Implementation and Improvement of Velocity String Technology for High-Sulfur Gas Wells

Zhang Fujie; Huang Shengsong; Wang Deyou; Yu Tiefeng; Hou Mingming; Liu Taotao

doi:10.12473/CPM.202505010

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Implementation and Improvement of Velocity String Technology for High-Sulfur Gas Wells

OIL AND GAS FIELD DEVELOPMENT ENGINEERING | 更新时间：2026-10-15

- Implementation and Improvement of Velocity String Technology for High-Sulfur Gas Wells
- China Petroleum Machinery Vol. 54, Issue 9, Pages: 102-110(2026)
- 作者机构：
  
  中国石油长城钻探工程公司
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.12473/CPM.202505010
  CLC： TE37
- Received：08 May 2025，
  
  Revised：2026-03-04，
  
  Accepted：15 July 2025，
  
  Published：25 September 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
张福杰，黄生松，王德有，等.高含硫气井速度管柱作业工艺实施与改进［J］.石油机械，2026，54（9）：102-110.

Zhang Fujie，Huang Shengsong，Wang Deyou，et al.Implementation and improvement of velocity string technology for high-sulfur gas wells ［J］.China Petroleum Machinery，2026，54（9）：102-110.
张福杰，黄生松，王德有，等.高含硫气井速度管柱作业工艺实施与改进［J］.石油机械，2026，54（9）：102-110. DOI： 10.12473/CPM.202505010.

Zhang Fujie，Huang Shengsong，Wang Deyou，et al.Implementation and improvement of velocity string technology for high-sulfur gas wells ［J］.China Petroleum Machinery，2026，54（9）：102-110. DOI： 10.12473/CPM.202505010.

摘要

中亚某气田处于生产中后期，部分生产井出现气层产水、井筒积液等问题。该气田储层高含硫化氢（体积分数4.5%）、高含二氧化碳（体积分数6%）、高氯离子（质量浓度52 000 mg/L），且井口关井压力高（24 MPa），速度管柱工艺面临管柱腐蚀、硫化氢泄漏、井口改造施工难度大及施工井控风险高等难题。为此，开展了室内腐蚀与应力腐蚀试验以优选速度管柱材质；基于摩阻压降计算与系统节点分析确定速度管柱尺寸，并结合携液能力模拟确定下入深度；改进了悬挂器卡瓦锁紧结构和防上顶法兰密封套结构，优选了铰链式环切工具，设计了自平衡式堵塞器；制定了全程无动火的井口改造方案，并采用井口分流泄压方法降低井口压力。研究结果表明：优选的TS-80CRT（2205）双相不锈钢连续管腐蚀速率由2.191 mm/a降至0.022 mm/a，720 h应力腐蚀试验未发现裂纹；确定速度管柱尺寸为ø44.45 mm、下入深度为3 150 m；改进后的卡瓦消除了轴向错位，胶筒受力均匀、密封可靠，密封套安装时间由5.5 h缩短至1.5 h，28 HRC高硬度速度管柱井口切割用时5 min，堵塞器地面开启压力由33 MPa以上降至13 MPa；井口改造实现全程无动火作业，井控安全得到保障；3口井作业一次性成功率100%，投产后增产稳产效果明显。该工艺可为同类井速度管柱作业提供借鉴。

Abstract

In a gas field

in Central Asia， which is in the mid-late stage of production， some active wells have demonstrated complexities such as water production from gas layers and liquid accumulation in wellbore. High H2S content （4.5 vol.%）， high CO

content （6 vol.%） and high Cl- mass concentration （52，000 mg/L） of reservoirs， as well as high wellhead shut-in pressure （24 MPa）， bring significant challenges to the velocity string technology， such as string corrosion， H

