连续管作业设备质量管理策略

牟荻

摘  要：连续管作业技术在油气勘探开发中发挥着重要的作用，已经被广泛应用于钻井、测井、录井、完井、修井等作业领域。目前，国内的连续管作业设备研发进程逐渐加快，众多公司已经能自主研发出适应于石油工程应用的连续管作业设备，但国内的连续管作业技术较国外先进水平仍有一定的差距。连续管作业设备的质量管理在我国连续管作业技术的发展中起到重要作用。因此，本文开展连续管作业设备的质量管理策略研究，就国内连续管作业设备的安装过程管理及针对连续管的故障管理提出相应的策略，为国内连续管作业技术的发展提供参考。

关键词：连续管  安装  失效  质量管理  策略

中图分类号：TE931                           文献标识码：A                  文章编号：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

我国自1972年从波恩公司引进第一台连续管作业机，在四川油田进行了酸化、冲砂等简单作业，随后便在全国各油田进行推广。于21世纪初，由中国石油集团科学技术研究院江汉机械研究所率先自主研发出了国产连续管作业机，应用于油田现场，取得了良好的效果[1]。发展至今，国产连续管设备以其快速、高效的特点广泛应用于国内各大油田。但在国外技术垄断的背景下，国内连续管作业技术和装备与国外先进水平存在一定差距。

连续管作业设备的质量管理水平与我国连续管作业技术的发展紧密相关。连续管作业技术以快速、高效著称，其设备的安装过程直接影响作业效率;此外在连续管作业过程中，连续管管体会产生各种失效形式，存在安全隐患。因此，为了提高连续管作业设备的使用效率，降低连续管作业设备的故障损失，对连续管作业设备的质量管理策略进行分析与完善，确保我国连续管作业技术高速、稳定地发展。

1  连续管作业机的基本组成及类型

1.1 连续管作业机的类型

连续管作业机的类型可以划分为车装式、拖车式、橇装式、复合式4类。其中车装式和拖车式在陆上油田使用，撬装式在海上油田使用，复合式是指连续管复合钻机。

车载式连续管作业机的所有设备放置在卡車底盘上，卡车的车身长度为12m左右，与拖车对比其车身较短。车载式连续管作业机一般是分体式的，其所有设备布置在2辆卡车上，其特点是可用于山区、丘陵等道路、井场条件不好的地区。此外，由于其注入头与滚筒一般分别放置在2辆卡车上，所以安装连续管作业设备时，需要现场将滚筒上的连续管牵引到注入头上。

拖车式连续管作业机的所有设备都放置在拖挂车上，拖挂车的车身长度为20m左右，对比于卡车的车身较长。拖车式连续管作业机一般是一体式的，所有设备放置在一台拖挂车上，集成度较高，其特点是因其车身较长，只适用于道路、井场等条件较好的作业环境。此外，其注入头布置在车身尾部，运输时连续管安装在注入头上不拔出，作业时将注入头、连续管整体吊装至井口，无需现场穿管。

撬装式连续管作业机的所有设备采取撬装的形式，主要用于海上油气田。由于注入头撬装模块与滚筒撬装模块分开，所以也需要现场穿管。

复合连续管钻机是连续管作业设备应用到钻井作业中而出現的一种形式，这种连续管作业机车身长度与拖车式相当，自带井架，井架竖起后注入头可在井架上上下移动，无须另外的起重设备，也无须现场穿管。

1.2  连续管作业机的基本组成

连续管作业机具有不同的类型，但其基本组成大同小异，主要包括注入头、滚筒、连续管、控制室、动力装置、防喷装置。

注入头（如图1所示）由链条牵引总成、鹅颈管、防喷盒组成。链条牵引总成利用其与连续管产生的摩擦力起下连续管;顶部的鹅颈管起导向作用，并防止连续管弯曲半径过小;底部的防喷盒用于起下连续管时隔离井筒压力。

滚筒（如图2所示）是盘绕连续管的装置，滚筒直径需要经过设计，使连续管的弯曲半径保持在一定值以上。升降式的滚筒可以扩大滚筒盘绕连续管的容量。

连续管（如图3所示）是一根连续不间断的金属管，其材料一般为碳素合金钢，其强度和韧性很高，是连续管设备的核心。

控制室（如图4所示）中有各种控制机构和仪表，操作人员主要在控制室中操控和观察连续管设备，部分控制室也可以升降。

动力装置（如图5所示）为连续管设备提供动力，大多数动力装置的动力源是液压泵和柴油机。

防喷装置（如图6所示）包括防喷器、防喷管和防喷盒，防喷盒一般安装在注入头底部，防喷装置的作用主要是防止油气开采过程中的井液外泄。

2  石油机械产品的质量管理

伴随我国的综合国力不断提高，经济发展的速度不断加快，对油气能源的消耗不断增加，这就需要国内石油产品的进一步创新。近年来，我国的各大石油企业持续改革，取得了一定的成效，但是仍然存在国内、国际市场激烈竞争的环境。国内石油企业想要快速发展，并在国内和国际市场立足，必须优化对企业的管理，以及对企业产品的质量管理[2]。

