新型离心机钻井液回收技术在3300m长江天然气管道穿越工程中的应用

3 300m长江天然气管道穿越工程穿越距离超长,地质条件复杂,主要穿越地层为粉砂层、细砂层,钻井液的回收处理是一个难题。为此,针对传统的钻井液回收系统及新型离心机钻井液回收系统开展了大量的对比试验。结果显示:在粉细砂层中,钻屑颗粒的粒径大多小于75μm,传统钻井液回收系统常用的筛网粒径最小为125μm,无法有效去除钻井液中的有害固相,若采用进一步增大筛网目数的方法,又会导致施工中钻井液回收的功效低;而采用新型离心机清除钻井液中的固相不增加钻井液体积,不必补加大量处理剂,有利于降低钻井液成本,同时对钻井液的性能影响小,有利于井下正常钻进。最后结合试验及应用情况,还就离心机钻井液回收技术的适用性问题提出建议:①在中、粗砂以上地层的穿越施工中,新型离心机较之于传统钻井液回收处理技术存在一定的劣势,此时不应盲目使用该技术;②中速离心机回收处理钻井液技术适用于在粉细砂地层中的穿越施工,而高速离心机回收处理钻井液技术更适用于在黏土类地层中的穿越施工。

3300m长江天然气管道穿越工程难点及技术创新

3 300m长江天然气管道穿越工程是世界上首次在大口径管道穿越领域内实施如此长距离的管道穿越工程,面临导向孔对接难度大、扩孔扭矩大、钻井液性能要求高及回收处理难度大、回拖阻力大等技术难题。为此,针对性地采用了以下技术措施:①确定合理的钻具组合,研发并应用了新型193.7mm(S-135)高强度钻杆,采用了新型全程导向电缆技术及旋转磁铁对接技术,成功地完成了导向孔施工;②采用新型设计的可抗大扭矩的168.3mm(V-150)钻杆,优化了扩孔器构造,改进了水力参数的选择,成功降低了扩孔扭矩,完成了扩孔施工,同时极大地提高了扩孔效率;③设计专门针对大吨位回拖阻力的特殊地锚,并通过漂管作业、加入高效润滑剂、采用新型玻璃钢防腐技术保护管道外防腐层的技术措施,保证了回拖施工顺利完成;④优选钻井液配方,保证了孔洞的稳定及钻屑的顺利返排;⑤成功应用离心机回收处理钻井液系统,保证了回收钻井液的质量。上述一系列的技术创新,确保了3 300m长江天然气管道穿越工程的顺利完成,同时也创造或刷新年了多项管道穿越世界纪录。

三维可视化HDD钻导向孔钻柱力学分析软件的研制与应用——以3300m长江天然气管道穿越工程为例

钻导向孔的成功与否是决定3 300m长江天然气管道穿越工程成败的关键,需要对钻导向孔的钻柱进行力学分析,提前判断钻柱的受力情况,并判断钻具组合是否满足施工要求。为此,综合利用传统的软钻柱模型和较新的ABIS模型,研发了HDD钻导向孔钻柱力学分析软件,可进行钻导向孔时钻柱的受力分析和三维图像显示。将该软件与国外常用的Ridgewood Software(RS)软件进行对比,从井口推力及井口扭矩来看,两者的计算结果很接近;同时还将该软件在某管道穿越工程中进行了模拟应用,将软件计算结果与实测数据进行了比较。结果表明:HDD钻导向孔钻柱力学分析软件能够很好地预测钻导向孔时钻柱的力学状态,并能用三维图像直观地显示导向孔内钻杆的变形与应力分布情况。该软件的成功研制与应用,为长江3 300m天然气管道穿越工程钻导向孔的钻具组合提供了技术支持,其国产化对管道穿越工程钻导向孔的设计和大规模的工程应用奠定了基础。