石油圈
常规的油管技术已无法满足现行水平井作业要求，整体作业效率低，成本高。在实际应用中，管串过早磨损、维修费用高昂、抗扭曲性能弱等问题引起了越来越多的关注，业内迫切需要一次油管的技术革新。
来自 | World oil
编译 | 张德凯
页岩开采技术近期取得了全面的进展，在油藏开采周期的每个阶段都有技术突破。但开发商和服务商并不满足于此，他们正致力于改善水平井技术、设备水平，优化水平井开发，通过不懈努力，水平井钻完井的经济性得到了显著提升。另外，水平井的大型服务设备也在朝着这一目标继续优化，在油价低迷的大背景下，还有一些大型设备亟待优化升级，以降低页岩油气开采成本。
在众多的石油工业用管材中，作业用管串受到了越来越多的诟病。在大约半个世纪前，油气勘探&生产公司为满足井筒干预作业要求，选定了两步式（或PH-6）作业油管标准。然而，就是这个精心设计、已经使用数年的两步连接设计，严重限制了水平井钻井作业的进行。
在水平井油管连接专利技术的支持下，Certus Energy Solutions成功研发推出了业内首套专用于水平井作业的高性能油管连接技术（图1）。利用该技术，油管结箍的过早磨损不仅得到了缓解，还降低了油管对接过程中的管件损耗，消除了油管二次切削作业的必要，同时其机械性能也完全满足长水平井的作业要求。
图1.新型对接方式，承受扭矩强度比标准方式提高77%
HZT作业管串连接
为了解决油气行业面临的作业管串问题，Certus率先进行了解决方案的开发。2015年，Certus开始了一项不采用油管加厚技术的研究，以期消除PH-6型管壁加厚造成的应用限制。在分析了当前两步连接技术的问题后，Certus专门为水平井干预作业设计了油管连接技术。
在项目进行过程中，研发人员利用有限元分析设计了一套Certus公司特有的锥形螺纹，在最大化扭矩承受截面积的同时，还提高了油管整体的抗拉伸能力。在设计阶段，研发团队进行了Von-Mises张力测试，检测螺纹形状和对接性能，对所有作用于结箍的张力施加元素进行数学分析。在初步设计结束后，Certus形成了初步模型，并进行了一系列的物理性能测试，以验证新型连接方式的有效性。
当重复使用导致结箍外径超过应用标准时，只需更换结箍即可，不会损失管串长度。按目前的市场价格，HZT的应用成本仅为当前技术的25%。通过将结箍与油管整体分离，结箍不再是限制油管使用的因素，油管本身情况成为其应用的决定性因素。因为HZT不依赖管壁加粗提高油管性能，螺纹可以多次重复使用。
利用内部的扭矩台肩，管串连接过程中的应力平均分布于截面，使得HZT的扭矩承载能力比常规油管高77%。HZT独特的螺纹设计和优化的螺纹侧角使其连接效率高于常规油管120%。新型的连接设计还提高了抗水力压力能力，金属面密封压力等级高达10000psi。以上改进都是HZT作为长水平井修井作业理想工具的特性。
自从HZT于2016年投入商业应用以来，Certus建立了独立的生产部门，以便HZT更直接快速地送达操作人员和租赁商的手中。通过Certus的加工，用户可以直接将HZT安装于平端油管，或者用于替换损坏的加厚结箍。对于用户来说，由于油管本身的可修复性能并不高，HZT就变成了改造外径受损加厚油管的理想选择。按目前市场价格计算，与常规两步法连接技术相比，新型HZT的价格具有很大的竞争优势，其应用转换成本仅为新型PH-6油管的60%。
现场应用测试
自从2016年春天投入使用，HZT的可靠性在全美多处页岩油藏的应用中都得到了证明。截至目前，Permain、Williston和DJ盆地已经进行了多次实际应用研究，作业成功率高达100%。这些测试结果充分证明了HZT的性能，避免了油管结箍磨损的发生，减少了油管二次切削作业，大幅度降低了维修费用。
作业管串的一大步
作为满足水平井干预作业经济性和操作性能要求的首个管串连接设计，HZT极有可能是石油行业管串作业的转折点。由于HZT有修复受损油管、延长油管使用周期、平衡扭矩、提高液压效率等特点，其在实际应用中表现出了极强的灵活性。
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