475--連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)培訓(xùn)講義PPT內(nèi)容詳細(xì)

1、連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)馬馬青芳青芳中石油鉆井院20142014年年0909月月連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)一概述二連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS）三閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置（CCV）四兩種裝置的比較一、概述復(fù)雜地層下的安全鉆井問(wèn)題，已成為制約我國(guó)油氣勘探開(kāi)發(fā)發(fā)展的重要壁壘如何解決復(fù)雜地層下的安全鉆井問(wèn)題，成為當(dāng)前鉆井工程技術(shù)發(fā)展的主攻方向。連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（Continuous Circulation System-CCS）正是為了解決復(fù)雜情況下的安全鉆井問(wèn)題，世界鉆井界近年來(lái)出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)、新裝備。隨著石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)的不斷深入，復(fù)雜井、特殊工藝井、欠平衡井的作業(yè)越來(lái)越多。在接單根時(shí)關(guān)閉泥漿循環(huán)系統(tǒng)，接完單根后，再

2、重新建立泥漿循環(huán)常規(guī)鉆井泥漿循環(huán)方式在接單根時(shí)保持泥漿的連續(xù)循環(huán)接單根時(shí)可引起的激動(dòng)壓力，形成壓力波動(dòng)，造成地層破裂，循環(huán)漏失，形成井涌；由于停滯循環(huán)造成巖屑沉降，容易形成巖屑床，造成卡鉆等事故。穩(wěn)定的當(dāng)量循環(huán)密度，保持井下?tīng)顟B(tài)和壓力的穩(wěn)定，有效降低循環(huán)漏失、地層破裂和井涌的機(jī)會(huì)；不間斷鉆屑的排出，改善井眼質(zhì)量，防止形成鉆屑床，減少卡鉆現(xiàn)象?？s短建井周期，節(jié)約鉆井成本。連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)泥漿循環(huán)方式一、概述穩(wěn)定的當(dāng)量循環(huán)密度消除了接單根引起的壓力變化和壓力波動(dòng)整個(gè)鉆進(jìn)期間建立了穩(wěn)定的當(dāng)量循環(huán)密度可以有效解決窄密度窗口安全鉆井問(wèn)題不間斷鉆屑的排出減少接單根時(shí)卡鉆的機(jī)會(huì)在大位移井和水平井中，可有效防

3、止井眼底邊形成鉆屑床全面改善井眼條件和鉆井安全性提高總的機(jī)械鉆速，節(jié)約鉆井成本。據(jù)國(guó)外報(bào)道，每口井可節(jié)約成本100萬(wàn)美元。連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了接單根期間泥漿的不間斷循環(huán)。主主要要優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)一、概述窄泥漿密度窗口井高溫高壓井欠平衡井大位移/水平井深海鉆井天然氣水合物開(kāi)一、概述主要應(yīng)用范圍連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（Continuous Circulation System-CCS）閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置（Continuous Circulation Valve-CCV）分類一、概述1.國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀1995申請(qǐng)了第一項(xiàng)專利最初Laurie Ayling設(shè)計(jì)Maris 公司管理現(xiàn)在：NOV公司設(shè)計(jì)和供應(yīng)2

4、000由5家公司和3家設(shè)備制造商聯(lián)合研制 得到“工業(yè)技術(shù)聯(lián)合組織”支持$19,950,0002002.12進(jìn)行了先導(dǎo)性試驗(yàn) 5 鉆桿接單根35次，壓力波動(dòng)2.8 MPa 2003.7進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并取得成功 4-1/2 鉆桿接單根72次，接單根13-20 min，壓力波動(dòng)1.4-2.1 MPa 國(guó)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2005.6商業(yè)應(yīng)用截至2011.6已應(yīng)用16口井二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS）國(guó)外使用情況一覽表二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS）1.國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2009.12第一次方案評(píng)審2008.4國(guó)家重大專項(xiàng)（2008）中石油鉆井院2010.01第二次方案評(píng)審2011.7完成廠內(nèi)試驗(yàn)2012.

5、3第一次模擬現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并取得成功 5”鉆桿，10MPa，9根國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2012.10第二次模擬現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并取得成功 5”鉆桿，20MPa，16根二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS）分流管匯分流管匯Mud Diverter SkidMud Diverter Skid頂頂 驅(qū)驅(qū)Top Driver主機(jī)主機(jī)Main UnitMain Unit動(dòng)力鉗腔體總成鉆桿導(dǎo)引機(jī)構(gòu)專用動(dòng)力卡瓦中中國(guó)國(guó)石石油油鉆鉆井井工工程程技技術(shù)術(shù)研研究究院院E EX XI IT TC CC CS SM MY Y T TO OO OL LS SD DA AT TA AS SKN.m動(dòng)動(dòng)力力鉗鉗扭扭矩矩井井底底壓壓力力psi閘閘板板密

