475--连续循环钻井技术培训讲义PPT内容详细

1、连续循环钻井技术马马青芳青芳中石油钻井院20142014年年0909月月连续循环钻井系统一概述二连续循环钻井系统（CCS）三阀式连续循环钻井装置（CCV）四两种装置的比较一、概述复杂地层下的安全钻井问题，已成为制约我国油气勘探开发发展的重要壁垒如何解决复杂地层下的安全钻井问题，成为当前钻井工程技术发展的主攻方向。连续循环钻井系统（Continuous Circulation System-CCS）正是为了解决复杂情况下的安全钻井问题，世界钻井界近年来出现的一项新技术、新装备。随着石油天然气勘探开发的不断深入，复杂井、特殊工艺井、欠平衡井的作业越来越多。在接单根时关闭泥浆循环系统，接完单根后，再

2、重新建立泥浆循环常规钻井泥浆循环方式在接单根时保持泥浆的连续循环接单根时可引起的激动压力，形成压力波动，造成地层破裂，循环漏失，形成井涌；由于停滞循环造成岩屑沉降，容易形成岩屑床，造成卡钻等事故。稳定的当量循环密度，保持井下状态和压力的稳定，有效降低循环漏失、地层破裂和井涌的机会；不间断钻屑的排出，改善井眼质量，防止形成钻屑床，减少卡钻现象。缩短建井周期，节约钻井成本。连续循环钻井系统泥浆循环方式一、概述稳定的当量循环密度消除了接单根引起的压力变化和压力波动整个钻进期间建立了稳定的当量循环密度可以有效解决窄密度窗口安全钻井问题不间断钻屑的排出减少接单根时卡钻的机会在大位移井和水平井中，可有效防

3、止井眼底边形成钻屑床全面改善井眼条件和钻井安全性提高总的机械钻速，节约钻井成本。据国外报道，每口井可节约成本100万美元。连续循环钻井系统实现了接单根期间泥浆的不间断循环。主主要要优优点点一、概述窄泥浆密度窗口井高温高压井欠平衡井大位移/水平井深海钻井天然气水合物开一、概述主要应用范围连续循环钻井系统（Continuous Circulation System-CCS）阀式连续循环钻井装置（Continuous Circulation Valve-CCV）分类一、概述1.国内外技术发展现状1995申请了第一项专利最初Laurie Ayling设计Maris 公司管理现在：NOV公司设计和供应2

4、000由5家公司和3家设备制造商联合研制 得到“工业技术联合组织”支持$19,950,0002002.12进行了先导性试验 5 钻杆接单根35次，压力波动2.8 MPa 2003.7进行了现场试验并取得成功 4-1/2 钻杆接单根72次，接单根13-20 min，压力波动1.4-2.1 MPa 国外技术发展现状2005.6商业应用截至2011.6已应用16口井二、连续循环钻井系统（CCS）国外使用情况一览表二、连续循环钻井系统（CCS）1.国内外技术发展现状2009.12第一次方案评审2008.4国家重大专项（2008）中石油钻井院2010.01第二次方案评审2011.7完成厂内试验2012.

5、3第一次模拟现场试验并取得成功 5”钻杆，10MPa，9根国内技术发展现状2012.10第二次模拟现场试验并取得成功 5”钻杆，20MPa，16根二、连续循环钻井系统（CCS）分流管汇分流管汇Mud Diverter SkidMud Diverter Skid顶顶 驱驱Top Driver主机主机Main UnitMain Unit动力钳腔体总成钻杆导引机构专用动力卡瓦中中国国石石油油钻钻井井工工程程技技术术研研究究院院E EX XI IT TC CC CS SM MY Y T TO OO OL LS SD DA AT TA AS SKN.m动动力力钳钳扭扭矩矩井井底底压压力力psi闸闸板板密

6、密封封psi泥泥浆浆流流量量L/min大大钩钩载载荷荷kN阀阀2 2阀阀1 1阀阀8 8阀阀5 5阀阀6 6阀阀4 4阀阀3 3阀阀7 7单单向向阀阀离离心心泵泵接接立立管管泥泥浆浆储储罐罐泥泥浆浆泵泵单单向向阀阀启 动停 止停 止选选项项状状态态手手动动自自动动紧紧急急操操作作选选项项主主机机分分流流装装置置液液压压站站控控制制系系统统数数据据采采集集显显示示窗窗口口X cm立立管管压压力力psi动动力力卡卡瓦瓦上上腔腔压压力力psi下下腔腔压压力力psi操作台操作台Control Panel 动力控制装置动力控制装置HPU & Container连续循环钻井系统为机、电、液及管汇于

7、一体的新型钻井装备。2.结构组成二、连续循环钻井系统（CCS） 接单根时钻井液不间断循环 密闭腔室内自动上卸扣功能（铁钻工） 悬持钻柱重量（动力卡瓦） 驱动：全液压驱动 控制：工控机手动/自动程序3.主要功能二、连续循环钻井系统（CCS）通过控制腔体总称上的上下半封闸板和中间的全封闸板的开合，形成和控制上下密封腔室的连通与隔离，与泥浆分流管汇配合，完成泥浆主通道和侧通道分流切换，实现接单根过程中井下钻井液的不间断循环。利用动力钳、平衡补偿装置和背钳的协同动作，实现在防喷器密封腔室内钻杆的自动上卸扣操作。4.工作原理部件名称安装位置安装方式安装时间主机钻台面井口位置分体吊装2-3h2-3h分流管

