不间断循环钻井系统介绍
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。
连续循环系统综述
与连接器进行同步设计的是顶驱连接工具 。用 一个延伸 /磨损短接连接到顶驱的底部 ,当上卸扣时 需要一种设备将管柱在井架上立起来 ,这是需要顶 驱 ,使用连续循环系统钻进和运行过程中 ,顶驱使得 减震器内卡卡住的立根和接头旋转 。 114 控制系统
使用连续循环系统 ,使得井内保持连续循环 ,可 通过调整循环速度和钻井液密度控制当量循环密 度 。这样使得钻进空隙压力和地层破裂压力比较相 近的地层时 (窄密度窗口 ) ,钻进的效率显著提高 。 不使用连续循环系统 ,每接完一次单根重新起动泵 时 ,压力产生波动 ,会产生井涌或井眼充气现象 ,为 了控制此类现象 ,浪费大量的钻井时间 。 51压力敏感井
在 Monte Enoc 井的试验成功 , Enl公司决定使 用连续循环系统到埃及重新钻位于埃及海岸的探井 PFMD - 1井 。 21在埃及海上探井 PFMD - 1井上的应用
PFMD - 1井位于 Port Fouad油田的具有 24 m 水深的海岸上 ,这口井在 2004年三月开钻 ,钻到井 身 4 244 m ,进行了提前固井 。该井复杂的工况在那 个地区非常有名 ,在 PFMD - 1 井的 4 000 m 以下 , 存在当量钻井液密度大于 2. 0的临界孔隙压力梯度 带 ,并且具有最低达 0. 1 g / cm3的孔隙压力和破裂压 力梯度带 。在整个钻井工程中 ,动态的静液压力在 当量钻井液密度和钻井液密度之间变化 ,波动数值 为 0. 07。该井从 2005年 5月开始使用连续循环系 统 ,危险压力梯度带用恒定的当量循环密度钻井液 钻进 ,因钻井困难中止的井最终获得了成功完钻 。 211 连续循环系统的安装
不间断循环钻井系统介绍
继续循环
关闭上半封闸板和缓冲器
继续循环
将泥浆冲入上腔室
排气
继续循环
打开全封闸板
继续循环
上扣
继续循环
放掉密封腔中的泥浆
排入泥浆系统
继续循环
松开所有的闸板和缓冲器 开始钻进
继续循环
不间断循环钻井系统主体——卸开状态
缓冲器 半封闸板 全封闸板 半封闸板
不间断循环系统主体——接通状态
CCS的优点
所有费用
• $19，950，000
• • • • • • 钻杆丝扣油问题 螺纹刺坏问题 将接头放入CCS问题 螺纹的啮合力 半封闸板寿命 半封闸板的摩擦力
工作计划（JIP）
• 第一步——系统初步设计——已经完成 • 第二步——详细设计——01年5月1日开始， 设计周期5月 • 第三步——制造和测试——01年9月1日开 始，周期4个月。 • 第四步——现场试验——2002年初开始
• • • • • 接近平衡的循环状况（减少波动和抽吸作用） 不间断钻屑的排出 不间断的当量钻井液密度（ECD）控制 更加均匀钻井液处理周期 允许在孔隙压力/压裂梯度差值较小的情况下进行 作业 • 低钻井液成本 • 提高总的机械钻速 • 大大减少卡钻事故
需要的设备
• 顶驱 • 动力卡瓦 • 井架净空减少18英尺
不间断循环钻井系统介绍
问题提出
• 停泵接单根存在以下问题
– 环空动态压力降损失 – 循环恢复时井底产生压力波动 – 泥浆温度升高 – 欠平衡钻井时天然气流不会中断 – 大位移钻井岩屑会沉在井眼下侧
VARCO 不要是上、卸 钻杆期间内，保证泥浆不间断循环的系统 （CCS）
解决的技术问题
• • • • • • • • 丝扣油被冲掉 刺坏接头螺纹 将单根插入CCS 尽可能减少螺纹的结合力 半封闸板的寿命 半封闸板的摩擦力 装置的固定 顶驱与加长保护接头的连接
4.1钻机的循环系统
一、往复泵的基本组成和工作原理
