張武輦賈銀鴿張 靜欒 波

（1.深圳市遠(yuǎn)東石油鉆采工程有限公司，廣東深圳 518068；2.中國石油大學(xué)（華東）機(jī)電工程學(xué)院，山東青島 266580）

閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置的工業(yè)化應(yīng)用探討

張武輦1賈銀鴿1張 靜1欒 波2

（1.深圳市遠(yuǎn)東石油鉆采工程有限公司，廣東深圳 518068；2.中國石油大學(xué)（華東）機(jī)電工程學(xué)院，山東青島 266580）

連續(xù)循環(huán)鉆井是對常規(guī)鉆井鉆井液循環(huán)方式的一次重大變革。介紹了閥式連續(xù)循環(huán)鉆井原理和優(yōu)缺點，在嚴(yán)格依據(jù)質(zhì)量保證體系的基礎(chǔ)上，緊密結(jié)合鉆井作業(yè)實際，對連續(xù)循環(huán)短節(jié)、控制系統(tǒng)、接入立管管匯的過渡系統(tǒng)等閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置進(jìn)行了研制，并進(jìn)行了7口井的現(xiàn)場試驗，不同循環(huán)介質(zhì)和不同鉆井方式的連續(xù)循環(huán)鉆井都獲得成功，證明該裝置能夠適應(yīng)鉆井工藝各項技術(shù)要求。該裝置實現(xiàn)不停泵保持井下連續(xù)循環(huán)進(jìn)行井口鉆具接卸扣作業(yè)，避免因開泵停泵造成井下壓力激動，可以有效控制ECD值，保持井內(nèi)壓力穩(wěn)定，避免和減少井下復(fù)雜情況乃至事故的發(fā)生，對提高鉆井效率，降低鉆井成本，提高鉆井安全性，實現(xiàn)安全、高效、經(jīng)濟(jì)鉆成各種復(fù)雜井起到重要作用。

閥式連續(xù)循環(huán)鉆井；循環(huán)短節(jié)；控制系統(tǒng)；過渡管匯系統(tǒng)；壓力激動；井內(nèi)壓力平衡

連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)是21世紀(jì)初發(fā)明應(yīng)用的一項鉆井新技術(shù)。它實現(xiàn)了在不停泵保持井下正常循環(huán)的工況下完成為井口接卸立柱（或單根）作業(yè)，當(dāng)突發(fā)性井下復(fù)雜情況發(fā)生，或者鉆進(jìn)過程中需要緊急修理頂驅(qū)及提升系統(tǒng)等裝備時，可以不短起，在保持井下連續(xù)循環(huán)狀況下處理問題。連續(xù)循環(huán)避免因開泵停泵造成對井底的正負(fù)壓力激動，可以有效控制環(huán)空ECD值，保持井內(nèi)壓力穩(wěn)定，防止井壁坍塌和巖屑沉積，提高井眼清洗效果，減少扭矩和摩阻，提高定向效果，改善鉆井液處理效果，維護(hù)其良好的流變性，減少阻、卡、漏、涌、噴等井下復(fù)雜情況的發(fā)生，提高鉆井效率，降低鉆井成本，確保鉆井安全。

1 常規(guī)鉆井過程中頻繁開泵停泵的危害

（1）停泵即停止鉆井液的循環(huán)將對井底產(chǎn)生負(fù)壓力激動，可能造成井底壓力低于地層孔隙壓力而導(dǎo)致井涌、氣侵、井壁坍塌和阻卡埋鉆等事故。而當(dāng)接完立柱重新開泵循環(huán)時，將引起正壓力激動使得井底壓力高于正常循環(huán)時的壓力，甚至于超過地層破裂壓力而造成壓裂漏失和壓差卡鉆等問題，同時造成井身質(zhì)量下降，給后續(xù)作業(yè)特別是下套管固井帶來許多潛在困難。

