反循环钻井与洗井技术
李立昌 潘凤岭 魏群涛 刘 于
（华北石油管理局钻井工艺研究院）
【摘 要】 钻井液从井筒环空流入，经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。反循环钻井技术具有减少地层漏失、保护油气层、岩样代表清晰等优点。反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。气举反循环钻井技术从装备上需要空气压缩机、储气罐、气盒子、双壁钻具、混气器、反循环钻头等，现场利用原钻机连接上述设备进行作业，应用结束拆走设备后不影响正常钻井作业，利用反循环钻井原理，进行了捞砂工艺的研究及工具的研制。通过试验及现场应用，设备配套实用，漏层连续钻进400余米，效果良好。
1 气举反循环钻井概述
气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头
或其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外
管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷
入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上
升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能，
推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器
上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下
部是比重大的钻井液。如图1所示，h 1为钻具内混
合钻井液高度，密度为ρ1；h 2为钻具内未混合的钻
井液高度，密度为ρ2；H 为环空钻井液高度，密度
为ρ，由于ρg H ＞ρ1g h 1+ρ2g h 2，环空钻井液进入钻
具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不
断的带到地表，排入沉砂池。沉淀后的泥浆再注图1 反循环钻井驱动原理
入
井眼双壁
钻具内水眼—排液管线—沉砂池。
晰，在漏失地层钻进时能实现
捞砂内，如此不断循环形成连续钻进过程。
钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头
—钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）——水龙带优点及用途
（1）能实现地质捞砂目的
气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带
岩屑能力强，岩样清等地质目的。
（2）提高漏层钻井效率
气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产
生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在
图2 反循环钻井循环示意图
漏层钻井时，可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻速，增加钻井效率。
（3）可减少或消除钻井液的漏失，保护储层
由于反循环钻井时环空压耗小，作用于地层的压力小，所以在易漏地层钻进时，可减少或消除钻井液的漏失，保护储层，并节约大量钻井液材消耗。
（4）可减少泵损耗，延长泥浆泵泵使用寿命
采用气举反循环钻井时，泥浆泵的作用只是向环空灌泥浆（或采用灌注泵灌注），泵负荷大大减小，使用寿命延长。
（5）井控灵活
可采取正循环、反循环两种方法压井，井控灵活。反循环压井重泥浆可以直接送至井底，不必分段循环，缩短处理时间。
2 国内外应用现状
反循环钻井技术在水井、水文地质钻孔、大口径工程施工孔的钻井中应用较广，近年来气举反循环钻井技术已在地质、冶金、建设、水利、煤田和军工等系统推广应用，覆盖面遍及全国29个省市自治区。采用此方法达到的最大孔深是2470.88m，最大孔径是3.2m。同正循环钻井相比，平均机械钻速提高1.2~3倍，台月效率提高1.5倍；在复杂地层钻进综合效率是正循环钻进的3~6倍；水井的洗井时间缩短1/2；出水量增大1/3；优质孔率为100%。反循环空气钻井最早用于硬地层的钻井，加拿大K2能源公司开发出井下安全设备后，2002年开始应用空气反循环钻井技术开发低压气藏，在美国北蒙大拿州Blackfeet印第安人保留地的Bow Island 地层，应用空气反循环中心排渣钻井技术（RCCD）成功钻成天然气试验井，该地层属低压地层（估计地层压力为150Psi）。两口对比实验井分别钻于用泥浆钻成而没有油气显示的井旁，在没有增产措施的情况下，采用φ50.8mm油管抽吸，日产天然气分别为15.5万立方英尺和9.7万立方英尺。
3 当前研究情况
在气举反循环钻井技术研究方面，根据气举反循环钻井工艺要求，结合油气钻探特点，主要开展了反循环钻井工艺理论研究、反循环钻井流体技术、反循环钻具研制、反循环地面配套装备研制。
研究重点是反循环钻井工艺及井控技术，目前已配套气举反循环钻井主体设备，设计出双层钻具组合防喷工具，通过先导试验，初步形成了反循环钻井施工工艺，实现了流程设计改造、反循环钻进、携带岩屑、泥浆脱气等工艺。下步将在完善气举反循环钻井技术的同时，进一步拓展应用领域。
3.1 气举反循环钻井深度
3.1.1 沉没系数a：水面以下高度与双壁钻具总长度的比值。（见图3）
图3 沉没系数
a=5.0≥+hs
hd hs 若泥浆泵灌浆及时则可以认为液面保持在高架槽处，液面以上高度依据立管高度确定，水头按20~30m 计算。即双壁钻具下深大于30m 即可建立循环。
3.1.2 双壁钻杆下深与井深比例关系
调研文献推荐范围较大为1:4~10。如北京丰台区某井，设计井深2470m 。实际井深2470.88m 。 钻具组合为：φ152mm 三牙轮钻头+φ121mm 钻铤(36m)+ φ73mm 钻杆(2080m) + SHB127/76型双壁钻杆(270m)+108mm×108mm 双壁方钻杆及双壁气水龙头。此种钻具组合主要参数值为：沉没比＞90%，双壁钻具初始长度为270m ，随钻孔深度的延伸增加双壁钻具的数量，最多时达到330m （井深2470.88m ）。双壁钻具与井深比值为1：7.5。
3.2 气举反循环钻进注气量计算
3.2.1 气举泵原理与注气量
1 —注气管；
2 —气水混合器；
3 —扬水管 图
4 沉没系数
在气举反循环钻进中，钻井液能够循环流动是由于
气举泵作用的结果。气举泵是以压缩空气为动力，从井
内将水提升到一定高度或到地面上来的一种抽水装置。
气水混合物的比重小于水，在扬水管内外因比重不
同形成了液体压力差，它们之间又通过扬水管相连通。
根据连通器作用原理，处于扬水管内的气水混合物液面
将上升，直到从扬水管排出口流出。如果不断地送入压
缩空气，那么这个过程将连续发生，在混合器处形成低
比重的气水混合物，进一步上升从扬水管排出，从而实
现从井内抽水的目的。这样的抽水装置称作气举泵（见
图4）。
气举泵的重要参数是它的扬程和排量。图中h 静为气
举泵启动时的扬程，h 动为气举泵工作时的扬程。气举泵
的排量与送入的压缩空气量有关，当压缩空气量在一定
的值之内时气举泵排量随着空气量增加而增加，超过这
个值之后，继续增加空气量，气举泵的排量反而会下降。
图5为气举泵排量与压缩空气供给量之间的函数关系。
从图中可以看出，当供气量为Q 0气时，气举泵排量最大
为Q 排max ；当Q 气等于Q ′气时，相对气量为最小值。
相对气量为W ＝Q 气／Q 排。W min 意味着排出单
位水量时耗气量最小。相对气量W 为最小值时气举泵
耗能最少。气举泵工作过程实质上是压缩空气在水中膨
胀时所产生的膨胀功变为水的位能这样的一种能量转
变过程。水在管路中流动还消耗一定的能量，因此，气
举泵也存在着效率问题。实际上气举泵是一个低效率的
抽水装置。气体在水中膨胀时与水有热交换，所以可视