石油机械产品是石油企业的根本所在，石油机械在油气勘探开发中发挥着重要作用，对石油机械设备的质量管理显得尤为重要。连续管作业设备属于石油机械产品的一种，21世纪初，国内的石油企业自主研发连续管作业设备，并取得了良好的成效，目前连续管作业设备在国内各大油田大量使用，应用广泛[3]。

连续管作业设备的质量管理涉及到设备的设计、制造、存储、安装、使用、回收、人员配置、设备管理等多个方面。设备的质量管理直接影响到相关企业的经济效益，表现出来的具体问题包括人员问题、制度问题、工艺问题、操作问题、设备问题、环境问题。

连续管作业设备现场作业前，首先要对其进行安装，安装过程的安全及效率直接影响了连续管设备的作业效率及成本。例如，安装时间越长，租赁吊车的时间越长，则费用越高;安装过程中所需的作业人员越多，则企业的效益也越低;安装过程中故障的发生率越低，则作业时间越短。因此，有必要对连续管作业设备安装过程的设计、实施、人员配置进行质量管理策略分析，以此提高企业效益。

连续管是连续管作业机的核心部件，连续管在作业过程中，管体会产生损伤，从而导致遇阻、遇卡、断管、溜管等作业故障。这些故障产生的原因多种多样，包括人员、设备、操作等各种原因。因此，加强对连续管作业设备的质量管理，减少连续管的故障率，对企业发展具有重要意义。

3  连续管作业设备安装过程质量管理策略

3.1 连续管作业设备安装过程

连续管作业设备的安装过程主要包括安装防喷装置、穿管、安装注入头3个步骤。

3.1.1 安装防喷装置

防喷装置的安装包括防喷器和防喷管的安装，先要将防喷器对准井口装置安装并固定，接着将防喷管对准防喷器安装并固定。

3.1.2 穿管

穿管安装是指将连续管经过鹅颈管的导向穿进注入头的过程，对于一体式和复合式连续管作业设备，连续管在运输到现场前已经穿进了注入头，所以无须穿管安装。

对于分体式和撬装式连续管作业设备，首先将注入头用吊车吊到滚筒附近，将钢丝绳与连续管头部连接，然后将连续管拉入鹅颈管，穿进注入头。

3.1.3 安装注入头

注入头的安装分为3类：吊装、井台座上安装、复合连续管钻机上的安装。

吊装是指用起重设备将注入头吊起来，对准防喷管，连接固定;井台座上安装是指用起重设备将注入头吊到井台座上，对准防喷管，连接固定;复合连续管钻机上安装是指注入头在自带井架上，当井架竖起后，注入头上移，对准防喷管，连接固定。

3.2 连续管作业设备安装质量管理策略

3.2.1 安装过程的设计管理

国外油气田的地理位置地势较平坦，而国内油气田多位于盆地、丘陵等地势较崎岖的地理位置，由于拖车式连续管作业机车身较长，在转弯半径较小的道路无法行驶，因此，国内的连续管作业机多采用车载分体式，车载式连续管作业机需要现场穿管，穿管过程耗时较长。此外，部分车载式连续管作业机自带吊车，可用于安装过程中的部分操作，但部分作业环境下仍然需要租赁大型吊车。

针对国内连续管作业机作业环境下存在的这些问题，可以对车载式连续管作业机进行再设计，如在作业机上安装小型绞车与简易井架，小型绞车可以用于穿管操作，可以减少穿管安装的时间;注入头安装在简易井架上，安装作业时，将简易井架旋升起来，注入头在简易井架上滑动升起，可以不用吊车，节省费用。对连续管作业机进行再设计的过程就是对连续管作业设备安装过程的再设计，再设计过程中应设置有专门人员记录连续管作业设备的安装过程，以及安装中存在的问题，以便设计人员针对问题进行设计。

3.2.2 安装过程的操作管理

连续管作业设备安装操作过程中，面临防喷器与井口装置的对准精度问题、防喷管与防喷器的对准精度问题、注入头吊装过程中的晃动问题。现场作业时，这些问题的产生会延长连续管作业设备的安装时间，影响作业效率。