S leakage， difficulty in wellhead modification， and high well control risks. To address these challenges， laboratory corrosion and stress corrosion tests were conducted to select the optimal material of velocity string. The velocity string size was defined by friction pressure drop calculations and system nodal analysis， and the landing depth was determined through liquid-carrying capacity simulation. The slip locking mechanism of the hanger and the sealing sleeve structure of the hold-down flange were improved， a hinged ring-cutting tool was selected， and a self-balancing plug was designed. A wellhead modification scheme involving no hot work throughout the entire process was developed， and a wellhead pressure diversion method was adopted to reduce the wellhead pressure. The results show that the TS-80CRT （2205） duplex stainless steel coiled tubing （CT） selected for the velocity string indicates a corrosion rate reducing from 2.191 mm/a to 0.022 mm/a， and with no crack observed at 720 h during stress corrosion test. The velocity string size and landing depth are determined to be ø44.45 mm and 3，150 m， respectively. Through improvements， the slip avoids axial misalignment， and the rubber packer achieves uniform force distribution and reliable sealing； moreover， the sealing sleeve installation time reduces from 5.5 hours to 1.5 hours， the wellhead cutting of the 28 HRC high-hardness velocity string is completed in 5 minutes， and the plug opening pressure at the surface drops from above 33 MPa to 13 MPa. The wellhead modification is accomplished with

out any hot work， ensuring well control safety. Application in three wells achieved a 100% success rate in one-time operation， with significant efficacy in subsequent production increase and stabilization. This technology provides a reference for velocity string operations in similar wells.

关键词

Keywords

references

刘通，朱江，卢志明 . 速度管排液采气减产原因分析及预防对策［J］. 石油机械， 2020 ， 48 （ 10 ）： 136 - 141 .

Liu Tong ， Zhu Jiang ， Lu Zhiming . Cause analysis and preventive strategy of gas production reduction by velocity string deliquification ［J］. China Petroleum Machinery ， 2020 ， 48 （ 10 ）： 136 - 141 .

刘磊，刘书炳，杨萍，等 . 带压起下速度管柱工艺优化及应用［J］. 石油化工应用， 2022 ， 41 （ 10 ）： 63 - 67 .

Liu Lei ， Liu Shubing ， Yang Ping ， et al . Improvement and application of velocity string pull out or run in under pressure ［J］. Petrochemical Industry Application ， 2022 ， 41 （ 10 ）： 63 - 67 .

白晓弘，李旭日，刘凯文，等 . 速度管柱排水采气技术的应用及改进［J］. 石油机械， 2011 ， 39 （ 12 ）： 60 - 62 .

Bai Xiaohong ， Li Xuri ， Liu Kaiwen ， et al . Application and improvement of velocity string drainage technology in gas production ［J］. China Petroleum Machinery ， 2011 ， 39 （ 12 ）： 60 - 62 .

徐云喜，于志军，王海江，等 . 连续管尺寸及作业深度对速度管柱的影响研究［J］. 石油机械， 2020 ， 48 （ 2 ）： 97 - 103 .

Xu Yunxi ， Yu Zhijun ， Wang Haijiang ， et al . Influence of coiled tubing size and lowering depth on velocity string operation ［J］. China Petroleum Machinery ， 2020 ， 48 （ 2 ）： 97 - 103 .

周舰，张凌筱 . 大牛地水平井速度管排液技术应用及改进［J］. 油气藏评价与开发， 2015 ， 5 （ 6 ）： 41 - 45 .

Zhou Jian ， Zhang Lingxiao . Application and improvement of velocity string drainage technology of horizontal wells in Daniudi gas field ［J］. Reservoir Evaluation and Development ， 2015 ， 5 （ 6 ）： 41 - 45 .

王博，王东，靳锁宝，等 . 苏里格南区气井速度管柱适用条件分析［J］. 断块油气田， 2017 ， 24 （ 2 ）： 264 - 268 .

Wang Bo ， Wang Dong ， Jin Suobao ， et al . Applicability of velocity string for southern Sulige cooperation area gas wells ［J］. Fault-Block Oil and Gas Field ， 2017 ， 24 （ 2 ）： 264 - 268 .

张赟新，张锋，陈晓明，等 . 带压起下速度管柱工具研制及其在滴西18X井的应用［J］. 钻采工艺， 2016 ， 39 （ 1 ）： 122 - 123 .