③曲柄继续转动，活塞开始向左(即泵的液力端)移动， 缸套内液体受到挤压，压力升高，吸入阀关闭，直到缸内 压力升高到大于排出管线上的压力，排出阀被推开，液体 经排出阀和排出管排出，直到活塞移到左死点为止。这一 过程称作液缸的排出过程。 单作用和双作用：曲柄旋转一周，活塞往复运动一次。 单作用泵的液缸完成一次吸入和排出过程；双作用泵的液 缸完成两次吸入和排出过程。 活塞的冲程： 在吸入和排出过程中，活塞移动的距离以 S表示，称作活塞的行程(亦称为活塞的冲程)。若曲柄半径 用r表示，则活塞的冲程S与曲柄半径r之间的关系为：S＝ 2r。
本节课学习的内容
1.往复泵的基本构成和工作原理（重点） 2.往复泵的分类 3.活塞的运动规律 4.往复泵的流量 5.往复泵流量不均匀的危害及解决方案
二、往复泵的分类
石油矿场用往复泵可按以下五种方式分类。 1.按缸数分为: 单缸泵、双缸泵、三缸泵、四缸泵等。 2.按工作件的式样分为: 活塞泵和柱塞泵。 3.按作用方式分为: 单作用泵和双作用泵。 （1）单作用泵：单作用式泵如图4－1所示，其活塞只有 其中一面作为工作面。活塞在液缸内往复运动一次，该 液缸完成一次吸入和一次排出过程。
图4-3 往复泵活塞 运动示意图
一、活塞的运动规律
往复泵活塞运动的位移x、速度u和加速度a为： x r ( 1 cos ) （4-1） u r sin （4-2） a r 2 cos （4-3） 式中 r—曲柄长度；ω—曲柄的角速度；φ—曲柄转角。 活塞由液力端向动力端运动时，φ=0～π； 活塞由动力端向液力端运动时，φ=π～2π。 从上述公式说明，往复泵活塞的运动速度和加速度分别近似地按 正弦和余弦规律变化。 当φ=π时，活塞处于右死点位臵；当φ=0和2π时，活塞处于左 死点位臵。 当φ=0～π时，上述公式中的正负号取上面的； 当φ=π～2π时，上述公式中的正负号取下面的。
泥浆检测与应用之钻井液循环系统介绍
钻井液输送管道：连接钻井液泵、钻 井液罐和钻井液净化设备，实现钻井 液的循环流动
钻井液检测技术
检测项目
01
密度：测量钻井液的密度， 以确定其性能和稳定性
03
含砂量：测量钻井液中的砂 含量，以确定其对钻井设备 的磨损程度
05
酸碱度：测量钻井液的酸碱 度，以确定其对地层的腐蚀 程度
02
粘度：测量钻井液的粘度， 以确定其流动性和剪切应力
效率
携带岩屑：将岩屑 从井底携带至地面，
保持井眼清洁
平衡地层压力：防 止地层坍塌，确保
钻井安全
保护油气层：防止 油气层污染，保护
油气资源
提高钻井效率：降 低钻井成本，提高
钻井速度
钻井液循环系统的组成
钻井液泵：提供动力，将钻井液输 送到钻头
钻井液罐：储存钻井液，调节钻井 液的密度和粘度
钻井液净化设备：去除钻井液中的 杂质，保持钻井液的性能稳定
安全管理
01
定期检查：定期对钻井液循环系统进行检查，确保设备安全运行
02
操作规程：严格遵守操作规程，防止误操作造成安全事故
03
培训教育：加强员工培训教育，提高安全意识和操作技能
04
应急预案：制定应急预案，应对突发安全事故，确保人员安全
谢谢
液含砂量
04
钻井液PH计： 测量钻井液 PH值
05
钻井液电导率 计：测量钻井
液电导率
06
钻井液温度计： 测量钻井液温
度
07
钻井液流量计： 测量钻井液流
量
08
钻井液压力计： 测量钻井液压
力
09
钻井液含气量 计：测量钻井
液含气量
钻井液循环系统
钻井液循环处理系统
振动筛
故障特征 原因 解决办法 振动器损坏 维修或更换振动器 振 动 器 振动器缺相 1. 检查接线 , 排除故障后压下复位键 , 然后启 （振动电 动振动器. 机） 2. 用钳型电流表检查振动器的进线电流是否 不能启 平衡 , 电机进线口处的电缆容易疲劳断裂 , 动 引起虚接. 热接触器过 1. 查找过载原因 , 排除故障后压下复位键 , 然 振动器 载(指示键 后启动. 启动后 弹出) 2. 确保过载装置同振动器铭牌上规定的电流 又断开 相同,一般电流指向3-4之间. 3. 用钳型电流表检查振动器的进线电流是否 平衡 , 电机进线口处的电缆容易疲劳断裂 , 引起虚接.
