钻井液连续循环技术应用进展及发展方向.pdf

第 1 2 期 一 9一 钻井液连续循环技术应用进展及发展方向 闫娜 ，光新军 中国石化石油工程技术研究院，北京 1 0 0 1 0 1 [ 摘要]随着压力敏感地层钻井中的问题受到重视，越来越多的公司开始关注钻井液连续循环技术。国内的相关技术大都 处于研究阶段，尚未有商业化应用的产品和装备。本文通过调研国内外市场上重要的连续循环装备／ 产品及其应用的状况， 提出了该技术的发展建议。 [ 关键词]连续循环；控压 钻井；近平衡钻井 钻井 液 连 续循 环 钻井 技 术是 指在 钻 井过 程 中，起 下钻接 卸单根 时，可 以不停泵而保持井眼 处于连续循环状态 的技术 。该技术在接单根时保 持钻井液 的连续循环 ，可有效避免接单根引起的 压力波动 ，改善井 眼质量和清洁度 ，降低循环漏 失 、地层破裂 、井涌 、卡钻等现象 出现 的几率 ， 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。 目前，连续循环有防喷器式和阀式两种实现 方 式。防喷器式连续循环钻井系统在项驱的配合 下 ，利用三重 闸板防喷器 内闸板和旁路管汇的合 理开合 ，保持泥浆不问断流动 。阀式连续循环钻 井系统一般包括三通 阀短节及快速 接头，三通 阀 短节预先连接在需要连续循环井段的立柱上端， 通过转换三通 阀短节 的进液方 向，同时配合 以侧 循环管线在 阀短节上的插拔 ，实现钻井液 的连续 循环 。 防喷器式连续循环钻井系统 由Ma r i s 国际公司 管理的联合工业项 目组开发，得到了6 家国际大型 石油公司 S h e l l ，B P ，S t a t o i l ，B G，T o t a l 和E n i 的 资助和英 国石油技术研 究院的支持 ，2 0 0 5 年实现 了商业化应用 。阀式连续循环钻井系统的概念在 1 9 6 3 年 由V a i l e d S mi t h 提出，2 0 0 9 年出现现场应用 的产品。 1 主要连续循环装备或产品 从本 世纪初 连续循 环理念 受到关注 ，到 目前 为止 ，对该技术关注 的公司越来越多 ，从原来几 家油 公司风 险投 资资助 ，到 目前 贝克休斯 、威德 福等综合性油 田服务公司 ，国内三家石油公司 以 及成都欧讯等 民营企业都进行了相关研发 。中石 油 内部渤海钻探 、川庆 钻探、长城钻探 、西部钻 探等公司都 申请了各 自的专利。 随 着技 术 的 进步 ，连 续循 环 技术 的 适用 范 围越来越广 ，陆地海 上都有成功应用 的案例 ；对 钻井液体系 的适应性越 来越 强，不仅适用于液体 钻井液，泡沫钻井液和气体钻井液都可 以使用 ， MP O公司还生产有适用于H S 气藏的专用产品；连 续循环装备对 于钻杆 的尺寸 、规格型号的限制越 来越 小，可 以根据 需要设计短节 ；与原钻机 的操 作系统衔接越 来越 紧密 ，所 需时 间和人工越来越 少，很多公司使用铁钻工、机器臂来代替人工操 作。 NO V的CCS 系统是为数不 多的实现商业化应 用的防喷器式连续循环装备，该系统最初 由L a u r i e A y l i n g 设计、Ma r i s 公司负责研发管理 ，后来Ma r i s 公司被V a r e o 公司收购 ，V a r c o 公 司与Na t i o n a l Oi l we l l 公司合并后，由NOV公司负责经营 。阀式连 续循环系统中，E NI 的e c d 系统 H MP O 公司的NS D 系统实现了较大规模 的应用，威德福的C F S 系统、 C a n r i g 公司的NS D系统达到了商业化应用的水平 。 国内达到工业化水平的连续循环产 品和服务非常 少 ， 目前只有远 东石油钻采工程公司的F E C CS 系 统经过 了反复 的油 田试验和三代产 品的研发和完 善 ，达到了工业化应用水平。 目前市场 上各产 品的类 型、发展阶段 、主要 元件、产品型号和应用效果如表1 所示。 