6、密封封psi泥泥漿漿流流量量L/min大大鉤鉤載載荷荷kN閥閥2 2閥閥1 1閥閥8 8閥閥5 5閥閥6 6閥閥4 4閥閥3 3閥閥7 7單單向向閥閥離離心心泵泵接接立立管管泥泥漿漿儲(chǔ)儲(chǔ)罐罐泥泥漿漿泵泵單單向向閥閥啟 動(dòng)停 止停 止選選項(xiàng)項(xiàng)狀狀態(tài)態(tài)手手動(dòng)動(dòng)自自動(dòng)動(dòng)緊緊急急操操作作選選項(xiàng)項(xiàng)主主機(jī)機(jī)分分流流裝裝置置液液壓壓站站控控制制系系統(tǒng)統(tǒng)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)采采集集顯顯示示窗窗口口X cm立立管管壓壓力力psi動(dòng)動(dòng)力力卡卡瓦瓦上上腔腔壓壓力力psi下下腔腔壓壓力力psi操作臺(tái)操作臺(tái)Control Panel 動(dòng)力控制裝置動(dòng)力控制裝置HPU & Container連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)為機(jī)、電、液及管匯于

7、一體的新型鉆井裝備。2.結(jié)構(gòu)組成二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS） 接單根時(shí)鉆井液不間斷循環(huán) 密閉腔室內(nèi)自動(dòng)上卸扣功能（鐵鉆工） 懸持鉆柱重量（動(dòng)力卡瓦） 驅(qū)動(dòng)：全液壓驅(qū)動(dòng) 控制：工控機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)程序3.主要功能二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS）通過(guò)控制腔體總稱上的上下半封閘板和中間的全封閘板的開(kāi)合，形成和控制上下密封腔室的連通與隔離，與泥漿分流管匯配合，完成泥漿主通道和側(cè)通道分流切換，實(shí)現(xiàn)接單根過(guò)程中井下鉆井液的不間斷循環(huán)。利用動(dòng)力鉗、平衡補(bǔ)償裝置和背鉗的協(xié)同動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)在防噴器密封腔室內(nèi)鉆桿的自動(dòng)上卸扣操作。4.工作原理部件名稱安裝位置安裝方式安裝時(shí)間主機(jī)鉆臺(tái)面井口位置分體吊裝2-3h2-3h分流管

8、匯井場(chǎng)立管側(cè)吊裝動(dòng)力與控制單元鉆機(jī)MCC房旁吊裝填充泵泥漿罐旁吊裝四通管匯泥漿泵到立管中間吊裝1h1h5.設(shè)備安裝二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS） 試驗(yàn)設(shè)施：鉆井科學(xué)試驗(yàn)井中石油鉆井院和渤鉆技服聯(lián)合建造。地點(diǎn)：渤鉆技服培訓(xùn)中心試驗(yàn)井場(chǎng)。配置：ZJ30DB鉆機(jī)（一臺(tái)1300泥漿泵）； 北石新型DQ40Y全液壓頂驅(qū)； 井深320米。試驗(yàn)情況：二次全工況實(shí)際操作試驗(yàn)6. 連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)試驗(yàn)情況不是油田現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS） （1）第一次試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)間：2012.3.30-4.1接單根數(shù)量：9 根試驗(yàn)壓力：10 MPa接單根用時(shí)：50-60 min上卸扣力矩：2530 kNm沒(méi)有

9、采取交叉作業(yè)，完全按步操作。l系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，控制程序運(yùn)行正常，系統(tǒng)功能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS）（2）第二次試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)間：2012.10.25-26接單根數(shù)量：16 根試驗(yàn)壓力：20 Mpa排量：27 l/s在接單根用時(shí)：14-18 min上卸扣力矩：2530 kNml 試驗(yàn)結(jié)果：設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，控制程序運(yùn)行正常。密封良好，密封耐磨性能較好。沒(méi)有出現(xiàn)打滑，沒(méi)有對(duì)鉆桿本體造成損傷。試驗(yàn)過(guò)程順利，未出現(xiàn)任何異常情況。（26日14:30-16:50接了8個(gè)單根包括下放單根過(guò)程每個(gè)單根平均17.5min）二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS）7. 國(guó)內(nèi)技術(shù)與國(guó)外技術(shù)的對(duì)比二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（

10、CCS）二、連續(xù)循環(huán)鉆井系統(tǒng)（CCS）7. 國(guó)內(nèi)技術(shù)與國(guó)外技術(shù)的對(duì)比對(duì)比性能國(guó)外產(chǎn)品研制產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式優(yōu)缺點(diǎn)結(jié)構(gòu)形式優(yōu)缺點(diǎn)上卸扣背鉗動(dòng)力卡瓦作為背鉗，夾持鉆桿本體。容易損傷鉆桿本體單獨(dú)背鉗，夾持鉆桿接頭。不損傷鉆桿本體動(dòng)力卡瓦同時(shí)作為背鉗,承受懸重和上卸扣扭矩；上頂力作用于動(dòng)力鉗牙板。需采用特殊牙板；泥漿上頂力影響卡瓦對(duì)鉆柱的夾持能力。懸持鉆柱重量；上頂力作用于動(dòng)力鉗殼體。牙板可采用常規(guī)形式，已驗(yàn)證可靠性；泥漿上頂力使夾持更可靠。接頭定位方式通過(guò)接頭與閘板碰觸進(jìn)行定位。容易損傷上下密封閘板。利用傳感器和控制技術(shù)。 非接觸定位方式，定位精確。主機(jī)安裝方式整體吊裝（包括動(dòng)力卡瓦）安裝時(shí)需先用卡瓦夾持