Zhang Yunxin ， Zhang Feng ， Chen Xiaoming ， et al . Development of velocity string tool with pressure trip and its application in Dixi 18X well ［J］. Drilling & Production Technology ， 2016 ， 39 （ 1 ）： 122 - 123 .

李剑秋，李源源，罗鹏 . 连续管速度管柱带压起管工艺在川渝地区的应用［J］. 焊管， 2020 ， 43 （ 1 ）： 36 - 39 .

Li Jianqiu ， Li Yuanyuan ， Luo Peng . Application of process of pulling out string under pressure for coiled tubing velocity string in Sichuan-Chongqing region ［J］. Welded Pipe and Tube ， 2020 ， 43 （ 1 ）： 36 - 39 .

钟宝库，简家斌，何秀萍，等 . 海上产水气井速度管柱排采工艺改进与实践［J］. 石油机械， 2018 ， 46 （ 5 ）： 54 - 59 .

Zhong Baoku ， Jian Jiabin ， He Xiuping ， et al . Improvement of water drainage and gas production technology by velocity string in offshore gas well ［J］. China Petroleum Machinery ， 2018 ， 46 （ 5 ）： 54 - 59 .

翟中波，房伟，俞天军，等 . 鄂尔多斯盆地南缘X井区连续油管速度管柱工艺及其应用［J］. 大庆石油地质与开发， 2022 ， 41 （ 4 ）： 82 - 89 .

Zhai Zhongbo ， Fang Wei ， Yu Tianjun ， et al . Technique and its application of drainage gas recovery by coiled tubing velocity string in well block X in southern margin of Ordos Basin ［J］. Petroleum Geology & Oilfield Development in Daqing ， 2022 ， 41 （ 4 ）： 82 - 89 .

白晓弘，王晓荣，赵彬彬，等 . 含硫气井速度管柱管材优选及试验［C］∥ 第31届全国天然气学术年会（2019）论文集 . 北京：中国石油学会天然气专业委员会， 2019 ： 97 - 101 .

Bai Xiaohong ， Wang Xiaorong ， Zhao Binbin ， et al . Pipe selection and test of velocity string in sour gas wells ［C］∥ Proceedings of the 31st National Natural Gas Academic Annual Meeting （2019） . Beijing ： Natural Gas Committee of chinese petroleum society ， 2019 ： 97 - 101 .

赵俊，余晗 . 国产已服役3 a的连续速度管柱的耐蚀性评价［J］. 腐蚀与防护， 2018 ， 39 （ 7 ）： 506 - 510 .

Zhao Jun ， Yu Han . Evaluation of corrosion resistance on domestic coiled velocity pipe string serviced for 3 years ［J］. Corrosion and Protection ， 2018 ， 39 （ 7 ）： 506 - 510 .

周忠城，曹和平，兰建平，等 . 速度管柱带压起管技术研究与管材性能评价［J］. 石油机械， 2015 ， 43 （ 7 ）： 101 - 103 .

Zhou Zhongcheng ， Cao Heping ， Lan Jianping ， et al . Velocity string tripping out under pressure and coiled tubing performance evaluation ［J］. China Petroleum Machinery ， 2015 ， 43 （ 7 ）： 101 - 103 .

胡苗，冯利军，王军锋，等 . 延北113-133致密气藏水平井速度管柱安装策略研究［J］. 非常规油气， 2022 ， 9 （ 2 ）： 85 - 93 .

Hu Miao ， Feng Lijun ， Wang Junfeng ， et al . Study on velocity string installation strategy of horizontal well in Yanbei 113-133 tight gas reservoir ［J］. Unconventional Oil & Gas ， 2022 ， 9 （ 2 ）： 85 - 93 .

付悦，吕维平，陈波，等 . 坐落短节悬挂速度管柱技术的研究与应用［J］. 石油机械， 2019 ， 47 （ 11 ）： 99 - 103 .