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钻井液循环系统
振动筛
• 振动筛的功用 • 钻井液振动筛是石油钻井液固相控制系统 中的第一级固控设备。由井内返出带有大 量钻屑的钻井液，经振动筛筛网的筛分， 分离并排出尺寸较大的固相颗粒，使较清 洁的钻井液进入后几级分离设备
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钻井液循环处理系统
振动筛
振动筛分类 振动筛按振动轨迹可 分为：直线型振动筛、 椭圆型振动筛、平动 椭圆型振动筛等。我 们现在常用的振动筛 也是这三种类型。 按振动方式可分为： 自振电机型振动筛， 和皮带传动型振动筛。
钻井液循环处理系统
振动筛
一体筛 皮带传动
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钻井液循环处理系统
振动筛
振动筛的日常维护
检查筛布是否完好如有损坏及时更换。 检查各部位固定情况，确保所有螺栓、螺 母紧固可靠，不能有松动现象。 检查保险销是否在筛箱左右侧同一位置上。 筛箱定位销是否在正确位置。 检查振动筛有无卡阻现象 检查振动筛各部位温度 检查振动筛除砂效果并及时调整角度 停筛后要及时清洗筛布筛床 保证振动筛清洁，清洗时避免水枪刺电机
钻机的循环系统资料
引入智能控制技术
利用先进的控制算法和传感器技 术，实现对循环系统的智能控制， 提高系统的响应速度和稳定性。
提高系统效率
减少能量损失
通过改进循环系统的设计，减少能量在传输 和转换过程中的损失，如优化管路接头、减 少流体阻力等。
采用高效工作介质
根据循环系统的特点，选择合适的高效工作介质， 以提高系统的热效率和动力传输效率。
循环系统的组成与结构
组成
钻机循环系统通常由油箱、油泵、过 滤器、冷却器和油路等部分组成。
结构
循环系统的结构包括封闭的油路，通 过油泵的作用，将润滑油从油箱抽出 ，经过过滤器过滤后，输送到需要润 滑的部位，冷却后回到油箱。
循环系统的工作原理
工作流程
在循环系统中，润滑油被油泵从油箱中抽出，经过过滤器过滤后，输送到钻头 和内部零件进行润滑和冷却，然后通过冷却器将热量带走，最后回到油箱。
油箱
油箱用于储存润滑油，为循环 系统的各个部件提供润滑和冷 却。
油箱的容量和油位高度对于确 保循环系统的正常运转至关重 要，应定期检查和补充润滑油。
油箱应具有良好的密封性能， 以防止润滑油泄漏和污染。
油管与接头
油管用于连接循环系统中的各个 部件，确保润滑油的循环流动。
应选择具有耐压、耐腐蚀和耐高 温性能的油管，以确保循环系统
油路循环
润滑油在封闭的油路中不断循环，持续为钻头和内部零件提供润滑和冷却，同 时带走产生的热量和杂质，保持钻机正常运转。
02
钻机循核心部件 ，负责提供高压冲洗液，以冷
却钻头并携带岩屑。
钻机泵的性能参数包括排量、 压力和功率，这些参数直接影
响钻进效率。
常见的钻机泵类型包括柱塞泵 和叶片泵，选择合适的泵类型 对于确保循环系统的稳定运行 至关重要。
石油钻井连续循环系统
---------------------------------------------------------------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。
石油钻井循环系统培训
04
石油钻井循环系统的优化与改进
石油钻井循环系统的性能优化
优化钻井液性能
通过调整钻井液的密度、粘度、切力等参数，提高钻井液 的携带和悬浮能力，减少岩屑和钻屑的沉积，降低钻头和 钻具的磨损。
改进钻头设计和材料
采用新型的钻头设计和材料，提高钻头的耐磨性、抗冲击 性和抗研磨性，延长钻头使用寿命，提高钻井效率。
史数据的学习和分析，为钻井工程师提供智能化的决策建议和优化方案
。
05
石油钻井循环系统的发展趋势与展望
石油钻井循环系统的发展历程与现状
石油钻井循环系统的起源
石油钻井循环系统的起源可以追溯到20世纪初，当时人们开始利 用钻井技术开采石油。
石油钻井循环系统的现状
