新重庆-重庆日报 首席记者 张亦筑 龙帆
最近几天，侯学军又准备出差了。这次的目的地，还是老地方——新疆吐哈油田。
作为重庆科技大学石油与天然气工程学院教授、油气井工程研究所所长，侯学军从事油气资源开发有关工作20多年，隔三岔五就往油气田跑，早已成了他的习惯。
“产业需求在哪里，科研方向就在哪里。”侯学军说，在油气行业尤其如此，“不去油气田作业现场，如何了解真实需求？关着门做科研，怎能解决问题？”
2009年以来，他专注于复杂工况井下连续安全高效作业关键技术研究，正是他和团队一次次往油气田跑，让科研围着产业转，把实验室“搬”到油气井边上，这项研究如今取得重大突破，相关成果已在重庆、四川、新疆、江汉等地油气田推广应用。
重庆科技大学石油与天然气工程学院实验室，侯学军（左一）正在指导学生做实验。首席记者 龙帆 摄
“爱上”一根管子“万能作业机”集众多优势于一身
“老百姓都知道，看病很多时候要做CT检查。其实，不光医学上有CT技术，油气开发中也有一种CT技术。只不过，此CT非彼CT。”4月3日，在重庆科技大学石油与天然气工程学院的实验室，侯学军向记者解释道。
油气开发中的CT技术，叫作连续管技术。所谓连续管，其实是一种特制的长达数千米的无接头钢管，通常被缠绕在滚筒上，便于运输和作业。
“在业界，连续管作业装备素有‘万能作业机’之称，它可以应用于钻井、固井、完井、修井、测井、酸化、压裂、采油、集输等几乎所有石油勘探开发作业。”他介绍。
事实上，从上世纪60年代开始，国外就将连续管技术应用于石油工业，而我国受管材、装备及工具工艺等因素影响，很长一段时间，在石油钻井中主要采取常规钻杆技术，连续管技术发展较为缓慢，直至2007年后才开始推广应用。
2009年，在重庆科技学院（现重庆科技大学）任教的侯学军，考到中国石油大学（北京）读博士，师从沈忠厚院士和高德利院士，也是从那时起，他开始接触到连续管。
为什么会对一根管子感兴趣？他告诉记者，随着我国浅层和常规油气开发进入中后期，资源量丰富的深层及非常规油气将是重要的接替资源。但是，深层及非常规油气井下工况非常复杂，面临深层、高温、高压、井眼小、地层复杂、大位移等各种因素。
侯学军。首席记者 龙帆 摄
“当时我查阅了很多文献资料。”他表示，相对于常规钻杆作业技术，连续管技术起下钻速度快、人工成本低、效率高，作业设备少、占地少、能耗低，作业过程中可以连续循环，减少地层污染，集众多优势于一身，尤其是在老井加深、死井复活等方面优势更明显，将是加快我国深层及非常规油气资源开发的有效途径之一。
正是如此，从那时起，他把大部分精力都投入到连续管技术的研究中。
“双向奔赴”并不容易创造国内最深连续管过油管侧钻作业和最长水平段作业纪录
“万能作业机”虽好，但要替代传统钻杆，实现大规模推广应用，并不容易。
“连续管具有管径小、管壁薄、刚度低等特点，连续管作业面临四大技术难题：井眼清洁难、屈曲摩阻高、疲劳寿命短、高效控制难。”侯学军说。
举个例子，钻井是依靠钻机的动力带动钻头旋转，破碎井底岩石，然后通过空心的钻杆向地下注入钻井液，将破碎的岩屑携带至地面。常规钻杆直径可达到114—139毫米，而连续管直径仅有45—60毫米，管径小，管内流体流动阻力就大。“钻井液不能在管内顺畅地循环流动起来，就无法起到很好的冲洗作用，把井底的岩屑携带到地面，导致岩屑沉积在井底，发生卡钻等井下事故，造成巨大损失。”他说。
再比如，连续管是缠绕在滚筒上的，操作工在作业时，需要把它由弯变直再下井，作业完之后，再由直变弯缠绕到滚筒上。但对于金属材料来说，这样反复弯折拉直，就容易疲劳断落。一旦任何一处有断落，整根连续管就会报废，无法再继续使用。
针对这些难题，侯学军和团队依托国家重大专项、国家自然科学基金项目等，开展了持续攻关，实现了复杂工况井下连续管作业岩屑阻卡风险评估技术、减阻与延伸极限预测技术、疲劳寿命预测技术、深井超长水平段作业技术等四大关键技术突破，保障连续管安全高效作业。
比如，针对复杂工况井下连续管流阻大、携岩难、沉砂卡钻风险高等技术难题，团队建立了岩屑动态运移模型，形成了CT岩屑阻卡风险评估关键技术，从而降低了沉砂卡钻的风险。
针对复杂工况井下作业连续管强度低、疲劳失效风险高等技术难题，团队建立了连续管疲劳寿命预测模型，形成连续管失效风险评估与作业参数优化技术，提高了连续管作业安全系数。
值得一提的是，在深井超长水平段作业技术方面，团队创造了国内最深连续管过油管侧钻作业和最长水平段作业纪录。
一个参数问题讨论研究数十次以需求为导向，在细分领域率先取得突破
油气深埋在地下深处，从几百米、几千米甚至到上万米，看不见摸不着，想要从地下采出到地面，极其复杂，可能会有很多意想不到的事情发生。
10余年来，侯学军和团队采用了“理论研究—技术创新—现场应用”一体化研究思路，围绕上述四大技术难题展开攻关，但是，每一项成果从实验室的理论研究，到走出实验室、在油气井现场应用，都会面临各种各样的挑战，有很漫长的路要走。
重庆科技大学石油与天然气工程学院实验室，侯学军（左一）正在指导学生做实验。首席记者 龙帆 摄
“技术现场试验的过程中，经常会出现一些研究时没有考虑到的因素，造成异常情况，或理论预测与实际出入较大。”侯学军坦言。
特别是他们发明的井下牵引器、抗扭器等井下工具，无论实验室测试出来的数据显示工具性能如何好，一旦到了井下，受多种井下复杂工况的影响，都有可能会发生失效、卡钻、断落等井下事故。
“现场施工方综合考虑效益和安全等因素，是不会轻易采用一个新工具的。所以，要真正到现场去应用非常难。”他说。
为此，团队会一次次往油气井跑，甚至把实验室“搬”到油气井边上，结合实际情况，在现场不断测试、改进和完善。哪怕只是一个参数问题，他们也可能反复和施工方讨论研究数十次，尽一切可能满足现场作业的要求。
近年来，团队研究成果在部分油气田推广应用，促进了连续管技术的应用发展，取得了一定的经济效益和社会效益。如今，他们又把目光聚焦在连续管电动化、智能化方向。
“连续管可以内置电缆，让井下与地面双向、实时、高效通电通讯，实现电能驱动、智能控制。”侯学军介绍，目前，国内尚无成熟的连续管内置高压通电通讯电缆、电动钻具、电控电动牵引、电动定向器以及配套工具工艺等关键技术，为此，针对连续管智能电动钻井关键技术，他们已经在开展深入研究。
正因如此，他们也会时常往油气井现场跑，与施工方进行沟通交流，实时跟进和了解他们的需求在哪里，哪些需求更迫切，然后以需求为导向，在一些细分领域率先取得突破。
“我们希望通过解决一系列关键科学问题，形成连续管智能电动关键技术，并在油气田进行实际应用，进一步推动钻井提速、降本、增效，促进连续管智能电动钻井技术的发展。”他表示。
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