作者简介 闫娜 1 9 7 6 一，女，河北人，博士，工程师。研 究方向为石 油工程 科技及 投入产出评价 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 一 1 0 一 ■ 论文广场 石 油 和 化工 设备 2 O1 5 if - 第1 8 卷 表1 序 公司名称 产 品名称 类型 发展所处阶段 主要元件 连接 流体类型 应用范 围 产 品型号 应用效果／ 号 方式 试验结果 主体单元、控 空 气 、泡 实现连续循 防喷 系 统 、顶驱 连接 人 工 、 沫 、 钻 井 海 上 、 陆 3 1 ／ 2 ” 至5 ． 7 ／ 8 ” 环 ，达 到 井 1 N0 V C C S 推广应用 工 具 、钻井 液分 液 器 式 顶驱 上 钻杆 底 压 力 恒 定 流 管汇 、液 压动 的效果 力装置 空 气 、 泡 适 用 于所 有规 沫 、 钻 井 格 的钻 杆 、适 把 接 单 根 的 液 用 所有 接 头类 NS D NS D短节 、快速 时间从3 5 ． 4 5 2 MP 0 No n S t o p 阀式 商业化应用 连接系统、远程 人工 海 上 、 陆 型 ，能抗H2 S 分钟缩 短到 执行管汇、手动 上 的短接 ，可根 D r i l l e r 据钻 杆 定 制 。 了 1 0 ． 1 5 分 控制面板 钟 ，减 少钻 6 -5 ／ 8 ”钻杆 唯 井复杂 一 的连 续 循环 系统 钻井液 通 过 了 功 C FS 短 节 、夹 具 人 工 ， 海 上 、 陆 65／8”、 能 、压 力 、 3 威德福 C F S 阀式 室内试验完成 组 合 、 控 制 面 两人 上 5 ． 7 ／ 8 ” 、5 1 ／ 2 ” 磨 损 及 试 验 板、控制系统 钻杆 井安全测验 钻井液 实现 了井下 钻杆短接体、中 短 接 体 外 径 连续循环 ， 4 中石油 DR C C V 阀式 现场试验 人工 陆上 达到井底压 心阀和旁通阀 1 7 8 mm 力恒定 的效 果 泡沫 实 现 连 续 循 短接 头 、控制 台 5 ”D P NC 5 0 o r 环 ，达 到井 5 C a n r i g NS D 阀式 现场试验 人工 陆上 及节流管汇 4 ” DP NC 4 6 底压力恒 定 的效果 P NG 短节 、 液压控制 液压装 钻井液 6 Dr i 1 1 i n g C CS 阀式 室 内试验 装置 、 控制台 置 自动 海上 C o mp a n y 安装 商 业 化 应 用 空 气 、泡 截止 lJ 2 0 1 1 沫 、钻 井 大幅 降低非 年 已 应 用 4 3 e c d TM短 节 和 液 海 上 、 陆 生 产 时 间 ， 7 E NI E ．C D 阀式 人工 外径 7 ” 次 ，作 业 时 e - c d T M管汇 上 与MP D联合 间超 过 8 万 小 应用 时 实 现 了 液 备 有 可配 合 多 气 两 相 钻 种 扣 型钻 杆 使 对 四川 I、新 在 四川 I 、新 疆 井 液 不 同 用 的 循 环 短 疆 7 口不 同 深 圳 市远 进行 了现场应 方 式 连 续 节 适合 陆 地 循 环 介 质 和 东石 油钻 用 ，并 在 9 8 1 循 环 钻 井 海 上 、 陆 钻 机 使用 的卧 不 同 钻 井 方 8 F E C C S 阀式 短节及控制 系统 人工 采 工程 有 平 台进行 了连 作 业 商 业 上 式控 制 系统 ； 式 的 连 续 循 限公司 续循环 钻井试 化 配 合 海上 平 台 环 钻 井 实 钻 验 钻机使用 的一 试 验 ，6口 体 式 立 式控 制 井成功 系统 短 节 、球 阀、控 液 压 装 9 N0 V C C D 阀式 试验 制系统 置 防 喷 1 0 华北石油 无 试验研究 防喷器 人工 器式 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m