Fu Yue ， Lü Weiping ， Chen Bo ， et al . Research of the locating-sub hanging technology for velocity string ［J］. China Petroleum Machinery ， 2019 ， 47 （ 11 ）： 99 - 103 .

吕维平，辛永安，盖志亮，等 . 连续管内堵塞器的研制与应用［J］. 石油机械， 2016 ， 44 （ 8 ）： 58 - 61 .

Lü Weiping ， Xin Yongan ， Gai Zhiliang ， et al . Development and application of CT inner blanking plug ［J］. China Petroleum Machinery ， 2016 ， 44 （ 8 ）： 58 - 61 .

张士彬，左挺，祝叶，等 . 连续管速度管柱带压起出封堵工具的研究与应用［J］. 石油机械， 2023 ， 51 （ 10 ）： 101 - 106 .

Zhang Shibin ， Zuo Ting ， Zhu Ye ， et al . Research and application of plugging tool for pulling out under pressure from coiled tubing velocity string ［J］. China Petroleum Machinery ， 2023 ， 51 （ 10 ）： 101 - 106 .

Turner R G ， Hubbard M G ， Dukler A E . Analysis and prediction of minimum flow rate for the continuous removal of liquids from gas wells ［J］. Journal of Petroleum Technology ， 1969 ， 21 （ 11 ）： 1475 - 1482 .

Solomon F A ， Falcone G ， Teodoriu C . Critical review of existing solutions to predict and model liquid loading in gas wells ［C］∥ SPE Annual Technical Conference and Exhibition ， Denver，Colorado，USA，SPE ， 2008 ：SPE-115933-MS.

曹彩云，刘毅，王小佳 . 苏里格气田小直径油管排水采气试验及效果分析［J］. 石油化工应用， 2011 ， 30 （ 6 ）： 31 - 35 .

Cao Caiyun ， Liu Yi ， Wang Xiaojia . Effect analysis of dewatering gas recovery test by small-diameter coiled tubing in Sulige gas field ［J］. Petrochemical Industry Application ， 2011 ， 30 （ 6 ）： 31 - 35 .

刘广峰，何顺利，顾岱鸿 . 气井连续携液临界产量的计算方法［J］. 天然气工业， 2006 ， 26 （ 10 ）： 114 - 116 .

Liu Guangfeng ， He Shunli ， Gu Daihong . Calculation method of critical continuous liquid-carrying production rate of gas well ［J］. Natural Gas Industry ， 2006 ， 26 （ 10 ）： 114 - 116 .

曹和平，张书平，白晓弘，等 . 速度管柱系统研制与应用［J］. 石油机械， 2011 ， 39 （ 10 ）： 113 - 115 .

Cao Heping ， Zhang Shuping ， Bai Xiaohong ， et al . Development and application of the velocity string system ［J］. China Petroleum Machinery ， 2011 ， 39 （ 10 ）： 113 - 115 .

Gu H . Transient aspects of unloading oil and gas wells with coiled tubing ［C］∥ SPE Production Operations Symposium . Oklahoma City， Oklahoma ， 1995 ： SPE-29541-MS.

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Optimization and Practice of Velocity String Drainage Gas Recovery Technology for Deep Carbonate Gas Reservoir

The development and application of the velocity string system

Structural Design and Performance Optimization of Bottomhole Suction and Gas Lift Tool

Experimental Study on Supersonic Nozzle Atomization Drainage Gas Recovery Technology

Research and Application of Plugging Tool for Pulling out Under Pressure from Coiled Tubing Velocity String

Related Author

Tang Huolin

Huang Gang

Zhang Fujie

Liu Taotao

Hou Mingming

Huang Shengsong

Sun Bo

Li Hongxin

Related Institution

CNPC Greatwall Drilling Company

PetroChina Amu Darya Natural Gas Exploration and Development Co.， Ltd.

长庆油田分公司油气工艺研究院

Jianghan Machinery Research Institute,Jingzhou City, Hubei Province), Zhang Shuping, Bai Xiaohong,et al

Hancheng Branch of PetroChina Coalbed Methane Co. ， Ltd.

AI问答

⁰