为符合等温膨胀过程。
图5 气举泵排量与供气量之间的函数关系图
气体等温膨胀功如下式。
A 1＝
P 0Q 0 ln(P/P 0
) ∫=0
Q Q pdv 式中：A 1——气体等温膨胀功；
P 0 ——大气压力；
P ——压缩空气压力；
Q ——在P 压力下气体体积；
Q 0——自由状态下气体体积。 3.2.2 钻具内液流上升流速理论值与举升能力计算
钻杆内岩屑颗粒保持悬浮状态，钻杆液流上升速度必须等于或大于岩屑颗粒的下沉速度。钻杆内携岩液流上升速度由下列经验公式求得：
()21
min 1172.5??????×=r r rf df v 式中：v min ——钻杆内液流上升最小速度（m/s ）；
df——岩屑颗粒直径（球状）（m ）；
rf——岩屑密度；
r1——钻井液密度。
3.3 试验情况
3.3.1 前1-9井反循环钻井试验
前1-9井位于吉林油田，设计井深1273m ，井身结构见表1： 表1 前1-9井井身结构
井型
井眼尺寸mm 井段m 套管尺寸mm 套管下深m 直
井 393.7 0~42 273 40 244.5 ~548 215.9 ~1273 139.7 1268 气举反循环钻井试验井段为548.87~549.87m ，反循环钻进1m ，井眼尺寸为φ215.9mm ，地层岩性为泥岩。
钻头为改制的φ215.9mm P2钻头1只，
钻头的改制主要是在钻头胎体中间增加一直径50mm 的水眼，便于反循环钻井时岩屑排出。
钻具组合为：φ215.9mm 专用钻头+φ178mm 钻铤3根+φ165mm 钻铤18根+φ127mm 钻杆+混气器+φ139mm 双壁钻杆（150m ）+φ133mm 双壁方钻杆+气盒子
注气量3~5m 3/min ，注气压力1.2~2.0MPa 。 表2 前1-9井反循环钻井参数
井 段
m
钻头参数
钻井参数 外径 mm 型号 喷嘴 mm 钻压 kN 转速 rpm 环空灌入量 548.87～549.87 215.9 P2 不装 30～80
60 保持环空灌满
钻井液维护处理（密度1.15g/cm3）：①使用特制除气装置除气。②在钻井液中加入一定量的消泡剂，抑制泡沫产生。
反循环钻井时，将地面高压管汇从由壬处卸开，用灌浆管线往环空灌泥浆，接立管一头的高压管线（排液管线）连接除气器，反循环排出的钻井液经除气器除气后，流至振动筛除砂。
通过前1～9试验，取得了以下主要成果：气举反循环钻井技术首次应用于油井钻探；建立起了钻井液反循环流动、完善了工艺流程；岩屑从井底返至振动筛，实现了反循环携带岩屑；通过使用特制的脱气装置和消泡剂，解决了泥浆脱气问题；在泥岩地层断续反循环钻进1m，摸索了反循环钻井施工参数的匹配和对泥岩地层的适应情况。
3.3.2 试验井反循环钻井试验
2004年8月在专用试验井进行了现场试验。
携岩试验，双壁钻具下深143m，普通钻具下深510m，双壁钻具与井深比值为1：4.6。钻头为特殊加工的φ177.8mm三翼刮刀式钻头。循环注气压力1.4MPa，从钻头接触井底至排渣口返出岩屑时间分析，岩屑运动平均速度与钻井液流速接近，钻头吸入距离在0.1m左右，小于0.5m。通过改变下钻速度测得机械钻速在4m/h能正常钻进，当机械钻速达到6m/h时注气压力下降，排液量减少，反映为举升能力降低，转为4m/h正常。进一步试验发现注气压力逐渐下降为1.3~1.35MPa，起钻检查双壁钻杆密封圈基本失效，造成注气短路。此次试验由653m钻进至666.4m钻进13.4m，接单根一次，接单根时上提2m 循环20min将钻具内岩屑循环干净。举升出最大岩屑达10mm×10mm×30mm。起钻后钻具内无岩屑，说明岩屑全部被举升至地面。
图6 返出岩屑情况
为增加举升能力，提高机械钻速，决定深下双壁钻具继续试验。双壁钻具下深212.5m，普通钻具下深452.9m，双壁钻具与井深比值为1：3.1。注气压力最高2.1MPa，稳定注气压力1.8MPa，械钻速达到6m/h时，排液量正常，返出岩屑正常。正常钻进至原井深，继续钻进0.5m返出橡胶块，木屑、铁锈渣等物，转盘憋2次，出现堵水眼现象，排量减小，上提、下放活动钻具，排量恢复正常。判断井下有金属落物。循环后起钻发现钻头有明显磨痕，钻头一水眼内卡有链条片，同时钻头有内钳牙3块达，长条状铁屑、大块石子若干。
从试验情况分析，气举反循环钻井时，在排量较小情况下(7~9L/s)，能正常钻进携带岩屑，岩屑粒径达5~10mm，最大达10mm×10mm×30mm。机械钻速为4～6m/h。采用泥浆后携岩效果将会增强，携岩能力与机械钻速会进一步提高。
对于双壁钻具下深与井深关系，在实钻中由于采用泥浆时携岩能力提高，双壁下深能满足钻杆
内携岩返速以及克服循环压耗即可。
4 现场实践应用
经过前期装备配套、理论基础研究、实钻井现场试验、发现技术问题后在试验井进行了试验，总结经验后于2005下半年在大港士武地热井进行了现场实践应用。该井位于天津市大港区。设计井深2500m，完钻层位雾迷山组。分别在两个井段应用反循环钻井工艺。
第一次应用：φ216mm井眼，钻进至井深1839.19m处，全泵量漏失有进无出，起钻至套管，开始堵漏工作。先后两次注入锯末泥浆，六次注入水泥浆（约合水泥17t），均未取得明显效果。损失时间约27d，井底沉砂井段1819m至井底约20m。施工中捞净沉砂后钻进1m，发现目的层，打口袋下套管中完。
第二次应用：中完后，采用φ152.4mm钻头继续钻进，钻进中一直伴随井漏，至2045m有进无出，再次采用反循环钻进至井深2458m，并直接利用空压机进行鼓水试验，水温、出水量达到设计要求完钻。
现场实践情况
第一次施工井眼为：φ244.5mm套管下至1732m。井深1839.19m
入井钻具组合：φ216mmBit＋φ159DC×32.48m＋φ121DC×51.17m＋φ88.9Dp×1462.1m＋140SHB×30根。
双壁钻具下深270m，井下静止水位井深95m。
在捞井底沉砂过程中，携带出大量堵漏锯末、水泥块及钻井液，后期地层疏通，地下出水量增加。同时在捞净井眼沉砂的同时，从地层中伴随出水涌出大量细砂，分析认为此井钻在破碎带上，流砂沿断层随地下水进入井内，导致捞砂进尺慢，捞砂至井底后接单根不能到底，下钻后同样不能到底，此20m沉砂经3趟钻反复捞才捞净。随后开始正常钻进，岩屑颗粒正常，机械钻速约2～3m/h，钻进1m后，岩屑返出为下部目的层岩屑，于是决定起钻，采用正循环钻口袋，下套管。
图7 井底沉砂与地层出砂情况
第二次施工为φ216mm井眼中下入φ177.8mm尾管后，钻进至井深2045m，即钻出φ177.8mm 尾管200余米，井漏，有进无出，多次用锯末堵漏未果，损失时间11d。
第三次施工为φ216mm井眼中下入φ177.8mm尾管后，钻进至井深2045m，即钻出φ177.8mm 尾管200余米，井漏，有进无出，多次用锯末堵漏未果，损失时间11d。采用反循环钻井工艺施工6趟钻，进尺413m，钻进至2458m，具体施工情况如下：
第一趟钻进井段：2043~2083.85m，双臂钻具下深251.84~281.7m，双壁钻具与井深比例为：1：
8.1至1：7.4。启动注气压力2.8MPa ，正常循环注气压力1.8MPa 。
下钻到底后，地层反排漏失钻井液，其中携带有大量锯末，钻井液流动变差，返出液逐渐间断，随后进行了环空补水，由于补充的水质差，使得反循环流动进一步变差。改变补水情况以及漏失钻井液大量排出后，出水正常。继续钻进2个单根后，由于空气压缩机故障起钻。
第二趟钻进井段：2083.85~2162.68m ，继续下入上只钻头，双臂钻具下深241.14~319.97m ，双壁钻具与井深比例为：1：8.6至1：6.75。启动注气压力2.6MPa ，正常循环注气压力1.6~1.8MPa 。启动注气压力与正常循环注气压力随双壁钻具加深，正常增加。随着地层出水量增加，2113.27m 以后停止环空补水，完全依靠地层出水钻进。
此趟钻下钻到底双壁钻具下深为271m ，开始出液不均匀，分析可能是因为：井下不干净；双壁下深多，排量大，钻头水眼过流不畅，在钻进一个单根后调整双壁下深为241m ，情况好转。
