连续循环系统工作原理分析及方案设计

连续循环系统是一种新的石油钻井装备应用系统,它可以在更换钻杆接头操作的时候保持泥浆的连续循环,进而有效地解决如井底压力的控制、空隙压力与破裂压力窗口窄小、井眼鼓胀效应严重以及油气意外入侵等难题。对连续循环系统的结构和各部分工作原理进行分析后,提出了连续循环系统核心部分泥浆转换装置的设计方案。通过对比分析几种不同的方案,最后确定出一个最优方案。

国外连续循环系统的研制及现场试验

连续循环系统可以在钻井过程中保持钻井液不间断循环,从而能够解决钻井过程中中断钻井液循环带来的一系列问题,如压力波动、井涌等。该系统适用于任何带有顶驱钻井装置的井架,对于提高钻井作业能力,减少钻井成本和减少事故都具有重要意义。该系统可以应用于大斜度井/水平井、深水井、欠平衡井、窄密度窗口井、压力敏感井和尾管循环钻井,具有很好的发展前景,值得进一步研究和推广应用。详细阐述了该系统的组成、工作原理、技术优势以及国外的应用情况,为下一步研究该系统的防喷器组、液压控制部分等工作奠定了基础。

钻井连续循环系统上卸扣卡瓦卡紧力分析

从钻井连续循环系统上卸扣卡瓦的工作机理入手,弄清了钻杆工作时的受力状态。将钻杆看作厚壁筒,采用弹性力学中的拉美公式求解钻杆内外受压的应力问题。钻杆外表面承受的摩擦力矩,看作圆筒扭转问题进行求解。考虑管壁的变形的影响,解决了钻井连续循环系统上卸扣卡瓦卡紧力的计算难题,给出了上卸扣卡瓦卡紧力的计算公式。实例计算表明采用Φ127或Φ140钻杆进行连续循环钻井,上卸扣卡瓦卡紧力最好取19MPa;为提高钻杆的安全系数,应尽量采用厚壁钻杆;在卡瓦的设计时,可考虑加大卡瓦长度的方法减小卡瓦卡紧钻杆时的卡紧力。该计算方法可以用于指导钻井连续循环系统上卸扣卡瓦的设计。

连续循环系统在科学超深井中的需求分析

作为"入地"重要手段的科学深井、超深井工程是研究深部地质学的重要方法,被誉为"伸入地壳的望远镜"。科学超深井井内超高温高压成为钻井作业中突出的技术难题之一,其对钻井液、井底动力机具、井下检测仪器、铝合金钻柱提出了极为苛刻的要求,致使工程难度增大、风险提高、工期加长。通过对科学超深井钻井工程特点的总结,分析了钻井液连续循环对井眼稳定性和井底温度的影响,得出了连续循环系统对于科学超深井钻井作业具有较强的技术需求的结论。对我国未来万米科学超深钻计划提供了技术支持。

连续循环系统的应用

连续循环系统是一项在多学科成果基础上发展起来的一种钻井新技术和新装备,可以在钻井过程中保持钻井液的连续循环,该系统以钻台为基础,适用于任何带有顶驱钻井装置的井架,它对于提高钻井作业能力.减少钻井成本和降低事故发生率都具有重要的意义。详细阐述了目前国外连续循环系统的应用情况,使大家对于该系统有一个详细的了解。

连续循环系统综述

连续循环系统是一个可以实现不用停止钻井液在井内的循环来完成钻杆的上卸扣等连接工作的系统,该系统以钻台为基础,适用于任何带有顶驱钻井装置的井架。连续循环系统是最近两年发展起来的新技术,2006年被授予世界石油工程技术创新特别贡献奖。文章对连续循环系统的定义、组成、研发情况、应用前景和现场应用情况等进行了比较详细的论述,使得大家对于连续循环系统有了比较深入的了解。

钻井液连续循环系统的研制与应用

连续循环系统是在钻井过程中,起下钻或接单根时,可以不停泵而保持井眼处于连续循环状态的系统,它以钻台为基础,适用于任何带有顶部驱动钻井装置的井架。该系统主要包括连续循环连接器、钻井液分流及输送装置、顶部驱动连接工具、控制系统和液压动力系统。详细介绍了该系统的定义、组成、研发、应用和现场试验等情况,这对于连续循环系统的后期研制和开发具有一定的借鉴和指导意义。