针对这些问题，在连续管作业设备的安装过程中，现场安装人员要严格按照防喷装置与注入头的安装要求，采取正确的对准方式，及时对具体的安装位置进行调整，如有必要，需要对安装位置进行反复调整，直至精确安裝位置，才能确保设备安装的平稳性。在注入头安装过程中，由于连续管已经穿进注入头，要确保连续管不会对安装过程造成干扰。

3.2.3 安装过程的人员管理

在连续管作业设备的安装质量管理过程中，除了设计管理与操作管理外，对人员的管理也至关重要。公司应保证好操作人员平时的理论专业知识及安装技能的培训，并进行定期考核;鼓励新进操作人员向资历较长的操作人员吸取优秀的工作经验，以进一步提升专业能力;安装过程中，采取以老带新的模式，几名老员工带1～2名新员工，提高连续管作业设备的安装质量[4]。

4  连续管的质量管理策略

4.1 连续管的失效模式

连续管主要应用于油气田井筒作业，作业环境较恶劣，其失效形式也复杂多样。BJ公司统计了10年间连续管的失效形式，如图7所示[5]。连续管的主要失效形式是机械损伤，腐蚀失效其次，腐蚀疲劳、操作失误、加工制造、磨损/刮伤也占据很大一部分失效形式比率。加工制造失效形式可通过连续管的设计管理策略改善;机械损伤与操作失误失效形式可通过连续管的操作管理策略改善;连续管产生机械损伤、磨损/刮伤之后，可通过及时判断损伤程度，预判极限作业工况等检测管理策略改善。因此，对连续管实施质量管理策略，可有效降低连续管的故障率，提升连续管作业设备的作业时长，提升国内企业的生产效益。

4.2 连续管的质量管理策略

4.2.1 连续管的操作质量管理

注入头夹持输送连续管时，如果注入头的夹持力过小，连续管会发生打滑与溜管，如果注入头的夹持力过大，会造成连续管表面咬伤[6]。此外，由于操作人员的长时间连续管作业，可能产生误操作的情况，导致连续管产生破坏性的损伤。因此，加强连续管的操作质量管理可降低连续管的损伤率。企业人员应制定连续管规范使用的标准，开展连续管操作人员培训，实施合理的换班机制，避免操作人员长期作业产生疲劳的情形。另外，企业管理人员应加强与高校合作，开展连续管作业过程的力学研究，制定连续管合理的作业载荷条件，使连续管得到有效使用。

4.2.2 连续管的检测质量管理

连续管的检查工作十分重要，连续管作业一定次数后，管体会出现磨损、刮伤等损伤，此时连续管仍然能继续作业，但是作业的极限载荷却有所降低，如果作业人员未能及时进行检测，仍将损伤的连续管用于原载荷情况，连续管将发生拉断、折断、压扁等破坏性失效。国内许多公司都已经研发出安装在连续管作业机上的连续管在线检测装置[7-9]，可检测出连续管的状态，避免连续管的破坏性失效。企业应做好人员分工，分配专门的检测操作人员与监督人员，确保油气田勘探开发工程健康运行。

5  结语

连续管作业技术是一项具有巨大潜力的井筒作业技术，在国内处于高速发展期。对连续管作业设备的安装方面进行有效的质量管理，能减少作业时间，降低安装成本;对连续管的失效方面进行质量管理，能降低连续管的失效率，减少维修成本。因此，企业人员对连续管作业设备进行有效的质量管理能提高连续管作业技术的作业效率、增加企业效益，有助于我国的连续管作业技术持续高速发展。

参考文献

[1] 李虎.连续管井下作业下井深度影响因素研究[D].北京：中国石油大学，2018.

[2] 黄从根.石油产品质量管理与控制策略[J].中国石油和化工标准与质量，2019，39（16）：33-34.

[3] 赵明，石林，刘广华，等.连续管作业技术专项推广回顾与展望[J].石油科技论坛，2017，36（5）：2-6.

[4] 杨晓峰.新时期加强石油机械修理行业质量管理工作探讨[J].中国设备工程，2019（14）：15-17.

[5] 周浩.含缺陷连续管疲劳失效机理研究[D].荆州：长江大学，2020.

[6] 马卫国，余家利，刘少胡，等.连续管安全夹持摩擦系数允许区间研究[J].科学技术与工程，2017，17（4）： 65-69.

[7] 黎丽丽，张炎，秦世勇，等.连续油管电磁无损检测试验分析及应用探究[J].中国石油和化工标准与质量，2020，40（22）：60-62.

[8] 倪金禄，樊建春，胡治斌，等.连续管损伤磁记忆检测信号定量研究[J].石油机械，2017，45（12）：88-91.

[9] 明瑞卿，贺会群，唐纯静，等.连续管检测监控技术[J].特种油气藏，2017，24（3）：164-169.