事后分析认为：下钻到底操作不当，水眼有点堵，在上提钻具，调整双壁时情况解除。钻进至2162.68m 由于钻头出现憋跳起钻。起钻后钻头分析，牙齿磨损85%，三号牙轮旷动。
此趟钻启动注气压力与稳定送气压力略有下降，属于正常情况。
第三趟钻进井段：2162.68~2272m ，双臂钻具下深232.62~341.94m ，双壁钻具与井深比例为：1：
9.3至1：6.64。启动注气压力2.2~2.0MPa ，正常循环注气压力1.6~1.7MPa 。
此趟钻施工较为正常，启动压力虽然较低但是较为稳定，正常循环压力虽然没有随井深增加而增加，但也没有下降，处于一个动平衡状态。到后期，接完单根自送气至出液，时间由原来的十分钟，缩短为5~6min ，说明密封圈有漏气现象，但是漏气后混气变得更加均匀，出液变得正常，不再出现压力波动引起的间断出液现象。漏气的负面影响是排量不随双壁钻具的加深而增加，目前排量虽不增加，但是依然能排出20mm×20mm×30mm 的岩屑，能满足要求。
现场决定下趟钻（井深2272m 后）更换密封圈。
第四趟钻进井段：2272~2314.3m ，双臂钻具下深261.57~330.87m ，双壁钻具与井深比例为：1：
8.7至1：7。启动注气压力2.4~2.6MPa ，正常循环注气压力1.8~2.0MPa 。
密封圈全部更换，启动压力与注气压力升高，出液波动增加。启动压力与稳定压力增加，启动压力的波动增大。
钻进至2314.3m 接单根后，压力为1.3MPa 出气不出液。
当时由于接单根时气盒子与方钻杆处倒开，造成方钻杆上密封
圈实效，更换上密封圈及气盒子后，送气压力依然为 1.3MPa
出气不出液。分析认为钻头水眼堵，起钻。
水眼堵有三方面原因：一是接单根前洗井不彻底，二是此
只钻头水眼未焊挡板，三是更换气盒子突然停气、放气，内外
压差过大，造成大块岩屑将水眼塞死见图8。
第五趟钻进井段：2314.3~2405.2m ，双臂钻具下深270.2~361.1m ，双壁钻具与井深比例为：1：8.6至1：6.7。启动注气压力2.4~3.0MPa ，正常循环注气压力1.8~2.2MPa 。
图8 钻头未焊挡板水眼被堵
本趟钻启动压力与正常注气压力均较高。初期出液波动，接单根后需要充分储蓄能量，发挥储气罐的作用才能很好的稳定排液。混气器下深270m 第一股水需要举出井段较长，气柱先被压缩，到井口后由于压力降低在突然释放，会造成第一股水压力高；同时由于后续能量供应不足，容易造成钻柱内流速不均，水流波动。
另外强调接单根操作要求：钻完方入后，先坐底循环10min 后再上提钻具1.5m 正常循环，为
的是充分清洗井底。由于启动注气压力高，对井底的抽吸力强，若井底岩屑多，更容易堵塞钻头
水眼。
钻进至2405.2m水龙头中心管缺油卡死不能旋转，起钻。
第六趟钻进井段：2405.2~2458m。双臂钻具下深232.62~285m，双壁钻具与井深比例为：1：10.3
至1：8.6。启动注气压力2.2~2.4MPa，正常循环注气压力1.4~1.7MPa。
此趟钻井深与双壁钻具的比值较高。通过前面应用分析认为，对排量影响最为明显的依然是注
气量与注气压力，井深影响较小；而随着井深增加，钻井液上返流动阻力增加，需要增加双壁钻具
的下深，但是双壁钻具多，启动压力高，结合前期密封圈漏气后正常应用的结果，决定对双壁钻具
部分密封圈不做更换。具体做法是：下部1到9根双壁钻具，间隔一根留一个旧密封圈。因此，钻
进时启动压力并不太高，同时注气压力也较低。
钻进至2450m接单根后，注气压力由1.5MPa降到1.3MPa，循环正常但排量变小，岩屑量明显
减少。分析认为密封圈损坏过多，造成漏气，引起排量减小不能正常携岩。起出双壁钻杆更换上部
损坏的密封圈，只留下部4根钻具依然用旧密封圈，钻进循环正常，钻进至2458m完钻。
5 气举反循环钻井设备及安装要求
5.1 气举反循环钻井所需设备见表3
表3 气举反循环钻井设备表
序号设备及部件名称型号（规格）单位数量备注
1 撬装式空气压缩机 WF－5/40－B 台 1 6-135AN柴油机
2 储气罐个 1
3 金属高压气管线根 6
4 橡胶高压气管线根 4 配转换接头
5 气盒子（气水龙头）个 2
6 双壁方钻杆
FZ-134F4.A
134mm（51/4″）根
1
接头类型：
65/8REG-LH51/2FH
7 双壁钻杆 SHBφ140/60 根40 配套O圈
8 方保接头套 2 带内插管3/套
9 混气器套 1
可做成一体
10 堵头套 1
11 520×411接头个 1
5.2 现场连接要求
反循环钻井施工对现场设备改动较小，一般情况下仅对立管稍加改动。将闸门后的立管卸掉一根，连接排屑管线，排屑管固定至高架槽上，关闭下部闸门。利用原灌浆管线灌浆。
储气罐放置在节流管汇前方，空气压缩机放置在液气分离器前方；钻具正常摆放。如图8所示。
图8 反循环钻井设备现场布置示意图
6 反循环洗井工艺 反循环洗井工艺技术是把气举钻井技术原理和实践，应用到解决低压油气井砂堵、砂埋的难题。对于地层压力系数低的井，用常规洗井液循环冲砂带不出砂粒且污染油层；低密度泡沫洗井冲砂成本高且污染地层，温度较高时泡沫性能不稳定且易失效；对于水敏性地层，用洗井液冲砂会降低井筒附近地层渗透率；常规机械法捞砂一次性捞砂量少，对深井而言，起钻次数多而不经济。
通过对不同低压冲砂工艺进行对比分析论证，确定了工艺和工具。完成设计图纸96张次，形成加工图纸35张。完成了低压冲砂程序和工具配套设计。完成冲砂工具加工。确定了低压冲砂现场作业程序和井控方案；开展了低压冲砂工艺配套设备，目前已加工完成反循环冲砂注气内管600m ，气盒子两套，冲砂笔尖两套。
图9 冲砂用气盒子
图10 反循环冲砂注气内管 图11 冲砂用气盒子设计图
结束语
反循环钻井技术，在国内首先应用于地矿部大孔径浅井深钻井中，在石油钻井领域有着广泛的应用前景。国大多数油田已进入开发后期，地层压力衰竭严重，对低压油气藏的保护开采和解决井漏问题显得尤为重要。反循环钻井时岩屑在钻具内上返，不会受井径扩大等因素的影响，改善钻井液性能，可进一步提高携岩效果。同时避免了岩屑在井底及环空进入地层的可能性；采用反循环工艺，在井底形成局部负压，在洗井中应用，有利于井底沉砂的泛起，能实现连续、快速洗井、冲砂。
反循环钻井技术可为解决井漏问题和低压易漏油气藏的勘探开发提供一种崭新方法，将在油气钻探领域逐步发挥重要作用。
气举反循环钻井工艺及应用 摘要气举反循环钻井工艺的发展较晚，但由于此工艺实用性强、优点多，近些年来发展迅速。气举反循环在水井、地热井、瓦斯排放井等施工中均取得了非常好的成果。由于受沉没系数的限制，气举反循环工艺不能胜任地表钻进，因此在施工地表钻进时需合理选择其它钻进方法。 关键词气举反循环；瓦斯抽放井；水井；地热井 1 气举反循环的发展史 20世纪60年代初期，我国地质、冶金等部门开始分别研制反循环钻机。煤炭部门20世纪70年代初期成功的采用了气举反循环进行煤矿竖井钻进。20世纪70年代到80年代初期，我国很多部门和单位都成功地利用气举反循环钻进工艺进行各种钻进。目前气举反循环钻探技术己在我国许多个省市推广，并推向国外市场，该技术最大钻井深度达3 002m，洗井井深为3 200m。气举反循环钻井己成为水井、地热井、瓦斯排放井、煤层气井施工的主要技术手段。 2 气举反循环设备及工作原理 2.1 气举反循环的设备 气举反循环设备包括：钻机、钻塔、空压机、双臂主动方钻杆、气水龙头（气盒子）、双臂钻杆（风管）、混合器、单臂钻杆、钻铤或加重钻杆、钻头（通常使用专用的三牙轮钻头）、振动筛、接手等。 2.2 气举反循环的工作原理 气举反循环是用空压机将压缩的空气通过供气管、气盒子、双臂主动方钻杆、双臂钻杆的环状空间送至钻具中的混合室，然后进入双臂钻杆内管内，使其与内管里的冲洗液及岩屑岩粉混合，形成了比重小于冲洗液的混合物，使钻杆内液柱压力降低，在钻杆内外形成压力差；在钻杆柱外侧冲洗液压力的作用下，钻杆内的混合物上升，经排渣管排出孔外送至振动筛，振动筛将岩屑岩粉分离出来，冲洗液重新流至孔内形成循环。 压缩空气由混合室进入钻杆内，与冲洗液混合形成气泡，这种气泡在上升过程中由于外界压力逐渐减小而继续膨胀，其膨胀功转化为动能，提高了混合液上升的速度。气举反循环通常下部钻具为单臂钻杆，上部为双臂钻杆。在混合室以下，钻杆内为固、液混合物，混合室以上为固、液、气混合物。 3 气举反循环的应用及成果 3.1 在瓦斯抽放井中的应用及成果