气体钻井专用连续循环系统的研制

针对气体钻井特点,研发了一套专用于气体钻井的连续循环系统。该系统结构合理,功能完善,能够满足气体钻井的实际需要。阐述了研制该装备的关键技术,以期为国内连续循环系统的研发和完善提供新思路,具有一定的参考和指导意义。

连续循环系统在提高机械钻速方面的应用

涠洲某油田地层压力为异常高压,最高压力系数1.61,于2015年7月完成第一批11口井的钻完井作业,并于当年11月投产。2016年9月实施第二批6口井钻完井作业,开始作业前面临三个问题。为了解决这些问题,在第二批6口井中引入连续循环系统并成功应用,根据连续循环系统不停泵接立柱,保持井底压力恒定的特点,利用循环压耗来保证在钻井液密度低于地层压力系数的情况下避免井控、井漏和井壁失稳风险,以此来提高机械钻速。第二批6口井钻井作业安全顺利,未发生任何井控、井漏和井壁失稳,实际产量远超配产,平均机械钻速达19.82m/h,较第一批11口井平均机械钻速提高43.11%。

钻井连续循环系统卡瓦极限卡紧力分析

从钻井连续循环系统卡瓦的工作原理入手,分析了横向载荷与方瓦摩擦力的关系,揭示了卡在卡瓦中的钻杆的受力状态.将钻杆看作厚壁筒,采用弹性力学中的拉美公式求解钻杆内外受压的应力问题.钻杆外表面承受的摩擦力矩,看作圆筒扭转问题进行求解.考虑钻柱轴向拉力的影响,解决了钻井连续循环系统卡瓦极限卡紧力的计算难题,给出了卡瓦极限卡紧力的计算公式.以5吋和5.5吋钻杆作为算例,分析了钻井连续循环系统的使用范围,提出了钻井连续循环系统对钻杆钢级的要求.该方法可以用于指导钻井连续循环系统卡瓦的设计.

下套管连续循环系统技术特点及应用前景分析

常规下套管作业存在易引起粘卡事故以及需要利用其他工具建立钻井液循环的局限性。国内外相继开发出不同型式的下套管连续循环系统,这些系统可以在下套管的同时灌注循环钻井液使得下套管作业变得更为顺畅,大大减少钻井综合成本。对当前国内外4种不同结构形式的下套管连续循环系统的结构、工作原理、技术特点以及应用情况进行了论述,并结合国情对其适用性和优缺点进行了对比分析,提出开发适用于非顶驱钻机的下套管连续循环系统等建议。

钻井液连续循环系统过程控制技术分析与探讨

钻井液连续循环系统是一项集机、电、液控制于一体的先进技术装备,控制流程复杂,系统安全性和可靠性要求较高。在深入分析钻井液连续循环系统工作原理及其控制流程的基础上,重点对钻杆接头定位控制、钻杆自动上、卸扣控制、钻井液分流控制以及相应的软件设计等关键技术展开探讨,并针对一些关键环节提出了需要解决的问题和方案,为钻井液连续循环系统的研制和开发提供重要参考。

连续循环系统旋扣液控回路设计与分析

旋扣控制是连续循环系统的关键技术。由于在高压腔内进行上卸扣操作,无法直接进行观察,并且还存在钻井液上顶力等外载荷作用,因此控制难度较大。通过分析连续循环系统上卸扣操作步骤,提出旋扣操作的关键是运动同步和载荷平衡控制,在此基础上设计了旋扣液控回路方案,并利用AMESim软件建立了仿真模型。仿真分析结果表明,设计的旋扣液控回路可使动力钳处于上下浮动状态,有利于将螺纹上的轴向载荷限制在合理范围内,能够满足连续循环系统旋扣控制要求。

连续循环系统上卸扣装置负载分析与计算

上卸扣装置是连续循环系统的关键部件。为合理设计连续循环系统上卸扣装置,对其工作原理和操作流程进行了分析,根据设计需求,建立了上半封摩阻、钻井液上顶力、旋扣扭矩和上卸扣装置执行机构的力学模型,并选取常用钻井参数对主要负载阻力和技术参数进行计算。计算结果表明:上半封摩阻为179 kN,钻井液上顶力为537 kN,旋扣扭矩为376 N·m;为满足上卸扣操作要求,上卸扣装置夹紧油缸最小输出力为188 kN,紧崩扣油缸最小输出力为96 kN,定位油缸最小输出力为48 kN,旋扣马达最小输出扭矩为411 N·m,平衡油缸最小输出力为147 kN,背钳油缸最小输出力为1 054 kN。分析计算结果为上卸扣装置设计提供了理论依据。

