石油圈
常規的油管技術已無法滿足現行水平井作業要求，整體作業效率低，成本高。在實際應用中，管串過早磨損、維修費用高昂、抗扭曲性能弱等問題引起了越來越多的關注，業內迫切需要一次油管的技術革新。
來自 | World oil
編譯 | 張德凱
頁巖開采技術近期取得了全面的進展，在油藏開采周期的每個階段都有技術突破。但開發商和服務商并不滿足于此，他們正致力于改善水平井技術、設備水平，優化水平井開發，通過不懈努力，水平井鉆完井的經濟性得到了顯著提升。另外，水平井的大型服務設備也在朝著這一目標繼續優化，在油價低迷的大背景下，還有一些大型設備亟待優化升級，以降低頁巖油氣開采成本。
在眾多的石油工業用管材中，作業用管串受到了越來越多的詬病。在大約半個世紀前，油氣勘探&生產公司為滿足井筒干預作業要求，選定了兩步式（或PH-6）作業油管標準。然而，就是這個精心設計、已經使用數年的兩步連接設計，嚴重限制了水平井鉆井作業的進行。
在水平井油管連接專利技術的支持下，Certus Energy Solutions成功研發推出了業內首套專用于水平井作業的高性能油管連接技術（圖1）。利用該技術，油管結箍的過早磨損不僅得到了緩解，還降低了油管對接過程中的管件損耗，消除了油管二次切削作業的必要，同時其機械性能也完全滿足長水平井的作業要求。
圖1.新型對接方式，承受扭矩強度比標準方式提高77%
HZT作業管串連接
為了解決油氣行業面臨的作業管串問題，Certus率先進行了解決方案的開發。2015年，Certus開始了一項不采用油管加厚技術的研究，以期消除PH-6型管壁加厚造成的應用限制。在分析了當前兩步連接技術的問題后，Certus專門為水平井干預作業設計了油管連接技術。
在項目進行過程中，研發人員利用有限元分析設計了一套Certus公司特有的錐形螺紋，在最大化扭矩承受截面積的同時，還提高了油管整體的抗拉伸能力。在設計階段，研發團隊進行了Von-Mises張力測試，檢測螺紋形狀和對接性能，對所有作用于結箍的張力施加元素進行數學分析。在初步設計結束后，Certus形成了初步模型，并進行了一系列的物理性能測試，以驗證新型連接方式的有效性。
當重復使用導致結箍外徑超過應用標準時，只需更換結箍即可，不會損失管串長度。按目前的市場價格，HZT的應用成本僅為當前技術的25%。通過將結箍與油管整體分離，結箍不再是限制油管使用的因素，油管本身情況成為其應用的決定性因素。因為HZT不依賴管壁加粗提高油管性能，螺紋可以多次重復使用。
利用內部的扭矩臺肩，管串連接過程中的應力平均分布于截面，使得HZT的扭矩承載能力比常規油管高77%。HZT獨特的螺紋設計和優化的螺紋側角使其連接效率高于常規油管120%。新型的連接設計還提高了抗水力壓力能力，金屬面密封壓力等級高達10000psi。以上改進都是HZT作為長水平井修井作業理想工具的特性。
自從HZT于2016年投入商業應用以來，Certus建立了獨立的生產部門，以便HZT更直接快速地送達操作人員和租賃商的手中。通過Certus的加工，用戶可以直接將HZT安裝于平端油管，或者用于替換損壞的加厚結箍。對于用戶來說，由于油管本身的可修復性能并不高，HZT就變成了改造外徑受損加厚油管的理想選擇。按目前市場價格計算，與常規兩步法連接技術相比，新型HZT的價格具有很大的競爭優勢，其應用轉換成本僅為新型PH-6油管的60%。
現場應用測試
自從2016年春天投入使用，HZT的可靠性在全美多處頁巖油藏的應用中都得到了證明。截至目前，Permain、Williston和DJ盆地已經進行了多次實際應用研究，作業成功率高達100%。這些測試結果充分證明了HZT的性能，避免了油管結箍磨損的發生，減少了油管二次切削作業，大幅度降低了維修費用。
作業管串的一大步
作為滿足水平井干預作業經濟性和操作性能要求的首個管串連接設計，HZT極有可能是石油行業管串作業的轉折點。由于HZT有修復受損油管、延長油管使用周期、平衡扭矩、提高液壓效率等特點，其在實際應用中表現出了極強的靈活性。
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