反循环钻井 【摘 要】 钻井液从井筒环空流入，经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。反循环钻井技术具有减少地层漏失、保护油气层、岩样代表清晰等优点。反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。气举反循环钻井技术从装备上需要空气压缩机、储气罐、气盒子、双壁钻具、混气器、反循环钻头等，现场利用原钻机连接上述设备进行作业，应用结束拆走设备后不影响正常钻井作业，利用反循环钻井原理，进行了捞砂工艺的研究及工具的研制。通过试验及现场应用，设备配套实用，漏层连续钻进400余米，效果良好。 1 气举反循环钻井概述 气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头 或其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外 管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷 入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上 升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能， 推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器 上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下 部是比重大的钻井液。如图1所示，h 1为钻具内混 合钻井液高度，密度为ρ1；h 2为钻具内未混合的钻 井液高度，密度为ρ2；H 为环空钻井液高度，密度 为ρ，由于ρg H ＞ρ1g h 1+ρ2g h 2，环空钻井液进入钻 具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不 断的带到地表，排入沉砂池。沉淀后的泥浆再注入 井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。 钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头 —钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）—双壁 钻具内水眼—水龙带—排液管线—沉砂池。 优点及用途 （1）能实现地质捞砂目的 气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带 岩屑能力强，岩样清晰，在漏失地层钻进时能实现 捞砂等地质目的。 （2）提高漏层钻井效率 气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产 生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在 漏层钻井时，可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻 速，增加钻井效率。 （3）可减少或消除钻井液的漏失，保护储层 由于反循环钻井时环空压耗小，作用于地层的压力小，所以在易漏地层钻进时，可减少或消除钻井液的漏失，保护储层，并节约大量钻井液材消耗。 图1 反循环钻井驱动原理 图2 反循环钻井循环示意图
未来的全自动钻井技术 挪威国家石油公司正在致力于各个子系统的研发，以便加装到总系 统中。他们相信通过一系列的技术努力，一种新的、全自动的钻井系统会在不久的将来成为现实。两种解决方案是Dri11tronics 和 econtrol/eDrilling（电子控制/ 电子钻井）概念。 该技术是一种技术集合，是技术综合应用的问题。设计自动钻井系统是大势所趋，因为它可加快钻井进程。未来钻井概念的基础是采用高速遥测钻杆，高速遥测钻杆正处在形成商业化产品的阶段。自动钻井系统应当具备优化钻井作业的功能，具体包括：能够加快钻进/ 起下钻的作业速度；能够放慢钻进/ 起下钻的作业速度；能够更容易监测溢流，有利于井控；实现自动开泵/ 停泵；实现自动钻井液监测；能够高效应用遥测钻杆，即实时采集井下数据；实现钻井过程的自动化，始终正确地处理井眼问题，减少人为失误，使非生产时间降低到最低程度。 1.Drilltronics 该系统采用动态过程模型模拟井内流动与钻柱动力学，采用先进的粘性恒温物理流变动力学模型模拟固相输送与状态方程，扭矩与摩阻模拟则是基于“软绳”模型，采用预先开发的钻井数据完善系统对动力学测量数据进行预处理，从而筛选并导出模型需要的输入数据。流动模型解是一个半隐含矩阵解，明显与水体转移有关，从而可实时获得复杂流动的解，通过采用卡尔曼滤波技术完成模拟计算，其中压力校正采用了 相似流动摩擦系数。 2.现场测试
挪威国家石油公司于2008年1月对一套用于优化钻进控制的 新系统进行了一次全尺寸的现场测试，该试验是在挪威国家石油 公司位于挪威大陆架的Statfjord 地区的C平台上进行的，此次测试则使用了主动式的。该系统的工作情况令人满意，达到了预期的效果，在主动控制模式测试期间没有发生HSE事故。同时表 明，该系统的人-机界面需要进行一些改进。此后，对其它的主动控制模块也进行了测试。 （1）摩阻测试模块 该模块由许多编程的井内摩阻自动测试组成，井内摩阻与钻柱上提、下放以及是否旋转有关，对该模块进行编程还可使其具备自动扩划眼功能。对动力学测量数据的自动分析会给出井内摩阻情况，摩阻变化趋势分析则会表明钻屑的聚集情况、井眼稳定情况和井眼质量状况。该模块在钻进期间的每次接单根时都得到了应用。 （2）起下钻/扩划眼控制 该模块用来限制钻柱起下的速度与加速度，以避免产生过高 的激动压力与抽汲压力，即“跑出”孔隙/破裂压力窗口，起下钻 控制有助于避免溢流、地层破裂与井漏发生；扩划眼控制可限制钻柱的旋转速度从而避免倒扣/卡钻，将操纵杆“开到家”。该模块便会将起下钻/扩划眼的速度控制在安全的范围内。该模块在裸 眼起下钻过程中和摩阻自动测试期间得到了应用。 (3)开泵 该模块可控制泵排量由小到大逐渐增加到合适的值，以免井内压力
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 石油钻井连续循环系统 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。 常规钻井过程中，钻杆上卸扣时 IJ一由于泥浆循环通道中断，被迫停止泥浆的循环. 造成不利影响： 一是造成环空中产生动态压差，导致泥浆循环漏失。 二是造成井底压力下降，有时会引起井涌。 三是循环恢复时井底压力剧增对敏感性地层可能引起循环漏失。 四是钻屑的沉降会减小有效井径并增加钻柱的扭矩和阻力。 五是欠平衡钻井时气体连续循环，会导致环空内的压力极不稳定。 上述影响会产生诸如井眼不稳定、井壁坍塌、卡钻、地层裂缝以及泥浆漏失等问题。 严重时会造成巨大的经济损失，甚至是人员伤亡。 而采用连续循环系统，以上的问题都可以得到很好的解决。 连续循环系统解决了井底压力控制、孔隙压力与破裂压力窄小、井眼鼓胀、油气意外入侵井眼等问题。 主要是在保持钻井液连续循环和压井的条件下，使井下由于泥 1 / 5