（2）因停泵，巖屑下沉與積聚，不規(guī)則井眼形成橋塞阻卡，大斜度井大位移井形成巖屑床，造成起下鉆嚴(yán)重阻卡；固控不佳、摩阻增大致使鉆柱旋轉(zhuǎn)扭矩增大甚至于卡死頂驅(qū)；造成設(shè)備負(fù)荷過重，長期超負(fù)荷運行致使設(shè)備失常失效，甚至造成事故；造成旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向失靈、井眼軌跡失控等許多嚴(yán)重問題發(fā)生。

（3）對深井段，特別是高溫高壓井，停泵使井眼下部靜止鉆井液溫度升高，其密度、黏度、膠凝性、切力值等性能發(fā)生變化，流變性也變差。這一切鉆井液性能的失穩(wěn)不僅增加許多處理費用，而且?guī)砭伦琛⒖?、漏、涌、噴等許多復(fù)雜情況的發(fā)生。

（4）欠平衡負(fù)壓鉆井，停泵開泵使井內(nèi)環(huán)空壓力極不穩(wěn)定，可能造成井壁坍塌、卡阻、井下工具失靈等問題。而且為了補(bǔ)償停泵時井底壓力的降低，必須增大地面井口回壓，這極易造成壓裂地層井漏或井涌等復(fù)雜情況發(fā)生。停泵接立柱井內(nèi)平衡系統(tǒng)的調(diào)控過程既復(fù)雜又浪費時間，嚴(yán)重影響作業(yè)時效。

（5）空氣鉆井中，接立柱（或單根）或起鉆前都要進(jìn)行長時間的停鉆循環(huán)，但一停泵巖屑就會迅速沉積，特別是鉆遇水層，一旦停泵，循環(huán)壓力的失去使水層出水加快并與沉積巖屑混雜在一起，一方面造成阻卡，另一方面恢復(fù)鉆進(jìn)十分困難，需長時間無進(jìn)尺來完成泄壓和建立井內(nèi)新的壓力平衡。

2 連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)的優(yōu)勢

國內(nèi)最先應(yīng)用閥式連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)是2008年南海HZ25-4合作區(qū)塊，前3口井沒有使用連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)，井下復(fù)雜情況事故多，每口井都超時完鉆，3口井總共超預(yù)算3 000多萬美元，后來應(yīng)用了連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)，同一作業(yè)區(qū)塊鉆另2口井，無事故發(fā)生，提前完鉆且完井十分順利，體現(xiàn)出了連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)極大的優(yōu)越性，具體對比見表1。

表1 連續(xù)循環(huán)鉆井與常規(guī)鉆井技術(shù)對比

（1）消除井內(nèi)波動壓力的影響，保持鉆井液穩(wěn)定的當(dāng)量循環(huán)密度，保持井眼壓力穩(wěn)定，防止循環(huán)漏失或井涌、井壁坍塌等井下復(fù)雜情況的發(fā)生；防止和減少壓差卡鉆、砂橋卡鉆、橢圓井眼卡阻等事故發(fā)生；有效解決空氣鉆井中的連續(xù)攜砂和地層出水問題，穩(wěn)定井內(nèi)壓力，攻克空氣鉆井幾乎無法克服的難關(guān)，并使其鉆進(jìn)更安全，進(jìn)尺更深。

（2）最佳的井眼清洗效果。連續(xù)循環(huán)保持連續(xù)攜屑，對于消除巖屑床、減少摩阻系數(shù)和旋轉(zhuǎn)扭矩起到關(guān)鍵作用；提高定向效果，良好控制井眼軌跡；減少短起下鉆和倒劃眼作業(yè)時間，提高作業(yè)安全性和作業(yè)時效。

（3）省去了接立柱（或接單根）停泵前長時間停止鉆進(jìn)循環(huán)帶砂時間、對顯示層的測后效和長時間循環(huán)取樣時間、負(fù)壓鉆井的卸壓和重新建立井內(nèi)壓力平衡的大段時間；減少接立柱后下鉆中的大長段劃眼時間；作業(yè)過程中的設(shè)備維修不必短起至套管鞋，減少設(shè)備維修過程的總停鉆時間，大幅提高鉆井效率。