随着技术的不断进步，石油钻井循环系统已经发展成为一个复杂而 高效的体系，能够满足各种钻井需求。
随着环保意识的提高，石油钻井循 环系统将更加注重环保，减少对环 境的负面影响，同时推动可持续发 展。
谢谢您的聆听
THANKS
钻井过程中应合理利用资源， 降低能源消耗，提高资源利用 效率。
钻井循环系统应符合国家和地 方环保法规要求，确保合规运 营。
石油钻井循环系统的安全与环保事故应急处理
制定应急预案，明确应急组织、救援队伍 、救援装备和救援流程。 加强应急演练，提高操作人员的应急处置 能力。 对事故原因进行深入分析，总结经验教训 ，完善安全与环保管理体系。
优化井身结构和钻井参数
根据地质条件和工程要求，合理设计井身结构和钻井参数 ，如开钻井深、井眼尺寸、钻进速度、钻压等，以实现高 效、安全、低成本的钻井作业。
石油钻井循环系统的节能减排技术
优化泥浆泵和传动系统
通过改进泥浆泵和传动系统的设计， 提高其效率和可靠性，降低能耗和机 械磨损，减少废水和废气的排放。
不间断循环钻井系统
!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。
钻井机械循环系统
连杆
职培中心
第四章 钻机的循环系统
4、钻井泵的工作图（1）
职培中心
第四章 钻机的循环系统
4、钻井泵的工作图（2）
职培中心
第四章 钻机的循环系统
4、钻井泵的工作图（3）
职培中心
第四章 钻机的循环系统
二、钻井泵空气包
目前使用最广泛的钻井泵的空气包是球形隔膜 式预压空气包。
空气包的作用是减小因钻井泵瞬时排量变化而 产生的压力波动，使泵压平稳，保护设备不致因 剧烈震动而造成损坏。空气包胶囊内要求充氮气 或惰性气体，在没有氮气或惰性气体的情况下可 用空气代替，严禁充入氧气或可燃气体。充气压 力为最高工作压力的20％～30％。
职培中心
第四章 钻机的循环系统
6）开泵时，必须与有关操作人员联系，确 认无误，操作人员要密切注意泵压表的压力变 化，循环未正常前不许离开气开关。非工作人 员应离开泵房。工作人员应离开危险区域。
7）在运转过程中，要经常检查泵压表的变 化，检查泵各部位有无响声，经常检查十字头 滑板油孔及拉杆盘根冷却润滑流道是否畅通， 观察拉杆盘根有无刺漏现象，并检查活塞和进、 排水阀有无刺、漏现象。
振动筛的结构示意图
职培中心
第四章 钻机的循环系统
振动筛主要通过电机带动激振器旋转，产
生周期变化的惯性力，钻井液固相颗粒进入
筛面，在筛面上做抛掷运动，将大小不等的
固相颗粒分类去除。振动筛的分离颗径和处
理量是振动筛选配的重要因素。
职培中心
第四章 钻机的循环系统
振动筛的选择
振动筛的技术水平主要反映在处理能力 （处理量≥50L/S和分离粒度75μm以上颗 粒）、工作的稳定性．寿命的长短和操作的灵 活性几个方面。振动筛的处理能力与振动筛的 结构、运动轨迹、振动频率、振动强度、筛网 面积和筛网的粗细有关。
不停泵循环钻修井技术研究
不停泵循环钻修井技术研究摘要：连续循环系统（CCS）在国外已经发展了多年，在国内还很少使用，即使使用也要从国外公司高价租赁。
通过我们开展的项目研究，可以研制自主知识产权的不停泵循环钻井系统，完成钻井工艺的进步和发展。
本文对连续循环系统的组成和工作原理进行了论述，并分析了连续循环钻修井的优点与应用领域，着重介绍了连续循环系统的设计理念与建造要求，特别是关键部件的设计气液循环站和循环短节。
关键词：钻修井;连续循环;气液循环站;循环短节;结构设计1.不停泵循环钻井系统概述不停泵循环钻井系统，在国际上称为连续循环钻井系统（CCS），其开发的背景是随着世界石油资源的不断开发，各石油公司尝试开发复杂的油气藏，其中有些地层孔隙压力和地层破裂压力梯度的窗口相当窄，常规的钻进方式变得异常困难。
在常规钻井过程中，会产生井眼不稳定、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。
而利用不停泵循环作业系统冲砂的优势明显：（1）不停泵循环系统的应用很大程度上消除和避免了冲起的砂子在冲砂管与套管环空中运移形成的卡钻事故。
