连续流短节新设计
时间:2014-12-22 13:59
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连续流短节通过上下移动内套筒移动球阀到指定的位置,短节有一个与内套筒紧贴的矩形窗口,附着一个从压板大钳伸出的指状针,指状针上推内套筒,打开侧流口,自动转动球阀至关闭位置,在球阀关闭之前侧流口处于完全打开,这是一种安全防范措施,防止泥浆泵一侧的压力过大,导致泥浆泵憋泵,出现零流量。
室内试验和现场试验表明,新的设计和经过验证的操作方法可以在控压钻井作业时保持一个恒定的井底压力;关键组件包括:一个内套筒、一个球阀和一个内径孔,在正常钻井模式下,如果需要,可以不受限制地允许有线干预;球阀在短节内被完全隐藏,在正常钻井模式下,套筒处于下方的位置,以盖住侧流口,球阀处于打开的位置,侧流口以下和以上的双密封可以阻止液体向外泄漏,或防止在环空压力较高的情况下可能出现从外向内的液体侵入。
切换液流回到顶驱,内套筒被向下推动,将短节置于正常的钻进模式,内套筒的设计是一个压力平衡,防止内套筒自身由于短节的内压或较高的环空外压使其向上或向下滑动,这种设计的特点是防止短节内的钻井液漏入环空,或者钻井液从井下环空进入短节。
压板大钳包括一个侧流管总成和一个悬挂装置,侧流管的尾端有一个用于连接泥浆软管的连接端,另一端有一个三段式压板,用于连接连续流短节,主压板被固定,其它两个压板包裹着连续流短节,手工将压板锁定在一起。当压板大钳被拉到连续流短节上面时,管子总成的前端插进短节的侧流口,指状针穿过矩形窗口贴住内套筒,这样设计的短节是在侧流管与侧流口成一线时,指状针会自动落入内套筒上的一个凹槽中,侧流管的中部也有一个手工操作的球阀,设计的目的是在每次从短节上卸开连续流压板大钳时防止被困的钻井液溢出到钻台上。
像人工大钳一样,连续流压板大钳悬挂在井架上,从操作的角度来看,钻台上工人装卸连续流压板大钳和打开或关闭侧流管泥浆保护阀的作业活动受到了限制,压板大钳的升降是靠液压缸的作用来完成的,这种方式符合人体工程学,给工人的操作带来很大益处。操作期间,可编程控制器接管操作,远程控制液流从顶驱到侧流管或液流返回到顶驱所有步骤的液流切换,为了进一步确保安全,设备处于高压状态下作业人员不需要呆在钻台上。
除了连续流短节和压板大钳外,该系统还包括一个管汇滑道、两个液压动力装置和一个人机界面控制系统,每一根钻杆立柱需要一个连续流短节,在将立柱排回井架前短节应该事先安装好,整个系统采用模块化设计,这样一个系统配置可以完全按照操作员制定的流回路执行作业,对于具体的钻机,钻台上可安装最少的设备。
研发一种能够处理极端条件下的连续流短节要考虑周全测试,设计和测试程序还必须确保工具操作的可靠性和安全性,将操作风险、停工时间和环境影响降到最低,这样严格的测试过程开发出的可靠耐用的循环系统能够经受超深水井、高温高压储层、狭窄压力窗口和大位移水平段钻井作业的挑战;多型号连续流短节正在开发中,适合各种钻杆尺寸。