浆的中断而产生的许多问题得到解决。 ，连续衙环系统的纰成与原理连续循环系统是 sheIuK、 BP、Siafoll、 BG、 TOIa 以及 En 共同合作开发的。 首台连续循环系统在意大利和埃及海上已成功地完成 2 次独立的钻井作业。 在 2005年的海洋技术会议上，介绍了连续循环系统（获世界石油杂志 2004 年新视野奖）商业性应用情况。 迄今为止，该系统在钻进和起下钻过程中已在 600 次连接中保持连续循环。 这项新技术是谢非尔公司与 BP 公司、英国天然气公司、壳牌商业公司和道达尔公司合资开发的。 连续循环系统把 3 个闸板防喷器与类似于铁钻工的设备和整体钻杆卡瓦结合在一起，在接单根时保持连续循环。 该系统利用光导纤维在系统内传递信号并带有操作者控制的触感屏幕用户界面。 在接单根期间，连续循环系统不用停泵来保持恒压。 这就使我们很容易地在孔隙压力与破裂压力窗口很窄的条件下钻进，而在此之前在这些地区钻进是困难的或用常规钻井技术是无法钻进的。 连续循环系统还减少了卡钻事故。 连续循环减轻了井眼的鼓胀效应并可避免油气意外侵入井眼的可能性。
反循环强磁打捞篮 一、概述 反循环强磁打捞篮是利用钻井液在靠近井底处的局部反循环将井下碎物收入篮框内的一种打捞工具。 反循环强磁打捞篮是一种多用途组合式打捞工具。它装上篮框即是打捞篮；将篮框换成磁芯则成为反循环强磁打捞器；将铣鞋换成爪头又可组成反循环一把爪，如图1所示。 二、型号表示方法 1、现有型号 公司现有反循环磁力打捞篮LC —F286(11 1/4)、LC —F200(7 7/8)、LC —F 143(5 5/8)、 LC —F130(5 1/8)、 LC —F102(4)。 2、打捞筒规格系列及性能参数见表1。 表1 反循环强磁打捞篮技术规格 三、结构、工作原理 1、结构
反循环组合打捞篮主要由上接头、筒 体、钢球、喇叭口和可换的篮框、磁芯、 铣鞋、抓头等组成，如图1所示。 筒体是双层结构，上水眼向上倾斜 45°，它使内筒空间同井眼环空相通。反 循环时，它是钻井液的返出通道。下水眼 向下倾斜45°，它使内外筒之间的空间同 井眼环空相通，是使射流通向井底形成反 循环的通道。篮框或磁芯由铣鞋固定于筒 内。磁芯主要由上下压盖、外筒、磁钢等 组成。除此之外，还配备了不同型式的铣 鞋(图2)、投球接头(图3)和提升护丝(图4)等。 2、工作原理 反循环强磁打捞篮下钻到底，正循环冲洗井底之后，投入一钢球，此时，钻井液则由双层简体之间隙经下水眼射到井底，然后从井底通过铣鞋(或一把抓)进入捞筒内部，最后由上水眼返到环形空间。在钻井液反循环作用的冲击和携带下，被铣鞋拨松的井底碎物随钻井液一起进入篮框，被磁芯吸住而捞获。见图5反循环打捞工作原理。 四、使用、操作 1、反循环磁力打捞篮与井眼直径间的配合，可按表1进行选择。
反循环钻井与洗井技术 前 言 钻井液从井筒环空流入，经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。反循环钻井技术具有减少钻井液漏失、保护油气层、岩样清晰等优点。反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。气举反循环钻井技术从装备上需要空气压缩机、储气罐、气盒子、双壁钻具、混气器、反循环钻头等，现场利用原钻机连接上述设备进行作业，应用结束拆走设备后不影响正常钻井作业。通过试验及现场应用，设备配套实用，应用井漏层连续钻进400余米，效果良好。 利用气举反循环时对井底的抽吸作用，可以进行洗井、捞砂作业，由于减少了正循环时压实效应，液流在钻具内直接上返，避免了含砂洗井液进入地层，堵塞通道，可以有效的保护油气层。 一、气举反循环钻井概述 气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头或 其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器 处喷入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能，推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下部是比重大的钻井液。如图1所示，h 1为钻具内混合钻井液高度，密度为ρ1；h 2为钻具内未混合的钻井液高度，密度为ρ2；H 为环空钻井液高度，密度为ρ，由于ρg H ＞ρ1g h 1+ρ2g h 2，环空钻井液进入钻具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不断的带到地表，排入沉砂池。沉淀后的泥浆再注入井眼内，如此不断循环形成连续钻进过程。 钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头—钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）—双壁钻具内水眼—水龙带—排液管线—沉砂池。 优点及用途 1、能实现地质捞砂目的 气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带岩屑能力强，岩样清晰，在漏失地层钻进时能实现捞砂等地质目的。 2、提高漏层钻井效率 气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在漏层钻井时，可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻速，增加钻井效率。 3、可减少或消除钻井液的漏失，保护储层 由于反循环钻井时环空压耗小，作用于地层的压力小，所以在易漏地层钻进时，可减少或消 图1 反循环钻井驱动原理 图2 反循环钻井循环示意图
https://www.doczj.com/doc/e317778616.html,
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钻井分直井和定向井。定向井可分为：普通定向井、大斜度井、丛式井、多底井、斜直井、水平井等。 普通定向井：在一个井场内仅有一口最大井斜角小于 60°的定向井。大斜度井：在一个井场内仅有一口最 大井斜角在 60°～86°范围内的定向井。丛式井：在一个井场内有计划地钻出的两口或两口以上的定向井 组，其中可含一口直井。多底井：一个井口下面有两个或两个以上井底的定向井。斜直井:用倾斜钻机或倾 斜井架完成的，自井口开始井眼轨道一直是一段斜直井段的定向井。动画 3-1
一、钻井过程
1、准备工作 定井位：地质师根据地质上或生产上的需要确定井身轴线或井底的位置。 修公路：主要保障能通行重车，有的满载车总重可达 39～40 吨或更多。 平井场：在井口周围平整出一块场地以供施工之用。井场面积因钻机而异，大型钻机约需 120×90m2， 中型钻机可为 100×60m2。 打基础：为了保证施工过程中各设备不因下陷不均匀而歪斜，要打基础。小些的基础用预制件，大的基 础则在现场用混凝土浇灌。 安装：立井架，安装钻井设备。 2、钻进 当前世界各地普遍使用的打井方法是旋转钻井法，此法始于 1900 年。 钻进：钻进直接破碎岩石的工具叫钻头。钻进时用足够的压力把钻头压到井底岩石上，使钻头的刃部吃 入岩石中。钻头上边接钻柱，用钻柱带动钻头旋转以破碎并底岩石广井就会逐渐加深。加到钻头上的压力 叫钻压，是靠钻柱在洗井液中的重量(即减去浮力后的重量)的一部分产生的。 钻柱把地面的动力传给钻头，所以，钻柱是从地面一直延伸到井底的，井有多深，钻柱就有多长。随着 井的加深，钻柱重量将逐渐加大，以致于将超过钻压的需要。过大的钻压将会引起钻头、钻柱、设备的损 坏，所以必需将大于钻压的那部分钻柱重量吊悬起来，不使作用到钻头上。钻柱在洗井液中的重量称为悬 重，大于钻压需要而吊悬起来的那部分重量称为钻重。亦即钻压=悬重一钻重。 井加深的快慢，即钻进的速度，用机械钻速或钻时表示。机械钻速是每小时破碎井底岩石的米数，即每 小时进尺数。钻时是每进尺 1m 所需时间，以分钟表示。此二者互成倒数。 洗井：井底岩石被钻头破碎以后形成小的碎块，称为岩屑。岩屑积多了会妨碍钻头钻切新的井底，引起 机械钻速下降。所以必需在岩屑形成以后及时地把它们从井底上清除掉，并携出地面，这就是洗井。 洗井用洗井液进行。洗井液可以是水、油等液体或空气、天然气等气体。当前用得最多的是水基泥浆， 即粘土分散于水中所形成的悬浮液。也有人称洗井液为钻井液，但多数人则把各种洗井液统称之为泥浆。 钻柱是中空的管柱，把洗井液经钻柱内孔柱入井中，从钻头水眼中流出而冲向井底，将岩屑冲离井底， 岩屑随同洗井液一同进入井眼与钻柱之间的环形空间，向地面返升，一直返出地面，见图 3-1。岩屑在地 面上从洗井液中分离出来井被清除掉，不含岩屑的洗井液再度被注入井内，重复使用。洗井液为气体时则 不再回收。