（4）改進(jìn)了對鉆井液的管理，改善了對ECD值的有效控制，對孔隙壓力與破裂壓力窄窗口井、壓力變化敏感井、深水井鉆進(jìn)尤為重要。ECD的控制在保證井下安全的同時使井身質(zhì)量得以提高，保證了后續(xù)作業(yè)如下套管固井等的順利實施，并可適當(dāng)降低鉆井液的膠凝強(qiáng)度等，維護(hù)好鉆井液流變性。可減少許多鉆井液處理費用，降低鉆井成本。

（5）在水合物鉆井中，應(yīng)用連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)，可在整個鉆井期間連續(xù)不停地泵入冷卻了的鉆井液，嚴(yán)格控制井內(nèi)鉆井液溫度于一定值，最大限度保持水合物的穩(wěn)定，避免因水合物快速分解導(dǎo)致氣體聚積或井壁坍塌而造成無法鉆進(jìn)的問題。

（6）消除井底氣體聚積帶來的不利影響，減少各種復(fù)雜情況的發(fā)生，保護(hù)油氣層，安全鉆進(jìn)。

3 閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置的結(jié)構(gòu)

深圳市遠(yuǎn)東石油鉆采工程有限公司經(jīng)過1年多的努力，在成都?xì)W迅海洋特種技術(shù)工程公司等單位的支持下，完成了我國第1套包含循環(huán)短節(jié)和控制系統(tǒng)的閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置的設(shè)計和樣機(jī)建造，定名為FECCS。

該裝置充分考慮了海上作業(yè)、鉆井安全、鉆井工藝、輔助設(shè)備等要求，可有效實現(xiàn)鉆井施工時鉆井液的不間斷連續(xù)循環(huán)，達(dá)到安全、高效鉆井。該裝置在流道轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、循環(huán)短節(jié)、整機(jī)控制系統(tǒng)方面進(jìn)行了創(chuàng)新設(shè)計，通過接入立管循環(huán)管匯的控制系統(tǒng)，控制鉆柱上二位三通循環(huán)短節(jié)的主側(cè)閥系統(tǒng)的開關(guān)動作，改變進(jìn)入鉆柱內(nèi)循環(huán)介質(zhì)的循環(huán)流道：當(dāng)鉆井液經(jīng)立管過循環(huán)短節(jié)主閥進(jìn)行循環(huán)時，控制側(cè)閥系統(tǒng)自動關(guān)閉，鉆柱可帶著循環(huán)短節(jié)入井實施鉆進(jìn)作業(yè)；而當(dāng)鉆井液從控制系統(tǒng)側(cè)管線經(jīng)循環(huán)短節(jié)側(cè)閥系統(tǒng)進(jìn)入鉆柱內(nèi)進(jìn)行循環(huán)時，循環(huán)短節(jié)主閥自動關(guān)閉，就可以不必停泵在保持井下正常循環(huán)工況下進(jìn)行卸接立柱作業(yè)。也就是通過控制立管循環(huán)或側(cè)循環(huán)的流道變換達(dá)到不停泵保持井下連續(xù)循環(huán)狀態(tài)在井口安全接卸立柱，也可以在處理井下復(fù)雜情況過程中，或維修頂驅(qū)和提升系統(tǒng)裝備時不用短起和停泵，保持井下正常循環(huán)的安全情況下來完成（圖1）。

圖1 連續(xù)循環(huán)鉆井循環(huán)示意圖

4 閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置工業(yè)化應(yīng)用對模擬試驗的要求

（1）必須有強(qiáng)度保證、密封可靠、功能完善等一系列數(shù)據(jù)資料做依據(jù)，要有防止側(cè)閥系統(tǒng)任何部件震松落井的可靠裝置。

（2）要有一套方便接入到立管管匯系統(tǒng)中的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對閥體流道轉(zhuǎn)換的控制。

（3）流道轉(zhuǎn)換壓力波動小，保持井底壓力平穩(wěn)。

（4）要實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)鉆井作業(yè)和傳統(tǒng)方式鉆井作業(yè)的零時間交替互換。