8、汇井场立管侧吊装动力与控制单元钻机MCC房旁吊装填充泵泥浆罐旁吊装四通管汇泥浆泵到立管中间吊装1h1h5.设备安装二、连续循环钻井系统（CCS） 试验设施：钻井科学试验井中石油钻井院和渤钻技服联合建造。地点：渤钻技服培训中心试验井场。配置：ZJ30DB钻机（一台1300泥浆泵）； 北石新型DQ40Y全液压顶驱； 井深320米。试验情况：二次全工况实际操作试验6. 连续循环钻井系统试验情况不是油田现场的现场试验。二、连续循环钻井系统（CCS） （1）第一次试验试验时间：2012.3.30-4.1接单根数量：9 根试验压力：10 MPa接单根用时：50-60 min上卸扣力矩：2530 kNm没有

9、采取交叉作业，完全按步操作。l系统运转正常，控制程序运行正常，系统功能达到设计要求。二、连续循环钻井系统（CCS）（2）第二次试验试验时间：2012.10.25-26接单根数量：16 根试验压力：20 Mpa排量：27 l/s在接单根用时：14-18 min上卸扣力矩：2530 kNml 试验结果：设备运转正常，控制程序运行正常。密封良好，密封耐磨性能较好。没有出现打滑，没有对钻杆本体造成损伤。试验过程顺利，未出现任何异常情况。（26日14:30-16:50接了8个单根包括下放单根过程每个单根平均17.5min）二、连续循环钻井系统（CCS）7. 国内技术与国外技术的对比二、连续循环钻井系统（

10、CCS）二、连续循环钻井系统（CCS）7. 国内技术与国外技术的对比对比性能国外产品研制产品结构形式优缺点结构形式优缺点上卸扣背钳动力卡瓦作为背钳，夹持钻杆本体。容易损伤钻杆本体单独背钳，夹持钻杆接头。不损伤钻杆本体动力卡瓦同时作为背钳,承受悬重和上卸扣扭矩；上顶力作用于动力钳牙板。需采用特殊牙板；泥浆上顶力影响卡瓦对钻柱的夹持能力。悬持钻柱重量；上顶力作用于动力钳壳体。牙板可采用常规形式，已验证可靠性；泥浆上顶力使夹持更可靠。接头定位方式通过接头与闸板碰触进行定位。容易损伤上下密封闸板。利用传感器和控制技术。 非接触定位方式，定位精确。主机安装方式整体吊装（包括动力卡瓦）安装时需先用卡瓦夹持

11、钻杆柱，安装后再移开卡瓦。分体吊装，先安装专用动力卡瓦，夹持钻柱。可只部分拆装，装拆方便。可借助专用装置平移安装。主机尺寸1.64m*1.97m*2.98m1.73m*1.99m*3.60m主机重量15.42t18t作业方式只能打单根只能打单根1.国内外技术情况国内川庆钻探和渤钻技服也研制了阀式连续循环并进行了现场试验。公司名称产品名称结构特点使用情况Eni公司E-CD System由短接（E-CD Sub）和管汇（E-CD Manifold）组成。短接即连续循环阀，阀体内用两个单向阀（Check Valve）从2006年开始，Eni公司利用E-CD系统钻成了十多口井，包括1口5650m的大位

12、移水平井，2口高温高压井和1口复杂侧钻深井。到2011年，已制造出3000多根安装有E-CD短接的钻杆。Managed Pressure Operations 公司NON STOP DRILLER（NSD） System该系统主要由NSD球阀、NSD旁通阀及NSD控制管汇等组成2009年8月在利用该系统在巴布亚新几内亚ADD-5探井现场试验，用17-1/2”钻杆，泡沫做循环介质从200m不间断循环打到1500m。三、阀式连续循环钻井装置(CCV)顶驱连接分流管汇钻柱接头 连续循环阀泥浆泵2. 结构组成三、阀式连续循环钻井装置(CCV) 连续循环阀快速接头分流管汇和操作台 旁通阀轴向阀 旁通阀：

13、锥阀或蝶阀压力自动开关 轴向阀：球阀手动开关（NSD）蝶阀压力自动开关E-CD）泥浆管线三、阀式连续循环钻井装置(CCV)顶驱顶驱连接分流管汇连接钻柱快速接头连接阀 连续循环阀阀帽三、阀式连续循环钻井装置(CCV)三、阀式连续循环钻井装置(CCV)3. 工作原理预先将连续循环阀配在立柱（单根）顶端；在接单根（立柱）、起下钻时连接一条循环管线至连续循环阀的旁通阀，通过地面循环通道切换装置对主循环通道和侧循环通道进行切换，保持钻井介质始终处于连续循环状态，保持井底压力恒定，消除因循环中断造成的井下复杂，提高钻井效率。顶驱连接分流管汇钻柱接头 连续循环阀泥浆泵三、阀式连续循环钻井装置(CCV)每接一

14、个单根/立根上均需事先接一个连续循环阀；多个连续循环阀随钻具下井；在钻台上人工带压完成泥浆管线和两虚循环法的连接工作；可以实现井下连续循环。结构简单4. 功能特点：三、阀式连续循环钻井装置(CCV)5. 国内阀式连续循环试验情况川庆进行了三口井的试验：井号循环介质 循环压力排量井深接单跟情况 接单跟时间压力波动宁211井氮气3.4 MPa120m3/min1482m3次单根14min/次0.07MPa月005-H1井 气液混合7.0 MPa气60 m3/min液45 L/s910m910.21927.15 m15min/次0.3 Mpa博孜101井气体3 Mpa2502m25023602m26天0.03Mpa三、阀式连续循环钻井装置(CCV)5. 国内阀式连续循环试验情况2013年，渤海钻探钻井技术服务分公