深部钻探技术方法的研究与应用 发表时间：2019-04-02T10:22:34.607Z 来源：《基层建设》2019年第1期作者：孙晓东 [导读] 摘要：矿产资源在当前，推动了社会经济的迅速发展，就现在的状况来看，许多浅层易开采的矿产已基本得到开发，剩余的大部分矿产资源都是复杂而开采困难较大的矿产资源，在矿产资源的勘探开发中，对于深部矿产资源的开采难度系数非常的大。 宁夏煤炭地质调查院宁夏银川 750000 摘要：矿产资源在当前，推动了社会经济的迅速发展，就现在的状况来看，许多浅层易开采的矿产已基本得到开发，剩余的大部分矿产资源都是复杂而开采困难较大的矿产资源，在矿产资源的勘探开发中，对于深部矿产资源的开采难度系数非常的大。文章对深部钻探技术方法的研究与应用进行了研究分析，以供参考。 关键词：深部；钻探技术；研究与应用 前言 地质钻探技术随着城市化进程脚步的加快，得到了显著的提升。就现在的勘探情况看，许多相对较浅的矿产资源，早都被开发商彻底的开采干净，为了实现对深矿区并且开采较困难的矿产进行钻探，对实际情况的分析必须结合地质理论知识而进行试验，最终确保安全开采能够提高开采效率，确保地质钻探质量最佳。 1地质钻探技术的意义和作用 地质钻探技术有助于寻找深部矿产资源，在采矿业中得到广泛的应用，同时在建筑工程前期的规划中也会利用到。地质勘查的进行，对地下层的具体情况可以进行深入的了解，利于判断出地层中的不稳定因素。地质钻探技术随着科技的发展不断的完善和进步。钻探技术可根据需要增加勘探深度，可以有利于技术人员更清楚的了解地质结构，并确定是否存在不稳定因素，验证所选择的开采方案是否具有可行性。地质钻探技术分析如下： 1.1反循环式钻探技术 反循环钻井技术在地质钻探技术中，是一种新发明的的采矿技术。钻井领域称这项技术为钻井技术的新改革。反循环钻进技术一般有两种：即空气反循环、水反循环。同时，采用两种方法将同一钻孔中的钻具进行钻井的转换。空气反循环技术经济高效。而水循环技术具有取心质量高、清晰判层、效益好的优势和特点。根据地层实际情况，结合两种方式共同进行或者也可单采用水反循环和空气反循环钻进，对国土资源调查分析发挥着巨大的作用。 1.2液动锤钻探技术 液压锤钻进技术，是在旋转钻探的基础上，利用泥浆泵运送的冲洗液体驱动液压潜孔锤，将外力施加到钻头上。也就是把冲击负荷的回转钻头安装在了钻头处。在进行钻孔时，液压锤位于钻杆或岩心管与钻头中间。在深钻条件下，随着钻入加深进入钻孔中对钻头施加冲击力，实现提高钻进效率的要求。液压潜孔钻探是对普通回转钻头的一种改进技术，是现代金刚石钻进和空气钻井的一种新钻井技术。对于坚硬岩石和复杂岩层钻进难度大、效率低来说，是一种有效的钻井技术。 1.3绳索取心钻探技术 不采用提钻方式实现取心的技术称之为绳索取心技术，其原理为：填充岩石或岩心管的心被堵塞，不必直接将钻孔柱放在地面上，利用专业的打捞设施，在钻钻杆柱内将岩矿心的容纳管拉上来。当钻杆需要大修或更换时，钻杆柱才会被提升到表面。绳芯钻井技术降低了起重钻具的耗时，为纯钻井提供了足够的时间，很大程度上提高了钻进的效率；减少了钻井设备举升所带来的磨损，降低了提升钻杆冲洗液对井壁的冲击力，保证了井眼的安全。 1.4组合钻探技术 把空气循环连续取样和水利反循环结合的新技术称之为组合钻井技术，和空气反循环连续取样原理相同，但该技术主要在循环介质中用液体进行作业，采用连续取柱状岩心方式进行钻进，以取心质量好，低劳动强度的特点，但与反循环钻井技术相比较，钻井效率相对较低，并且对钻地层的结构不能及时去了解。该技术在干旱缺水和硬岩地质勘探中经常使用。自该技术推出以来，已在青海、新疆等地区进行了应用。和传统技术进行比较，可使作业效率提高5倍之上，并使可以降低成本。该技术在国内地质钻探中拥有广阔的应用前景。 2深部钻探技术方法的研究与应用 矿区内出露的最老地层为，由变质砂岩、绿色片岩、黑云母片岩、混合岩等组成。主要由石英岩、暗色板岩及白云岩等组成，分为6个岩组，20个岩段。矿区内只出露下部的4个岩组，总厚3000余米。铁、铌、稀土矿主要赋存在H8白云岩与H9板岩的过渡带中。根据铁的边界品位圈定出主矿、东矿等铁矿体群，，东西长16km、南北宽约3km，矿体产状与围岩基本一致。 2.1钻探施工技术措施 2.1.1开孔泥浆钻进 根据孔的地理位置和暴露的岩石表面，表面开口是岩层，但表层非常破碎，这是在采矿过程中回填的岩层。因此，通过泥浆钻进挡土墙中选择钻孔，并通过单管干钻进行钻芯。在相对完整的基岩中钻2.9m后，进入Φ108mm孔板套管，然后使用无固体聚丙烯酰胺冲洗液进行Φ91mm钻孔。钻到13.2米后，岩石完好无损，然后向下流动。Φ89mm技术外壳，适用于普通钻孔。 2.2JS75绳索取心钻进技术措施 2.2.1完整地层施工技术措施 完成Φ89mm技术外壳后，采用JS75绳芯钻孔工艺进行钻孔。岩层主要是在孔深530m范围内的板岩层，颗粒细小、磨削力强、岩石比较完整，孔壁基本稳定。因此，在钻井过程中采用传统的金刚石钻井方法，无水泥浆+水解聚丙烯酰胺+切割浆料可以降低旋转钻井阻力有效提高钻井效率，基本保证钻井。洞的底部是干净的（没有沉积物和岩石粉末）。 2.2.2复杂地面施工技术处理措施 （1）技术措施的确定。当钻孔深达约529.8m时，灰绿泥裂缝断裂带（俗称断层泥）与板岩夹层，上块严重坍塌。采取措施：强制扫多次，扫地时间超过6h。该材料采用大量井筒壁材料，如纤维素油，磺化沥青粉和非荧光防塌剂，以保持钻井施工。钻到614.80m时，它是板岩和白云石之间的接触层。地层柔软坚硬，伴有严重的高岭土，易于减小直径，遇到遇水时容易膨胀，结构松散，易坍塌，仅依靠高质量泥浆钻石加膨润土加苏打灰（NaCO3）和羧甲基纤维素钠（CMC）难以实现墙壁保护。通过研究判断它是由板岩骨折引起的。经过近8个
实习技术员的基本功(二) 序言： 时光飞逝，又与大家见面了，回顾上篇文章，我们学习了技术员日常所要处理事务。而由于我们队这几天被局里点名要进行防喷演习，所以借这个机会把所有与技术员相关需要参与的地方与大家理一理，本文不在于把大家变成多厉害的专家，而是让大家能够在领导面前脱颖而出，对领导的”专用”问题对答如流，从而让领导对你留下深刻的印象。 “说你行你就行，不行也行，说你不行就不行，行也不行！” 那么，我们开始吧！ 正文： 由于本井属于一口高难度的重点水平井，气测的上来当然是必不可少的事情，所以先上他们的记录仪器，其功用和我们所用的八参仪差不多。 正如上图，大家可以放大了看。在井控的过程中，很需要注意的参数就是出口流量和入口流量，泥浆溢漏与总烃。 先来说说技术员应付检查需要填写的记录：《周井控检查记录表》，《钻井井控工作记录本》。就拿后者来说，每口井一本，是红颜色的，里面需要粘贴管子站送来的防喷器的验收收据和二开或三开坐防喷器时的验收，试压单。需要你详细填写某天的试压数据。其中还需要真实记录有关于井控的例会及几场防喷演习(要和井队安全员一起组织防喷演习，并真实记录)。另外需要说的是在钻开油气层前100米时的坐岗记录，也需要填写(尽量真实)与签字。 笔头子上的工作完了，后面就需要肚子里有些存货。要知道你所面对的领导有很多是很有实际经验的专家级的人物，当然这些领导的问题也特别叼钻也有含金量，他一问就知道你行不行。综上所述，你就要明白最基础的各种工况下的防喷演习流程，熟悉”四七”动作及”