（5）短節(jié)密封要適應(yīng)空氣鉆井中的空氣介質(zhì)、氮氣介質(zhì)、霧化鉆井液和充氣鉆井液介質(zhì)以及鉆井液鉆井和鉆井液欠平衡鉆井多種不同介質(zhì)的作業(yè)要求，閥體結(jié)構(gòu)和密封方式還必須適應(yīng)多種不同鉆井方式要求。

（6）要達(dá)到空氣鉆井中途的鋼絲繩鉆桿內(nèi)測斜時閥板不阻，可安全暢順起下測斜儀。

（7）要解決起下鉆過程管柱內(nèi)形成“圈閉氣”時能得以安全釋放的問題。

（8）必須具備井口操作安全，管匯固定牢靠，泄壓安全有序，符合井控要求。

經(jīng)過3年的技術(shù)攻關(guān)，深圳遠(yuǎn)東石油鉆采工程有限公司已備有可配合多種扣型鉆桿使用的循環(huán)短節(jié)（技術(shù)指標(biāo)見表2），并有適合陸地鉆機(jī)使用的臥式控制系統(tǒng)4套，配合海上平臺鉆機(jī)使用的一體式立式控制系統(tǒng)3套，在國內(nèi)率先實現(xiàn)了液氣兩相鉆井液不同方式連續(xù)循環(huán)鉆井作業(yè)商業(yè)化。在四川、新疆進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用，并在981平臺進(jìn)行了連續(xù)循環(huán)鉆井試驗。

5 閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置現(xiàn)場試驗

川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院以集團(tuán)公司重大科研攻關(guān)項目“連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)在空氣鉆井中的應(yīng)用”為題，組織力量進(jìn)行現(xiàn)場試驗，在循環(huán)系統(tǒng)中接入閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置，不僅實現(xiàn)了以鉆井液為介質(zhì)的連續(xù)循環(huán)鉆井設(shè)備工程化應(yīng)用，而且首次將連續(xù)循環(huán)鉆井裝備成功應(yīng)用于多種介質(zhì)的空氣鉆井中，取得了重大突破，實現(xiàn)了空氣連續(xù)循環(huán)鉆井工程化應(yīng)用。

表2 FECCS循環(huán)短節(jié)技術(shù)參數(shù)

5.1 試驗方案及保障措施

試驗采用空氣壓縮機(jī)、增壓機(jī)、膜氮機(jī)、壓力調(diào)控裝置、過程控制記錄裝置等設(shè)備，開展地面模擬空氣連續(xù)循環(huán)鉆井的全流程試驗，測試其連續(xù)循環(huán)功能動作、流道轉(zhuǎn)換與壓力波動、壓力調(diào)控與安全泄壓、控制系統(tǒng)的壓耗檢測等功能；測試控制系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)操作壓力與閘閥手動操作狀況、循環(huán)閥的高低壓工況下的動態(tài)密封狀況等；開展液流介質(zhì)連續(xù)循環(huán)鉆井作業(yè)接卸單根試驗、連續(xù)循環(huán)裝備接入鉆機(jī)系統(tǒng)的實踐等。

在進(jìn)入總體流程實驗之前，對循環(huán)短節(jié)各部件、控制系統(tǒng)各單體，按照質(zhì)量控制體系，執(zhí)行了嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施，主要有以下方面。

（1）嚴(yán)格選材。材料強(qiáng)度要求高，主側(cè)閥體閥座密封面硬度值要求超過HRC42，保證3 000次敲擊不變形，具良好密封性，并具高溫酸性環(huán)境下的防腐蝕性能。

（2）嚴(yán)格的爐號證書，機(jī)械性能與化學(xué)成分分析、加工件的磁粉檢測、超聲波探傷證書。

（3）創(chuàng)新的側(cè)閥防松防倒扣的安全結(jié)構(gòu)設(shè)計，以及總體結(jié)構(gòu)設(shè)計的ANSYS有限元安全性分析與閥板受力動量校核。

