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1、石油机械—210—CHINAPETROLEUMMACHINERY2008年第36卷第9期!国外石油机械#3不间断循环钻井系统马青芳(中国石油集团钻井工程技术研究院钻井机械研究所)摘要不间断循环钻井系统是世界钻井界近年来出现的一项新技术,该系统可以在接单根或立根期间保持钻井液的不间断循环,能够有效解决窄钻井液密度窗口的钻井问题。概述了不间断循环钻井系统的优点、作用及技术发展历程,论述了系统的结构组成及工作原理。不间断循环钻井系统为复杂井尤其是窄钻井液密度窗口井钻井提供了一种有效的解决方法,具有广阔的发展前景和市场空间。关键词不间断循环钻井系统窄钻井液密度窗口主体连接器引言不间断循环钻井
2、系统的优点及作用目前,复杂地层深井的钻井问题,已成为制约不间断循环钻井系统(ContinuousCirculation我国油气勘探开发事业发展的重要壁垒。如何解决System-CCS)是世界钻井界近年来出现的一项新复杂地层深井钻井的主要技术难题引起了油气勘探技术,该系统可以在接单根或立根期间保持钻井液开发界的高度关注,成为钻井工程所面临的重大挑的不间断循环,实现100多年来常规钻井中钻井液战,也是当前钻井工程技术发展的主要方向。其中循环方式的重大变革,是一项有着巨大经济意义和复杂地层条件钻井中的漏、喷、塌、卡、斜、毒等发展潜力的新技术。井下复杂情况与事故仍是当前钻井技术壁垒最基础不间
3、断循环钻井系统在接单根或立根期间保持和最根本的问题。当漏、喷、塌、卡、斜位于同一钻井液的不间断循环,在整个钻进期间实现了稳定裸眼井段时,则引发出多种复杂问题,主要归结为的当量循环密度和不间断的钻屑排出,全面改善了窄钻井液密度窗口的安全钻井问题,成为目前钻井井眼条件,可最大限度地保证已经形成的井壁不发工程亟待解决的重大技术难题。生垮塌,极大地降低了钻井事故的发生,减小了发不间断循环钻井系统技术和装备的出现,大大生井涌的可能性,提高了钻井作业的安全性。不间改变了钻井作业的方式。该系统可在接单根时保持断循环钻井系统具有以下优点。钻井液的连续循环,可以有效避免接单根引起的压(1)稳定的当量循
4、环密度有助于消除接单根力波动,改善井眼质量和清洁度,降低循环漏失、停泵和启泵引起的压力变化和压力波动;整个钻进地层破裂、井涌、卡钻等现象出现的几率,为复杂期间建立了稳定的当量循环密度;是解决窄密度窗井尤其是窄钻井液密度窗口井钻井提供了一种有效口安全钻井问题的有效方法。的解决方法。(2)不间断钻屑的排出可减少接单根时卡钻为解决复杂井钻井问题,中国石油集团钻井工的几率;在大位移井和水平井中,可有效防止井眼程技术研究院钻井机械研究所已经开始不间断循环底边形成钻屑床;减少了接单根前清除下部钻具组钻井系统的研制工作。笔者拟对不间断循环钻井系合内岩屑所需的停钻时间;全面改善了井身质量。统作一介绍
5、,希望有益于这一实用新技术在我国的(3)可全面改善井眼条件和钻井安全,提高研究与应用。总的机械钻速,节约钻井成本。据报道,使用不间3基金项目:中国石油天然气集团公司科学研究与技术开发项目“不间断循环钻井系统”(06B2030502)。2008年第36卷第9期马青芳:不间断循环钻井系统—211—[1][3]断循环钻井系统每口井大约节省100万美元。分流装置、液压站和控制系统四大部分组成(如图1所示)。CCS主体连接器(CCSMainUnit)国外技术发展现状为不间断循环钻井系统的核心和执行机构,它主要随着石油天然气勘探开发的不断深入,复杂由三闸板防喷器、强行起下装置、动力卡瓦、底座井、
6、深井、超深井、大位移井、水平井、分支井等和升降系统组成。钻井液分流系统(MudDiverter特殊工艺井的作业越来越多,作业难度也不断增Unit)主要由钻井泵、控制阀和钻井液管汇等组加,对钻井技术和装备提出了更高的要求。发达国成,通过它将来自钻井泵的高压钻井液分流至立管家为了满足石油天然气勘探开发的发展需要,提高和连接器,并通过其上控制阀实现接单根或立根时在高温高压、井眼不稳定、井壁坍塌、卡钻、地层钻井液回路之间的切换。液压站(HydraulicPower裂缝以及钻井液漏失等地层钻井作业的成功率和安Unit)为不间断循环钻井系统的液压动力源,为主全性,开展了一系列钻井新技术和新装备的
7、前瞻性机的执行动作提供动力。控制系统(ControlSys2研究,不间断循环钻井系统就是其中之一。tem)基于工控机,为不间断循环钻井系统的操作不间断循环钻井系统最初由LaurieAyling设提供指令,进行显示和记录,并具有报警和保护计、Maris公司管理,后来由Varco公司收购,由功能。于Varco公司与NationalOilwell公司合并,现在该技术由NOV设计和供应。1995年申请了第一项关于不间断循环钻井系统的专利,2000年该创意得到了由B