井控管理12项制度”。这些都是需要理解记忆的，作为合格的技术员要能组织，训练及讲解防喷演习，同时对所管辖的设备也要了解。比如压井和节流防喷管汇的挂牌，你都知道吗？如果连这都不明白，在领导面前也难办。 1.直通管是否弯曲。 2.压井管汇闸门与直通法兰是否上紧。 3.防喷钻杆旋塞与钻杆是否上紧。 4.井口是否直，钻具是否打封井器。 5.管汇的闸门是否保养过。 6.放喷管线的扣是否上紧。 7.方钻杆的上旋塞是否能用旋塞扳手扭动。 8.井控管理制度是否完善。 9.防喷演习是否真的在做，资料填写是否真实。 10. 室内运行大表的预控图是否跟踪填写。 11. 柴油机转速是否因为泵压高，而降低到900转打钻(重大违规)。 如果你不明白，那么先从井控设备开始入手，如现在使用的闸板防喷器的型号，节流，压井管汇，及远程控制台的型号(基本常识)。 让我们来了解下节流,压井管汇(以我们队的设备为例子) 节流管汇JG/S3-35.这里YG表示节流管汇，S表示手动控制(Y表示液压控制，Q表示气动控制)，3表示不同控制方式节流阀数量。35表示压力等级MPA。 压井管汇YG-21。这里YG表示压井管汇，21表示压力等级。 防喷器2FZ35-35。这里2FZ表示双闸板防喷器(FH表示环形防喷器，FZ表示单闸板防喷器，3FZ表示三闸板防喷器)，35表示公称通径cm(取其圆整值)，后面的35表示最大工作压力Mpa 多说两句。 1.液压防喷器的最大工作压力是指防喷器安装在井口投入工作时所能承受的最大井口压 力。 2.防喷器的公称通径，是指能通过防喷器中心孔最大钻具的尺寸。
连续油管钻井技术(总 24页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除
新兴的连续油管钻井技术 发布时间：2010-04-09 11:39:17 连续油管起初作为经济有效的井筒清理工具，在市场上赢得了立足之地。传统的修井和完井作业的经济收入占连续油管作业总收入的四分之三以上。随着连续油管设备在油气田上的应用范围持续扩大，近年来，连续油管钻井技术和连续油管压裂技术成为发展最快的两项技术。 连续油管钻井技术的发展 连续油管钻井（CTD）研究始于上世纪六十年代。在上世纪七十年代中期，利用连续油管进行了钻井作业。当时的连续油管装置包括16英尺直径的滚筒、6150FPM注入头、3000psi防喷器以及由40英尺长的管子经端面焊接而成的3000英尺长的连续油管。利用该装置和转速为300rpm的5″容积式马达、三牙轮钻头等钻井工具，钻6-1/4″井眼的浅井。钻了10口井后不再使用该装置。 在上世纪八十年代，传统钻井在浅油气藏钻井市场有很强的竞争力，连续油管钻井则不景气。这不仅是因为传统的钻井设备更为便宜，而且由于人们当时没有认识到连续油管钻井在改善钻井工艺或降低钻井成本上的优势。 从上世纪九十年代初开始，连续油管钻井技术进入了发展和应用时期。1991年，在巴黎盆地成功地进行了连续油管钻井先导性试验，同年在德克萨斯利用连续油管进行了3井次的重钻井作
业。此后，连续油管钻井技术迅速发展，至1997年，共完成了4000个连续油管钻井项目（见图1）。 连续油管钻井技术的迅速发展归功于以下几个因素：连续油管行业已经发展到能提供必要的设备和基本技术的成熟阶段；连续油管钻井技术在市场上具有竞争力，有时甚至占上风；在定向钻井和欠平衡钻井方面处于技术优势地位；油气工业界对于连续油管钻井的能力和局限性有了更多的理解，能更合理地选择钻井对象，最终使连续油管钻井的成功率更高。 近年来，连续油管钻井每年达到900～1000口，其中，老井侧钻钻定向井约120口，新钻浅直井约800口。连续油管钻井技术已经成为经济高效地在各种油气藏进行加深钻井、老井侧钻、钻浅井的重要技术，在钻井市场，特别在欠平衡水平钻井市场赢得了地位。 连续油管 钻井系统的优缺点 连续油管钻井系统的优点，包括：一、控制压力能力强，能在欠平衡条件下安全、高效地钻井。二、适合于现有井的加深钻井和侧钻作业，与用常规钻井设备或修井设备达到同样的目标相比，用连续油管可以节约费用25%～40%。三、容易提高钻井工艺自动化水平，操作人员少。四、装备的机动性好，安装、拆卸容易，节约时间。五、起下钻快，钻进快，钻井作业周期短。六、地面设备占地少，适合于地面条件受限制的地区或海上平台作业。七、连
!国外石油机械# 不间断循环钻井系统 3 马青芳 (中国石油集团钻井工程技术研究院钻井机械研究所) 摘要 不间断循环钻井系统是世界钻井界近年来出现的一项新技术,该系统可以在接单根或 立根期间保持钻井液的不间断循环,能够有效解决窄钻井液密度窗口的钻井问题。概述了不间断循环钻井系统的优点、作用及技术发展历程,论述了系统的结构组成及工作原理。不间断循环钻井系统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。 关键词 不间断循环钻井系统 窄钻井液密度窗口 主体连接器 引 言 目前,复杂地层深井的钻井问题,已成为制约我国油气勘探开发事业发展的重要壁垒。如何解决复杂地层深井钻井的主要技术难题引起了油气勘探开发界的高度关注,成为钻井工程所面临的重大挑战,也是当前钻井工程技术发展的主要方向。其中复杂地层条件钻井中的漏、喷、塌、卡、斜、毒等井下复杂情况与事故仍是当前钻井技术壁垒最基础和最根本的问题。当漏、喷、塌、卡、斜位于同一裸眼井段时,则引发出多种复杂问题,主要归结为窄钻井液密度窗口的安全钻井问题,成为目前钻井工程亟待解决的重大技术难题。 不间断循环钻井系统技术和装备的出现,大大改变了钻井作业的方式。该系统可在接单根时保持钻井液的连续循环,可以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。 为解决复杂井钻井问题,中国石油集团钻井工程技术研究院钻井机械研究所已经开始不间断循环钻井系统的研制工作。笔者拟对不间断循环钻井系统作一介绍,希望有益于这一实用新技术在我国的研究与应用。 不间断循环钻井系统的优点及作用 不间断循环钻井系统(Continuous Circulati on Syste m -CCS )是世界钻井界近年来出现的一项新技术,该系统可以在接单根或立根期间保持钻井液的不间断循环,实现100多年来常规钻井中钻井液循环方式的重大变革,是一项有着巨大经济意义和发展潜力的新技术。 不间断循环钻井系统在接单根或立根期间保持钻井液的不间断循环,在整个钻进期间实现了稳定的当量循环密度和不间断的钻屑排出,全面改善了井眼条件,可最大限度地保证已经形成的井壁不发生垮塌,极大地降低了钻井事故的发生,减小了发生井涌的可能性,提高了钻井作业的安全性。不间断循环钻井系统具有以下优点。 (1)稳定的当量循环密度有助于消除接单根停泵和启泵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;是解决窄密度窗口安全钻井问题的有效方法。 (2)不间断钻屑的排出可减少接单根时卡钻的几率;在大位移井和水平井中,可有效防止井眼底边形成钻屑床;减少了接单根前清除下部钻具组合内岩屑所需的停钻时间;全面改善了井身质量。 (3)可全面改善井眼条件和钻井安全,提高总的机械钻速,节约钻井成本。据报道,使用不间 — 012— 石 油 机 械 CH I N A PETROLEUM MACH I N ERY 2008年 第36卷 第9期 3基金项目:中国石油天然气集团公司科学研究与技术开发项目“不间断循环钻井系统”(06B2030502)。
反循环钻井与洗井技术 前言 钻井液从井筒环空流入, 经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。反循环钻井技术具有减少钻井液漏失、保护油气层、岩样清晰等优点。反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。气举反循环钻井技术从装备上需要空气压缩机、储气罐、气盒子、双壁钻具、混气器、反循环钻头等, 现场利用原钻机连接上述设备进行作业, 应用结束拆走设备后不影响正常钻井作业。经过试验及现场应用, 设备配套实用, 应用井漏层连续钻进400余米, 效果良好。 利用气举反循环时对井底的抽吸作用, 能够进行洗井、捞砂作业, 由于减少了正循环时压实效应, 液 流在钻具内直接上返, 避免了含砂 洗井液进入地层, 堵塞通道, 能够有效的保护油气层。 一、气举反循环钻井概述 气举反循环钻井, 是将压缩空气经过气水龙头或其它注气接头( 气盒子) , 注入双层钻具内管与外管的环空, 气体流到双层钻杆底部, 经混气器处喷入内管, 形 井眼环 钻杆内图 1 反循环钻井驱动