（4）主閥板動作可靠性試驗及開啟關(guān)閉狀態(tài)試驗，負(fù)壓<0.8 MPa即可自動關(guān)閉。

（5）單件循環(huán)短節(jié)液/氣高低壓靜密封試驗必須合格（鋼對鋼密封低壓密封更比高壓密封難）。靜水高壓70 MPa，低壓2.5 MPa；空氣高壓40 MPa，低壓2.0 MPa。不僅廠家要做，還需經(jīng)有國家檢測資質(zhì)的中石油集團(tuán)安全檢測中心檢測合格并出具證書。

（6）循環(huán)短節(jié)批量抽檢，經(jīng)有國家檢測資質(zhì)的西安三維應(yīng)力檢測中心進(jìn)行超高強(qiáng)度的5 000 kN抗拉、135 600 N·m抗扭狀況下側(cè)閥孔變形量檢測，結(jié)果均小于0.02 mm，裝卸正常及磁粉裂縫檢測合格。

（7）控制柜電控系統(tǒng)試驗及液控系統(tǒng)試驗，動作協(xié)調(diào)，操控可靠，可液控也可手動。

（8）控制管匯系統(tǒng)旋塞閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)單件的高壓100 MPa靜水壓試驗合格。

（9）控制系統(tǒng)總體流程密封試驗，靜水壓70 MPa，空氣40 MPa，并實現(xiàn)連續(xù)循環(huán)和傳統(tǒng)作業(yè)循環(huán)的零時間轉(zhuǎn)換。

（10）外徑45 mm鉆桿內(nèi)測斜儀各種傾斜角度過閥體，防卡掛試驗，不卡不掛安全上下。

（11）圈閉氣安全釋放泄壓裝置試驗合格。

5.2 試驗結(jié)果

完成上述一系列試驗后，川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院組織了對四川、新疆7口不同循環(huán)介質(zhì)和不同鉆井方式的連續(xù)循環(huán)鉆井實鉆試驗，除了四川南頁1井不太適應(yīng)，其他都獲得成功。各井基本情況見表3。

5.2.1 不成功試驗分析 南頁1井鉆進(jìn)?339.7 mm井眼遇壓力特敏感地層，用0.6 g/cm3充氣鉆井液鉆進(jìn)時水層出水達(dá)400 m3/h；用清水鉆進(jìn)，60 L/s排量下大漏，有進(jìn)無出。而一停泵地層水回吐，涌出巖屑造成沉砂卡鉆，井內(nèi)壓力極不穩(wěn)定，高壓可達(dá)12~15 MPa。一旦漏失管內(nèi)即成負(fù)壓，無法形成正常循環(huán)。使用充氣鉆井液，充氣量100 m3/min、充水量30 L/s，但二者根本無法均勻混合，無法對ECD值進(jìn)行有效控制，無法實現(xiàn)流道轉(zhuǎn)換作業(yè)，這種狀況建立不了循環(huán)。只有換成低密度均質(zhì)循環(huán)介質(zhì)，測準(zhǔn)地層孔隙壓力和漏失壓力，才能準(zhǔn)確控制合適的ECD值，采用連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)來攻克這種特敏感層鉆井。

5.2.2 成功試驗分析 施工最為成功的井是新疆博孜101井。該井鄰井102井在2 502~3 802 m庫什組1 300 m井段沙礫石層采用密度1.06~1.16 g/ cm3鉆井液鉆井，多處出現(xiàn)井漏，井下復(fù)雜，阻卡嚴(yán)重。該段?431.8 mm井眼鉆進(jìn)108 d，平均日進(jìn)尺僅12.04 m，機(jī)械鉆速只有1.08 m/h。3 802~5 500 m的康存組細(xì)礫巖，粉砂巖段的1 698 m段用?333 mm鉆頭鉆進(jìn)用時213 d，平均日進(jìn)尺只有7.97 m，機(jī)械鉆速低至0.7 m/h，鉆井效率極低。

