不间断循环钻井系统介绍

不间断循环钻井系统介绍
一、不间断循环钻井系统的工作原理：
1.钻井液从钻井液池中被泵送至泵，随后进入到钻柱中进行钻井作业，排出顶部。

2.钻井液进入到搅拌器进行过滤和搅拌，以确保其质量和性能的稳定。

3.过滤后的钻井液进入高压泵，由高压泵提供的高压将钻井液重新送
回到钻井井口，形成连续的循环。

4.钻井液在井底完成清洁井底、冲刷岩层、控制井压等作用，同时通
过气体分离器分离出气体。

5.钻井液经过过滤器进行再次过滤，去除钻屑和其他固体颗粒，保持
钻井液的稳定性。

6.钻井液通过控制系统控制泵的工作和停止，实现钻井液供应的连续
不间断。

二、不间断循环钻井系统的优势：
1.提高钻井效率：不间断循环钻井系统可以节省循环时间，提高钻井
效率，降低作业成本。

2.减少井壁塌陷和漏失问题：不间断循环钻井系统能够稳定钻井井壁，防止井壁塌陷和漏失问题的发生。

3.较低的环境影响：该系统可以减少钻井液流失以及固体废料排放，
降低对环境的影响。

4.高效的作业管理：不间断循环钻井系统集成了数据收集和分析功能，能够实时监测钻井过程，提供及时反馈，为作业管理提供支持。

5.提高工作安全性：该系统可以降低作业危险系数，减少意外事故的
发生。

三、不间断循环钻井系统的应用领域：
总结起来，不间断循环钻井系统通过连续供应钻井液、减少钻井时间
和提高钻井效率等方式，实现了连续不间断地进行钻井。

它具有提高钻井
效率、降低井壁问题、减少环境影响、高效的作业管理和提高工作安全性
等优势。

因此，在深水钻井、高温高压井和复杂井眼等条件下的钻井作业
中具有广泛应用前景。

钻机循环系统钻机循环系统是指将钻井液循环到钻头再将其返回地面进行清洁和再循环的设备。

对旋转钻井系统来说，循环系统的功能就是通过钻柱将钻井流体向下循环到钻头，通过钻头沿钻柱和井壁或套管内壁形成环空向上循环。

循环系统主要由钻井泵、水龙带、水龙头或顶驱、钻柱、钻头、钻井液回流管线、固相控制设备、泥浆罐(池)等组成。

本篇主要介绍钻井泵、钻井液净化系统的基本组成和原理。

第一部分钻井泵钻井泵在石油矿场上应用非常广泛，常用于高压下输送高黏度、高密度和高含砂量、高腐蚀性的液体，流量相对较小。

按用途的不同，石油矿场用钻井泵往往被冠以相应的名称，例如在钻井过程中，为了携带出井底的岩屑和供给井底动力钻具的动力，用于向井底输送和循环钻井液的钻井泵称为钻井泵；为了固化井壁，用于向井底注入高压水钻井液的钻井泵，称为固井泵；为了造成油层的人工裂缝，提高原油产量和采收率，用于向井内注入含有大量固体颗粒的液体或酸碱液体的钻井泵，称为压裂泵；用于向井内油层注入高压水驱油的往复泵，称为注水泵；在采油过程中，用于在井内抽汲原油的钻井泵，称为抽油泵。

石油工业的发展对往复泵提出更高的要求，如泵压要高，功率要大，而制造和维修成本要低，体积和重量不能过大。

由于石油矿场用钻井泵的工作条件十分恶劣，提高其易损件(如泵阀、活塞一缸套副、柱塞一密封副等)的工作寿命便成为往复泵设计、制造和使用中迫切需要解决的问题。

一钻井泵的工作原理图3-1 钻井泵工作示意图1一曲柄；2一连杆；3一十字头；4一活塞；5一缸套；6—排出阀；7—排出四通；8-预压排出空气包；9—排出管；10—阀箱（液缸）；11一吸入阀；12—吸入管如图3-1所示，卧式单缸单作用往复式钻井泵。

主要由液缸、活塞、吸入阀、排出阀、阀室、曲柄或曲轴、连杆、十字头、活塞杆以及齿轮、皮带轮和传动轴等零部件组成。

当动力机通过皮带、齿轮等传动件带动曲轴或曲柄按图示方向，从左边水平位置开始旋转时，活塞向右边即泵的动力端移动，液缸内形成一定的真空度，吸入池中的液体在液面压力的作用下，推开吸入阀，进入液缸，直到活塞移到右死点为止，此为液缸的吸入过程。

---------------------------------------------------------------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。

钻井液井下循环系统钻井液井下循环系统通常是钻井液通过钻杆直接到达钻头处，经钻头水眼喷出，携带井底岩屑，沿环空返回地面。

随着钻井深度的增加，为增加井壁的稳定性，避免压差卡钻，保护油气层，必须在钻井液中加入固相重部分（如重晶石），以增大钻井液密度。

但随着钻井液密度的增大，钻进速度将迅速下降，钻头磨损明显加剧。

国外研制出井下固相分离接头——井下水力旋流分离器（Downhole Hydrocyclones）。

装有井下固相分离器接头的钻井液井下循环系统流程如图所示。

图钻井液井下循环系统改进流程固相分离器接头装于钻头上部，由地面钻井泵供给具有一定能量的钻井液，经其上部通道，从切线方向进入旋流筒，进行净化处理。

分离出来的固相从其上部喷嘴进入环形空间，低固相钻井液进入钻头。

采用此装置，既能保持环空的钻井液密度，保持井壁稳定，又能降低水眼处钻井液粘度和密度，减轻水眼的磨损，提高当量水马力，充分发挥高压喷射清岩于水力破岩的作用，同时由于井底钻井液固相含量的减少，将减轻钻头牙齿的磨损，提高钻头的寿命和机械钻速。

海上井下油水分离用水力旋流器术语用于采出液井下油水分离的水力旋流系统的效益主要在于减少了采出水的开采及处理费用，有效降低了地面处理设备的液体负荷。

地面处理设备的减少对海上应用具有重要意义，地面分离设备的减少和费用的降低可延长油田寿命。

人们正在对井下分离系统进行进一步研究以提供适于海上应用的各种设备。

水力旋流器作为井下油水分离（DOWS）系统之一，让我们先认识一些概念术语。

水力旋流分离水力旋流器已广泛应用于地面油/水分离，其外形尺寸小，结构紧凑，设备成本低，操作费用低。

对水力旋流器的运行情况进行讨论将有助于了解与井下油水分离系统有关的设计问题。

承压流体混合物通过一个或多个切向入口进入水力旋流器，促使流体在装置内旋转，水力旋流器的锥形加速了流体螺旋形流动，建立了自由的旋涡，创建了很大的离心力。

离心力使轻相物质（即油，游离气）汇集到水力旋流器的中心，而重相物质（如水，固体）由于离心力的作用被甩到了外壁，在高压作用下，保持从底流口排出，迫使旋涡中心的浓缩油核逆流。

!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。