（2）同时具有冲砂速度快，作业周期短，不易堵塞，效率高;以及携带工具方便广泛，外围设备安全可靠，占地面积小的特点。
（3）消除了为接单根停止和开始循环时的压力的波动，利于保持井眼压力稳定，大大降低了循环漏失、地层破裂、井涌、压差卡钻的风险。
2.不停泵循环技术发展2005年6月初在埃及某海上油田进行了第一次商业应用，该井密度窗口仅为0.03，由于井涌、天然气渗出、漏失、井眼膨胀等原因，固完?334mm（131/8″）套管后暂时关闭，利用不间断循环钻井系统，接单根500次，完钻井深超过5000m。
现场应用结果表明，该装备能节省钻井时间，降低复杂井的事故发生率。
在连续循环系统成功实现首次商业化应用后，从2006年开始进入CCS的油田开发阶段（CCSFieldDevelopmentPhase），主要由Statoil公司利用CCSMark2在北海油田进行钻井作业，共成功钻成10多口井，作业625天，完成接钻杆1122次，平均上卸扣操作时间14min。
钻井机工作作原理及两大系统简介
钻井机工作作原理及两大系统简介
钻井机的工作方式是泵吸反循环式。
在大气压力的作用下，循环液由沉淀池经回水沟沿着井孔的环状间隙流到井底，此时转盘驱动钻杆，带动钻头旋转进行钻进，由泥浆泵抽吸建立的负压把碎屑泥浆吸入钻杆内腔，随后上升至水龙头，经泥浆泵排入沉淀池，沉淀后的循环液继续流入井孔，如此周而复始，形成了反循环的钻进工作。
钻井机融合了现代液压桩工机械新技术和新工艺，主要结构：工程钻井机由主机部分、发电机组、液压系统、真空系统、起重设备六部分组成。
我公司生产的钻井机主要性能参数达到了国内同类产品先进水平，保证整机的可靠性。
下面给大家简要介绍一下钻井机的旋转系统和钻井的循环系统。
钻井机的系统分为很多种。
一、钻井机旋转系统设备和相关工具主要是用于是钻井机转动井中钻具，从而带动钻井机的钻头破碎岩石。
主要由钻井机转盘、水龙头、顶部驱动钻井机钻井装置、钻井机钻杆柱及钻头组成。
同时，钻井机钻杆柱和钻头也起着循环高压钻井液的作用。
钻井机转盘和顶驱设备是旋转系统的核心，钻机的三大工作机组的核心。
二、钻井机循环系统设备及工具主要作用是强迫钻井机钻井液的循环，及时清洗井底、携带岩屑、维护井壁以及向螺杆钻具、涡轮钻具提供高压动力液。
主要由钻井机钻井泵、地面钻井机压管汇、钻井机钻井液固控设备和调配装置等组成钻井机钻井泵是循环系统的核心，钻井机钻机的三大工作机之一。
不间断钻井循环系统
不间断钻井循环系统
刘文通
不间断钻井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不间断连续循环状态。
保持钻井液的连续循环，这样可以消除接单根而需要停止或开始循环钻井液时的压力波动，保持井眼压力稳定，降低井眼坍塌和卡钻事故的概率，是实现井筒压力波动控制的有效途径之一。
⑴不间断循环系统（CCS）组成
整套装置主要由不间断循环连接器（连接器）、高压泥浆分流及输送装置、加长或耐磨接头、顶驱连接工具，控制系统和液压动力系统组成。
CCS系统也有自己的管子装卸臂可以把钻柱移至连接器上部、井的中心位置，还有独立的旋扣器和扭矩活塞来控制上扣过程，用顶驱或起重机可以把系统移至和搬离钻台。
⑵连续循环系统的工作原理
连续循环系统的核心是连续循环连接器（coupler）。
由铁钻工、强行下入工具、旋扣器、动力卡瓦、防喷器、泥浆管汇和井架工组成。
连接器是位于转盘上面的一个的高压室，可完成上卸扣工作，在连接过程中，保持泥浆循环，连接时钻井液流入连接器，这样可以平衡钻柱周围的压力，当压力平衡时，卸开连接，工具接头连接销退出，从下部分提出。
密封装置关闭，上部压力腔卸压，撤掉工具接头连接销，上部压力室内的钻井液返回泥浆池，在整个过程中连接器的下部分保持连续循环，把泥浆循环到井下。
新的立根进入上部压力腔，密封压力腔，循环系统出来的钻井液给压力腔加压。
一旦两个压力腔的压力达到平衡，打开分隔密封，钻柱立根下入进行连接，连接一完成，立刻卸压，进行密封，继续钻进。
钻机的循环系统 PPT课件
本节课学习的内容
1.往复泵的基本构成和工作原理（重点） 2.往复泵的分类 3.活塞的运动规律 4.往复泵的流量 5.往复泵流量不均匀的危害及解决方案