表3 FECCS連續(xù)循環(huán)鉆井在陸地油田實際作業(yè)簡況

博孜101井地質(zhì)條件與其上述鄰井相同。施工中從2 530 m開始采用空氣連續(xù)循環(huán)鉆井作業(yè)，?431.8 mm井眼鉆至3 602 m。該段1 072 m鉆時17 d，平均日進(jìn)尺63.06 m，是鄰井日進(jìn)尺的5.24倍，機(jī)械鉆速提高達(dá)6 m/h，比鄰井提高了5.56倍。而3 602 m后的? 333.4 mm井眼，空氣連續(xù)循環(huán)鉆進(jìn)至4 652 m，該1 050 m段鉆時18 d，平均日進(jìn)尺達(dá)58.33 m，是鄰井的7.32倍，機(jī)械鉆速5.8 m/h，是鄰井的8.29倍。不僅順利通過漏失層、鉆過水層，而且井身質(zhì)量特好，全井斜只有1°多，給后續(xù)下套管固井作業(yè)創(chuàng)造了優(yōu)越條件。3 602 m井深的?431.8 mm井眼下入?374.65 mm套管（接箍外徑達(dá)400 mm），僅用了42 h一次到底，固井質(zhì)量好，并且節(jié)省了幾十只鉆頭。由于首次使用頂驅(qū)裝置，中間維修保養(yǎng)次數(shù)多，但因應(yīng)用連續(xù)循環(huán)技術(shù)，原深度停鉆不停泵維修，從中節(jié)省了大量時間，總體時效提高明顯。而設(shè)計井身結(jié)構(gòu)相同，沒有使用連續(xù)循環(huán)鉆井的102井則事故不斷，未能完成鉆井任務(wù)。

6 結(jié)論及認(rèn)識

6.1 結(jié)論

（1）FECCS閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置由用于改變流道的二位三通式連續(xù)循環(huán)短節(jié)和接入鉆井循環(huán)系統(tǒng)的過渡管匯系統(tǒng)及地面控制系統(tǒng)所組成，比起井口控制式CCS連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、操控檢修方便、流道轉(zhuǎn)換迅速可靠、波動壓力小、井下壓力穩(wěn)定等優(yōu)勢，并可實現(xiàn)零時間轉(zhuǎn)換循環(huán)方式。

（2）裝備的設(shè)計制造執(zhí)行了嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施，可適應(yīng)不同鉆井液介質(zhì)對密封性能和方式提出的不同要求；不同鉆井方式不同的井口裝置對連續(xù)循環(huán)短節(jié)外部結(jié)構(gòu)和附加功能都提出不同要求，裝備的高質(zhì)量是工藝有效實施的保證，是工程化過程中很重要的工作。

（3）控制系統(tǒng)接入原鉆機(jī)的循環(huán)系統(tǒng)，中間必有一套過渡管匯系統(tǒng)，這也是商業(yè)化過程中重要一環(huán)，需根據(jù)各自特點，有效利用有限空間，來準(zhǔn)備配套部件安排接入方式，使系統(tǒng)控制運行有序合理。

6.2 局限性

（1）實施連續(xù)循環(huán)鉆井段，每接1立柱（或接1單根）就得接1個連續(xù)循環(huán)短節(jié)，整體鉆柱對循環(huán)短節(jié)密封及流道轉(zhuǎn)換的安全可靠要求非常高。這樣不僅對材質(zhì)要求高，而且對主側(cè)閥系統(tǒng)加工精度、側(cè)閥板流道與水眼軸向同心度的要求很高。側(cè)閥座徑向偏差一絲則閥板角度會偏差好幾度，因此研究團(tuán)隊按照軍品質(zhì)量控制程序，精心設(shè)計，精密加工，嚴(yán)密組配，做到精益求精。

（2）連續(xù)循環(huán)鉆井必須是可以建立循環(huán)的井才能應(yīng)用，有進(jìn)無出漏失嚴(yán)重、管內(nèi)形成負(fù)壓無法建立循環(huán)的井，不適用該裝置。