连续循环系统——从样机到商业应用的发展

为了使连续循环系统(CCS)的操作更方便、机械性能更可靠,进行了样机试验,试验中对系统的机械和控制系统进行了改善和提高。该系统引入到钻井作业中可提高专用设备的可靠性和适用性。连续循环系统的使用能大大地改变钻井作业商在一些难钻地层的作业方式,当钻遇破裂压力和孔隙压力梯度差很小的地层时,接单根时保持连续循环是相当有利的。连续循环能维持稳定的当量循环密度,在正常钻井过程中可以避免接单根引起的正负压力激动,改善井眼的清洁效果,避免井涌的发生。

海上油田大位移井不间断循环系统实践及应用

世界范围内,一般把水垂比≥2且测深大于3000m的井或水平位移超过3000m的井称为大位移井;大位移钻完井技术,是当今国际钻井工程领域的高新技术,也是挑战旋转钻井极限的高难度前沿技术。随着水平位移和水垂比的不断增加,大位移钻完井面临着许多严重挑战,井眼清洁程度直接关系大斜度长裸眼的不稳定性与可安全延伸极限、水力循环的压耗控制、井下摩阻扭矩的严重性与控制能力、长套管串下入难度与磨损严重性及钻井设备能力的局限性与综合运用能力等,通过不间断连续循环系统现场应用与实践,大位移井钻井过程中全井段当量循环密度数值平稳,对海上大位移井保持稳定的当量循环密度(ECD)控制及安全作业有着很好的借鉴意义。

钻井液连续循环钻井技术及自动化装备设计

钻井施工中,拆装钻杆需中止钻井液循环,但钻井液循环中止会导致孔内岩屑下沉、钻井液当量循环密度浮动变化,进而影响孔内安全。为避免上述情况的发生,钻井液不间断循环钻井技术的构想被提出。通过连续循环系统或连续循环接头进行钻井液分流,避开钻杆拆装部分,维持井内的钻井液循环,稳定钻井液当量循环密度。针对该技术原理,提出了一种自动化的钻井液不间断循环井口设备,通过背钳、自动钻井液切换系统和传扭动力卡瓦的配合,可实现钻井中拆卸、接装单根时钻井液不间断循环,有效避免因钻井液静置、沉砂过多导致的钻孔安全问题。

连续循环钻井技术及其应用前景

为了解决常规钻井在上扣、卸扣时因停止泥浆循环带来的一系列井下问题,美国最早开发了连续循环钻井技术。该技术采用顶部驱动,利用三重闸板连接器内闸板和旁路管汇的合理开合,保持泥浆不间断流动,同时,由液压钳完成上扣、卸扣等动作,从而保证了稳定的井眼压力和良好的当量循环密度,可以较好地应用于多种钻井工艺中。重点介绍了连续循环钻井技术的工作原理、技术特点,以及推广应用前景。

连续循环钻井技术的发展与研究

连续循环钻井技术主要采用连续循环系统和连续循环阀两种方式。与常规钻井方法相比,连续循环钻井具有显著的技术优势,在窄密度窗口井、海洋深水钻井、大位移井、水平井、欠平衡井、高温高压井以及天然气水合物开采等方面均有重要应用价值。另外,根据连续循环钻井技术现状、特点以及发展趋势,从技术水平和操作安全性考虑,提出应以发展连续循环系统作为今后的主要研究目标,重点解决诸如钻杆本体保护、接头螺纹保护、高压动密封和钻井液分流控制等关健技术难点。

钻井过程中循环当量密度的控制方法

随着油气开采向着深部地层及深海方向发展,石油开采向岩性油藏转移,钻遇窄钻井液密度窗口的情况越来越普遍。合理控制循环当量密度(ECD)是解决窄钻井液密度窗口的安全以及快速钻井的关键。分析对比了传统的ECD控制方式及控制ECD的新方法。结果表明,传统的ECD控制方式中,停止循环时采用静止钻井液压力平衡地层压力,而在循环时产生的环空摩擦压耗依然会使井底压力大于地层孔隙压力。CCS及DAPC系统均采用静止状态下低于孔隙压力的静止钻井液密度,在起下钻或连接钻杆时通过不间断循环或提供地面回压,保持井底压力稳定。而ECD RT则通过工具降低窄密度窗口地层的局部压力,实现在复杂地层的快速、安全钻进,从而减少钻井非生产时间,降低钻井成本,提高钻井经济效益。