4.2 往复泵的流量
一、活塞的运动规律
若往复泵的动力端不同，则活塞的运动规律也不同。 石油矿场用往复泵的动力端大多采用曲柄连杆机构。如 图4-3所示。现以此为例来分析活塞的运动规律。
钻机的循环系统包括：钻井泵、钻井液池、钻井液槽(罐)、地 面管汇、钻井液净化设备、钻井液调配设备。 钻井泵是钻机循环系统的核心设备，是循环系统的工作机。 目前国内外石油钻机中采用的钻井泵都是往复式液压泵。习惯 上也把钻井泵称为往复泵。钻机循环系统采用往复泵，就是为 整套钻机提供高压钻井液。 往复泵在石油矿场上应用非常广泛。它常常用于高压下输送高 粘度、大密度和高含砂量的液体，而流量相对较小。例如：钻 井泵、固井泵(也叫水泥泵)、压裂泵、注水泵、采油泵等都是在 石油矿场常用的往复泵。 与叶片泵、离心泵等相比，往复泵具有较高的工作效率和良好 的运行性能。
二、往复泵的分类
（2）双作用泵：如图4－2所示，活塞的两面均为工作面。液缸被 活塞分成两个工作室，无活塞杆的为前工作室，有活塞杆的为后工 作室，每个室都有吸入和排出阀。活塞往复运动一次，其液缸完成 吸入过程和排出过程各二次。
图4-2 双作用往复泵液缸示意 图
二、往复泵的分类
4.按液缸的布置方式及其相互位置分为: 卧式泵、立式泵、V形泵、星形泵。 5.按传动或驱动方式分为: 机械传动泵、蒸汽驱动泵、液压驱动泵、手动泵。 通常以泵的上述主要特点来区分各种不同类型的泵， 如单缸单作用立式柱塞泵、双缸双作用卧式活塞泵、 三缸单作用柱塞泵等。
动画演示
4.1 概述
一、往复泵的基本组成和工作原理
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连续循13环
上密封腔卸压
空气 清扫
排入泥浆系统
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继续循环泥14浆
松开缓冲器和上半封闸板
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继续循环 15
移走顶驱
精
继续循17环
关闭上半封闸板和缓冲器
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继续循1环8
将泥浆冲入上腔室
排气
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继续循19环
打开全封闸板
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28
解决的技术问题
• 丝扣油被冲掉 • 刺坏接头螺纹 • 将单根插入CCS • 尽可能减少螺纹的结合力 • 半封闸板的寿命 • 半封闸板的摩擦力 • 装置的固定 • 顶驱与加长保护接头的连接
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试验装置
试验装置的导向架
液压马达和使得内 部钻杆旋转的齿轮
半封闸板
内有钻杆接头 的压力腔
9”NXT型半封闸板 防喷器
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8
往压力腔内灌泥浆
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来自立管 9
钻杆卸扣扭矩
扭矩 液缸
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10
承受泥浆压力产生的力
缓冲器液缸
来自泥浆的 压力
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使泥浆流过立管和不间断循环系统
通过立管 与下腔循 环
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来自立管12
密封以便取开顶驱
9”NXT型半 封闸板防喷 器
始，周期4个月。 • 第四步——现场试验——2002年初开始