（3）空氣連續(xù)循環(huán)鉆井不適于鉆開高壓氣層。因為空氣鉆井循環(huán)壓力不高，高壓氣層壓力大大高于循環(huán)壓力。一旦用此鉆開氣層，高壓氣上頂使主閥迅速密封，對鉆柱將形成幾百千牛的上頂力，同時造成井底巖屑憋入鉆頭水眼，造成憋卡問題，因此，用空氣連續(xù)循環(huán)鉆井鉆開高壓氣層不安全。

（4）空氣鉆井使用充氣鉆井液鉆井，氣和液的混合方式必須改進(jìn)。目前混合很不均勻，往往更多地形成一段氣一段液。使得管柱內(nèi)動量波動大，側(cè)閥受力不均，很容易造成密封失效。

總之，任何新技術(shù)新裝備，都必須經(jīng)過反復(fù)幾十次幾百次的檢測、試驗，然后下井進(jìn)行實鉆考驗，才能從中發(fā)現(xiàn)問題，加以整改完善。經(jīng)過近3年的反復(fù)設(shè)計改進(jìn)和完善，控制系統(tǒng)實現(xiàn)了第3代的定型。而連續(xù)循環(huán)短節(jié)，更是從結(jié)構(gòu)到密封方式、井口膠芯防刮、防掉安全裝置、水眼通徑優(yōu)化等做了重大更新和完善，經(jīng)多口井實鉆考驗，沒有發(fā)生任何井下問題，達(dá)到了工業(yè)化應(yīng)用水平。

［1］石俊江.連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)綜述［J］.鉆采工藝，2008，31（1）：60-62，76.

［2］胡志堅，馬青芳，邵強(qiáng)，等.連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)的發(fā)展與研究［J］.石油鉆采工藝，2011，33（1）：1-6.

［3］張微，李英明，王佳露，等.連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)裝備與應(yīng)用［J］.中外能源，2010，16（8）：44-47.

［4］連吉弘，張華.惠州25-4油田大位移井鉆井新技術(shù)應(yīng)用效果［J］.長江大學(xué)學(xué)報，2010，7（2）：208-210.

（修改稿收到日期 2014-10-23）

〔編輯 付麗霞〕

Industrialized application of valve-type continuous circulation drilling device

ZHANG Wunian1, JIA Yinge1, ZHANG Jing1, LUAN Bo2
（1.Shenzhen Fareast Oil Drilling Engineering Co.Ltd.,Shenzhen518068,China;2.College of Mechanical and Electrical Engineering,China University of Petroleum（Hua dong）,Qingdao266580,China）

The continuous circulation drilling is a major change to the conventional drilling fluid circulation mode.This article describes a detailed study of the principle, advantages and disadvantages of valve-type continuous circulation drilling.The researches of continuous circulation sub, control system and transition system connected to the riser manifold are based on a strict quality assurance system and the field drilling operations.The field test got continuous circulation drilling successes of seven wells, with different circulation medium and different drilling methods, which proving that the device meets kinds of drilling technology requirements.The device realizes the continuously circulating operation of connection and disconnection of the drilling tool joints without pumping off.It can avoid the downhole pressure surge caused by on and off of pump, so the range of ECD can be effectively controlled to keep downhole pressure stable to avoid or reduce the complex occurrence which might result accidents.The continuous circulation drilling device plays an important role in improving drilling efficiency, reducing drilling cost and increasing drilling security to achieve the success of drilling safely, efficiently and economically in all kinds of complicated wells.

valve-type continuous circulation drilling;circulation sub;control system;transition manifold system;pressure surge;downhole pressure balance

張武輦，賈銀鴿，張靜，等.閥式連續(xù)循環(huán)鉆井裝置的工業(yè)化應(yīng)用探討［J］.石油鉆采工藝，2014，36（6）：1-6.

TE921

：A

1000–7393（2014） 06–0001– 06

10.13639/j.odpt.2014.06.001

張武輦，1943年生。1965年畢業(yè)于北京石油學(xué)院開發(fā)系，現(xiàn)主要從事陸地、海上鉆井設(shè)備研制工作，教授級高級工程師。電話：13808851917。E-mail：zhangjing@feode.com。