成无数小气泡, 气泡一面沿内管迅速上升, 一面膨胀, 其所产生的膨胀功变为水的位能, 推动液体流动; 压缩空气不断进入内管, 在混合器上部形成低比重的气液混合液, 钻杆外和混气器下部是比重大的钻井液。如图1所示, h1为钻具内混合钻井液高度, 密度为ρ1; h2为钻具内未混合的钻井液高度, 密度为ρ2; H为环空钻井液高度, 密度为ρ, 由于ρg H＞ρ1g h1+ρ2g h2, 环空钻井液进入钻具水眼内, 形成反循环流动, 并把井底岩屑连续不断的带到地表, 排入沉砂池。沉淀后的泥浆再注入井眼内, 如此不断循环形成连续钻进过程。 钻井液循环流程见图2: 沉砂池—环空—钻头—钻具内水眼—混气器( 与注入空气混合) —双壁钻具内水眼—水龙带—排液管线—沉砂池。 优点及用途 1、能实现地质捞砂目的 气举反循环钻井液流在钻具内直接上返, 携带岩屑能力强, 岩样清晰, 在漏失地层钻进时能实现捞砂等地质目的。 2、提高漏层钻井效率 气举反循环钻井时, 钻头处的钻井液对井底产生抽汲作用, 岩屑被及时带走, 减少压实效应, 在漏层钻井时, 可减少岩屑重复破碎、能提高机械钻速, 增加钻井效率。 3、可减少或消除钻井液的漏失, 保护储层 由于反循环钻井时环空压耗小, 作用于地层的压力小, 因此在易漏
中国钻探技术发展研究综述 黄永明 2012年5月9日，“海洋石油981”在南海海域正式开钻，是中国石油公司首次独立进行深水油气的勘探，标志着中国海洋石油工业的深水战略迈出了实质性的步伐。最初国家决定完全自主设计建造，包括初步设计，由于深海钻探装备设计基础与发达国家仍有相当的差距，而且南海开发形势紧迫，所以退而求其次，由国外设计，这也是一个吸收学习的过程，积蓄力量，不久应该可以实现真正的完全自主知识产权的深海钻探装备的设计与建造，逐步缩短与海洋能源开发强国的差距，为中国海洋能源战略铺路。 一、当代中国钻探技术发展历程 古代钻井技术的发展为我国当代钻探技术发展提供坚实的基础。我国古代钻井技术就已经相当成熟，逐渐形成了一整套具有中国特色的深钻井工艺技术。除了盐井之外，天然气开采技术也得到了极大的发展，1855年，钻成了一口最大的天然气井——磨子井。 20世纪初，长年公司开发了立轴式给进“UG”型金刚石钻机，此钻机以具有现代钻机 的雏形，并在1947年开始引进中国。二战后，工业发达国家钻探工业得到了极大发展，已经用新型水压给进钻进代替了蒸汽驱动钻机，并发明了用粉末冶重技术烧结制成的“铸镶”天然金刚石表镶、孕镶钻头，并在1947年引入，开始了中国的钻探历史。 中国和苏联的合作，对我国钻探起了很大作用。当时主要是引进和仿制手把钻机，比如前苏联的XB-300、XB-500及瑞典的XB-1000型手把钻机，后期引进了BW100/30、BW200/400型泥浆泵和四脚金属钻塔，钻探技术得到了不断提高。 1954年12月，国务院责成地质部（1952年成立）从1955年起承担石油普查任务。1956年3月3日至6月22日，我国第一口定向双筒井钻成。 1963年研制成功的第一颗人造金刚石，开启了中国人造金刚石钻进的篇章，并在1998年生产量达到4-5亿克拉，居世界首位，成为人造金刚石大国。 “七五”期间，金刚石钻探技术、冲击回转钻探、受控定向钻探、气举、泵吸、潜空锤等各种反循环钻探和多工艺空气钻探、反循环中心连续取样、绳索取芯及绳索取芯冲击回转技术、电镀金刚石钻头制造工艺、小口径螺杆钻、射流式冲击回转钻具、不提钻钻头装置、改进膨胀润土等技术都取得了巨大成效。 2000年以后，钻探技术在原有基础上，积极思考科学钻探的发展和未来，并将地球科学的研究领域延伸到了地球深部、海洋底部、冰川、冰层冻土层等，同时扩大了地质学的范畴，形成了全新的、多学科多工种东层次的地球科学。 二、新形势下钻探发展领域和趋势 钻探技术的研究、提高和进展既是专业领域进展的结果，也是各学科进展的共同成果。从经改进、能深入了解地下情况的地震技术到洞察超压地层状态的各种方法，新技术的应用甚广。材料、传感器、微处理机、制造工艺、遥测技术和计算机技术，引起直接应用的各种设想。目前一些明显的趋势是，在随钻测量、岩石切削技术和钻头研制、孔底泥浆马达、最优化理论、钻探模拟器、地热应用、泥浆和动井等方面把重要进展组合到钻探技术中去。
实习技术员的基本功(六) 序言： 由于本口井比较特殊，采用的是分级固井的方式完井。这也算是水平井完井的一大特点，与其它定向井的完井方式不一样。所以在这里简单的介绍下。 正文： 由于本井是一口水平井，所以完井方式有些特殊。采用的是分级固井的割逢衬管完井的方式。 割逢筛管完井方法共有两种：一种是在钻完油气层后，下入套管柱端连接衬管的管柱到油层部位，使用套管外封隔器注入水泥封固油层以上井段的环行空间。另外一种完井方式是当钻头钻到油层顶部，下入套管至油层顶部，注水泥固井，下入钻头从套管鞋继续向下钻穿油层至完井井深，再下入带割缝衬管的管柱，封隔器还密封衬管和套管的环行空间。 使用割缝衬管还允许一些细砂随着原油进入井中，较大的砂粒被阻在衬管外面形成”砂桥”或者”砂拱”，随后较小的砂粒被挡住，以后更小的砂粒被阻挡住。这样，在井壁形成由粗到细的滤砂层，阻止油层大量出砂，起到防砂的效果。 上图中的缝眼是纵向排列的。 “口袋”是有出砂沉淀的用途的。对于出砂严重的油层应该将沉砂口袋加长；稠油井为了便于抽油泵下入口袋，口袋也应加长；低渗透油层，由于动液面低，应该加长口袋。本井预留口袋60米。
下面来说说我们表套，技套，和油层套管(上图为技套)。 表套和技套：钢级J-55的浅绿色套管，最小屈服强度379MPa,最高屈服强度552MPa,最低抗拉强度517MPa,延伸率22.5%。 而此次下的油套为两种：钢级N80的为红色套管，最小屈服强度552MPa,最高屈服强度758MPa,最低抗拉强度689MPa,延伸率17%。 钢级P110为白色套管，最小屈服强度758MPa,最高屈服强度965MPa,最低抗拉强度 865MPa。 套管螺纹分两大类：API套管螺纹和非API标准的特殊套管螺纹。 API套管螺纹又分：短圆螺纹(STC),长圆螺纹(LTC),梯形螺纹(BTC)，直连型螺纹(XL)。
反循环钻井与洗井技术 李立昌 潘凤岭 魏群涛 刘 于 （华北石油管理局钻井工艺研究院） 【摘 要】 钻井液从井筒环空流入，经钻头、钻具内眼返出为反循环钻井。反循环钻井技术具有减少地层漏失、保护油气层、岩样代表清晰等优点。反循环钻井分为气举反循环、空气反循环、泵吸反循环等。气举反循环钻井技术从装备上需要空气压缩机、储气罐、气盒子、双壁钻具、混气器、反循环钻头等，现场利用原钻机连接上述设备进行作业，应用结束拆走设备后不影响正常钻井作业，利用反循环钻井原理，进行了捞砂工艺的研究及工具的研制。通过试验及现场应用，设备配套实用，漏层连续钻进400余米，效果良好。 1 气举反循环钻井概述 气举反循环钻井，是将压缩空气通过气水龙头 或其它注气接头（气盒子），注入双层钻具内管与外 管的环空，气体流到双层钻杆底部，经混气器处喷 入内管，形成无数小气泡，气泡一面沿内管迅速上 升，一面膨胀，其所产生的膨胀功变为水的位能， 推动液体流动；压缩空气不断进入内管，在混合器 上部形成低比重的气液混合液，钻杆外和混气器下 部是比重大的钻井液。如图1所示，h 1为钻具内混 合钻井液高度，密度为ρ1；h 2为钻具内未混合的钻 井液高度，密度为ρ2；H 为环空钻井液高度，密度 为ρ，由于ρg H ＞ρ1g h 1+ρ2g h 2，环空钻井液进入钻 具水眼内，形成反循环流动，并把井底岩屑连续不 断的带到地表，排入沉砂池。沉淀后的泥浆再注图1 反循环钻井驱动原理 入 井眼双壁 钻具内水眼—排液管线—沉砂池。 晰，在漏失地层钻进时能实现 捞砂内，如此不断循环形成连续钻进过程。 钻井液循环流程见图2：沉砂池—环空—钻头 —钻具内水眼—混气器（与注入空气混合）——水龙带优点及用途 （1）能实现地质捞砂目的 气举反循环钻井液流在钻具内直接上返，携带 岩屑能力强，岩样清等地质目的。 （2）提高漏层钻井效率 气举反循环钻井时，钻头处的钻井液对井底产 生抽汲作用，岩屑被及时带走，减少压实效应，在 图2 反循环钻井循环示意图