠看清井下情況的裝備呢？當(dāng)然有啦，“萬能管”內(nèi)藏玄機(jī)，在“萬能管”內(nèi)部穿入電纜，再安裝上“眼睛——測(cè)井儀器，有了它，相當(dāng)于在擁有了“千里眼”，在漆黑的水平井里，指導(dǎo)作業(yè)生產(chǎn)，運(yùn)輸工具、測(cè)井來去自如，就跟外科醫(yī)生在做微創(chuàng)手術(shù)時(shí)的內(nèi)窺鏡一樣，井里的情況盡收眼底。

所謂“上天容易下地難”，把這些地下的黑金寶貝采掘到地面上，“萬能管”的“十八般武藝”——修井、鉆井、完井、壓裂、酸化、排液、試油、采油采氣等“武藝”全都用上了，在油氣井領(lǐng)域，連續(xù)油管都能大展身手，是名副其實(shí)的“萬能管”?！叭f能管”的出現(xiàn)，堪稱油氣史上的偉大奇跡，作為一項(xiàng)新興技術(shù)，尤其是作為一種有效的增產(chǎn)措施，“萬能管”對(duì)于水平井發(fā)展緩慢的中國可謂是“及時(shí)雨”，也為中國邁入非常規(guī)油氣時(shí)代帶來了福音。

復(fù)雜的地下巖層工況

技術(shù)創(chuàng)新添活力

說起“萬能管”——連續(xù)油管，在上世紀(jì)70年代，我國就引進(jìn)了首臺(tái)連續(xù)管作業(yè)車，但是，由于國內(nèi)缺乏連續(xù)油管產(chǎn)品和作業(yè)技術(shù)，這些作業(yè)車只能躺在庫房睡大覺。而當(dāng)時(shí)只有美國掌握連續(xù)油管制造核心技術(shù)，而且產(chǎn)品訂貨周期長、價(jià)格高，導(dǎo)致國內(nèi)連續(xù)管處于“用不起、不敢用”的狀態(tài)，嚴(yán)重制約了我國連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)的發(fā)展。

2007年，作為“中國焊管發(fā)源地”的寶雞鋼管公司，肩負(fù)起了研究開發(fā)國產(chǎn)連續(xù)油管的重任。從原材料成分和組織設(shè)計(jì)、管材成型焊接技術(shù)研究、熱處理工藝試驗(yàn)、疲勞性能檢測(cè)等全面開啟了艱難的“攻城拔寨”之旅。

期間國外的公司的得知中國要研發(fā)連續(xù)油管，不但技術(shù)上封鎖，而且從原材料上也拒絕給中國提供。在重重困難面前，寶雞鋼管科研團(tuán)隊(duì)并沒有泄氣，為了打破國外在連續(xù)管制造技術(shù)方面的長期壟斷，為國爭(zhēng)光，他們發(fā)揚(yáng)大慶“鐵人”精神和寶雞鋼管“干”字當(dāng)頭的企業(yè)文化，心無旁騖，埋頭科研，經(jīng)歷了上百次試驗(yàn)，研究分析材料的每一個(gè)成分配比和性能數(shù)據(jù)。研制過程，充滿坎坷，用廢的材料達(dá)到數(shù)十噸，壘成小山，終于功夫不負(fù)有心人，試制出了合格的國產(chǎn)連續(xù)油管卷板。

然而這只是萬里長征走完了第一步，在制成成品時(shí)，鋼帶對(duì)接接頭又成為了“攔路虎”，研發(fā)人員在焊材匹配、焊接工藝、優(yōu)化調(diào)整上狠下功夫，巧妙解決了斜焊縫位置對(duì)接接頭難題，使這種新型管材的抗彎曲疲勞性能大幅提高。

2009年6月24日，是寶雞鋼管史上最輝煌的一頁，拉開了亞洲首盤連續(xù)油管誕生的序幕。CT80鋼級(jí)、直徑31.8毫米、壁厚3.18毫米、長度7600米的連續(xù)管在寶雞鋼管成功下線，標(biāo)志著我國成為全球第二個(gè)掌握連續(xù)油管關(guān)鍵核心生產(chǎn)技術(shù)的國家。同時(shí)，經(jīng)過數(shù)十年的持續(xù)攻關(guān)，目前，寶雞鋼管已經(jīng)開發(fā)出了全球強(qiáng)度級(jí)別最高的CT150連續(xù)油管產(chǎn)品，由行業(yè)的跟跑者一躍成為領(lǐng)跑者。

首盤國產(chǎn)連續(xù)管下線

國產(chǎn)連續(xù)油管——這一科技利器的誕生，保證了國家能源安全，立足國內(nèi)不斷加大油氣勘探開發(fā)力度，開采出來的天然氣進(jìn)入千家萬戶，讓人們免去了燒煤、燒柴、換煤氣罐的麻煩，也為環(huán)境保護(hù)做出了貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

張烈輝，謝軍，霍進(jìn). 油氣簡史，石油工業(yè)出版社，2021年.

金之鈞. 藏起來的“能源之王”，中國少年兒童出版社，2023年.

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