11、鉆桿柱，安裝后再移開(kāi)卡瓦。分體吊裝，先安裝專用動(dòng)力卡瓦，夾持鉆柱。可只部分拆裝，裝拆方便。可借助專用裝置平移安裝。主機(jī)尺寸1.64m*1.97m*2.98m1.73m*1.99m*3.60m主機(jī)重量15.42t18t作業(yè)方式只能打單根只能打單根1.國(guó)內(nèi)外技術(shù)情況國(guó)內(nèi)川慶鉆探和渤鉆技服也研制了閥式連續(xù)循環(huán)并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。公司名稱產(chǎn)品名稱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使用情況Eni公司E-CD System由短接（E-CD Sub）和管匯（E-CD Manifold）組成。短接即連續(xù)循環(huán)閥，閥體內(nèi)用兩個(gè)單向閥（Check Valve）從2006年開(kāi)始，Eni公司利用E-CD系統(tǒng)鉆成了十多口井，包括1口5650m的大位

12、移水平井，2口高溫高壓井和1口復(fù)雜側(cè)鉆深井。到2011年，已制造出3000多根安裝有E-CD短接的鉆桿。Managed Pressure Operations 公司NON STOP DRILLER（NSD） System該系統(tǒng)主要由NSD球閥、NSD旁通閥及NSD控制管匯等組成2009年8月在利用該系統(tǒng)在巴布亞新幾內(nèi)亞ADD-5探井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，用17-1/2”鉆桿，泡沫做循環(huán)介質(zhì)從200m不間斷循環(huán)打到1500m。三、閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置(CCV)頂驅(qū)連接分流管匯鉆柱接頭 連續(xù)循環(huán)閥泥漿泵2. 結(jié)構(gòu)組成三、閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置(CCV) 連續(xù)循環(huán)閥快速接頭分流管匯和操作臺(tái) 旁通閥軸向閥 旁通閥：

13、錐閥或蝶閥壓力自動(dòng)開(kāi)關(guān) 軸向閥：球閥手動(dòng)開(kāi)關(guān)（NSD）蝶閥壓力自動(dòng)開(kāi)關(guān)E-CD）泥漿管線三、閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置(CCV)頂驅(qū)頂驅(qū)連接分流管匯連接鉆柱快速接頭連接閥 連續(xù)循環(huán)閥閥帽三、閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置(CCV)三、閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置(CCV)3. 工作原理預(yù)先將連續(xù)循環(huán)閥配在立柱（單根）頂端；在接單根（立柱）、起下鉆時(shí)連接一條循環(huán)管線至連續(xù)循環(huán)閥的旁通閥，通過(guò)地面循環(huán)通道切換裝置對(duì)主循環(huán)通道和側(cè)循環(huán)通道進(jìn)行切換，保持鉆井介質(zhì)始終處于連續(xù)循環(huán)狀態(tài)，保持井底壓力恒定，消除因循環(huán)中斷造成的井下復(fù)雜，提高鉆井效率。頂驅(qū)連接分流管匯鉆柱接頭 連續(xù)循環(huán)閥泥漿泵三、閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置(CCV)每接一

14、個(gè)單根/立根上均需事先接一個(gè)連續(xù)循環(huán)閥；多個(gè)連續(xù)循環(huán)閥隨鉆具下井；在鉆臺(tái)上人工帶壓完成泥漿管線和兩虛循環(huán)法的連接工作；可以實(shí)現(xiàn)井下連續(xù)循環(huán)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單4. 功能特點(diǎn)：三、閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置(CCV)5. 國(guó)內(nèi)閥式連續(xù)循環(huán)試驗(yàn)情況川慶進(jìn)行了三口井的試驗(yàn)：井號(hào)循環(huán)介質(zhì) 循環(huán)壓力排量井深接單跟情況 接單跟時(shí)間壓力波動(dòng)寧211井氮?dú)?.4 MPa120m3/min1482m3次單根14min/次0.07MPa月005-H1井 氣液混合7.0 MPa氣60 m3/min液45 L/s910m910.21927.15 m15min/次0.3 Mpa博孜101井氣體3 Mpa2502m25023602m26天0.03Mpa三、閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置(CCV)5. 國(guó)內(nèi)閥式連續(xù)循環(huán)試驗(yàn)情況2013年，渤海鉆探鉆井技術(shù)服務(wù)分公