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所有费用
• $19，950，000
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不间断循环钻井系统介绍
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1
问题提出
• 停泵接单根存在以下问题
– 环空动态压力降损失 – 循环恢复时井底产生压力波动 – 泥浆温度升高 – 欠平衡钻井时天然气流不会中断 – 大位移钻井岩屑会沉在井眼下侧
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2
VARCO 不间断循环钻井系统
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3
目标
• 开发一个在整个钻井期间，主要是上、卸 钻杆期间内，保证泥浆不间断循环的系统 （CCS）
CCS的优点
• 接近平衡的循环状况（减少波动和抽吸作用） • 不间断钻屑的排出 • 不间断的当量钻井液密度（ECD）控制 • 更加均匀钻井液处理周期 • 允许在孔隙压力/压裂梯度差值较小的情况下进行
作业 • 低钻井液成本 • 提高总的机械钻速 • 大大减少卡钻事故
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需要的设备
• 顶驱 • 动力卡瓦 • 井架净空减少18英尺
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继续循20环
上扣
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继续循21环
放掉密封腔中的泥浆
排入泥浆系统
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继续循22环
松开所有的闸板和缓冲器 开始钻进
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继续循23环
不间断循环钻井系统主体——卸开状态
缓冲器
半封闸板
全封闸板
半封闸板
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不间断循环系统主体——接通状态
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缓冲液缸
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试验得到的结果
• 钻杆丝扣油问题 • 螺纹刺坏问题 • 将接头放入CCS问题 • 螺纹的啮合力 • 半封闸板寿命 • 半封闸板的摩擦力
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工作计划（JIP）
• 第一步——系统初步设计——已经完成 • 第二步——详细设计——01年5月1日开始，
设计周期5月 • 第三步——制造和测试——01年9月1日开
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4
讨论
• 设计过程 • CCS制图及动画制作 • CCS的优点 • 需要解决的技术问题 • 试验装置 • 工作计划
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5
做什么 怎么做
• 为了在上、卸扣操作期间保持循环需要做 什么、怎么做？
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压力腔
有泥浆循环的 情况下，上、 卸接头
顶驱短节
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钻柱的母扣端
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密封压力腔