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钻井液连续循环钻井技术及自动化装备设计

2021-06-16秦如雷王林清陈浩文和国磊许本冲

钻探工程 2021年6期

秦如雷,王林清,陈浩文,和国磊,许本冲

(1.中国地质科学院勘探技术研究所,河北廊坊065000;2.南方海洋科学与工程广东省实验室(广州),广东 广州511458)

0 引言

传统的钻井工艺中,在接卸单根时,需停泵中止孔内钻井液循环。但钻井液循环中止会导致井内岩屑停止上返,若沉渣下落不均匀集中在井内某点,会形成“架桥”效应,对于深井、超深井以及大位移井等特殊工艺井,由于井孔拐点众多,摩阻力增加尤其明显,卡钻事故出现的概率也大幅增加[1-3]。而在单根接卸完毕开泵循环后,由于钻井液“激动”压力的影响,孔底压力会快速升高,钻井液当量循环密度(Equivalent Circulating Density of Drilling Fluid,简称ECD)也会迅速变化,而这对于窄密度窗口井来说,往往意味着孔底事故的发生。

为避免拆装钻杆过程中孔底事故的发生,保证钻井液循环的连续性,连续循环钻井技术应运而生。连续循环钻井技术(Continuous Circulation Drilling Technology),是利用连续循环系统(Continuous Circulation System,简称CCS)或连续循环接头(Continuous Circulation Joint,简称CCJ)及钻井液配液分流系统,实现在接卸钻杆过程中,改变钻井液传统流动通道,通过旁路不停泵、无间断地向井内注入钻井液,保持井内钻井液的循环状态,持续不断地清理孔内碎屑沉渣;在接卸完钻杆后,调整钻井液分配机构,引导钻井液重新通过原通道循环[4-8]。这样使得钻进过程不会因为突然起停泵导致钻井液当量循环密度(ECD)的大幅度变化,保持岩屑上返的持续性,最大程度地减小孔内事故发生的概率。

连续循环钻井技术早在20世纪90年代就已经被设想开发,但该技术研究一直缺少本质上的突破。……

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