循环井管道改造（循环井管道改造方案）

大家好！今天让俊星环保来大家介绍下关于循环井管道改造（循环井管道改造方案）的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。

文章目录列表:

• 把管道深入水井循环可以制冷吗
• 超深井井下的温度、压力梯度预测及其对现有技术的挑战
• 通井规下后需要循环吗
• 万米超深孔与连续循环钻井技术

把管道深入水井循环可以制冷吗

把管道深入水井循环是否可以制冷要看季节。
夏季时把管道深入水井循环可以制冷，冬季时深井水一般比气温高，这时候把管道深入水井循环是不能制冷，只能制热。
地下水空调又被称为水冷式空调，使用地下水做为循环，地下米左右的水温通常是度左右，夏天里用水泵把水抽上来，经过室内的风机盘管来达到制冷目的，回水经管道流回地下。冬天这样循环可以达到制热目的。

超深井井下的温度、压力梯度预测及其对现有技术的挑战

1.3.1 超深井井下的温度、压力梯度预测

（1）超深井井下的温度梯度预测

在年5月日北京会议上，谢文卫曾代表勘探所提出项目总体技术指标：目标井深m；最高井温℃。这个最高井温可能是按地温梯度3℃/m估算出来的，但这么高的温度对于电子类检测仪表而言却是“致命的”。

钻进过程中井下参数的检测条件是，检测井下温度和环空压力时必须停止冲洗液循环，检测钻孔顶角、方位角和工具面向角时必须停止钻杆柱回转，而为了精确测量角度也必须暂停冲洗液循环（以防钻杆柱振动影响检测精度）。因此，在保持循环和停泵条件下井温将达到多少度，将是本专题的重要先决条件。

下面基于热传导理论，结合超深井具体情况对井下温度分布情况进行分析。

孔内传热模型如图1.1所示。钻井液从井口进入钻杆柱时的温度低于钻杆温度和环空温度，所以钻柱内的钻井液吸收钻杆的热量温度升高，并且随着井深的加深而逐渐升高；钻井液从钻头处进入环空后，吸收井壁的热量使井壁温度降低，当钻井液上返至某一井深，其温度与井壁基本一致温度不再上升，该井深称为等温深度h；当钻井液上返至等温深度h以上，钻井液的温度高于地温，井壁从钻井液中吸收热量，钻井液温度降低而井壁温度升高。井深大于h后的热传导过程如图1.2所示，井深小于h时的热传导过程如图1.3所示。

图1.1 孔内泥浆对流传热模型

图1.2 井深大于h后的温度传导过程

图1.3 井深小于h时的时温度传导过程

钻井液与井壁的温度分布受井深、钻井液及围岩的热导率、钻井液泵量、入口温度以及围岩温度梯度等多种因素影响。计算机仿真得出的不同孔深处钻杆内和环空泥浆温度曲线如图1.4（泵量为L/s）、图1.5（泵量为L/s），其结果与张培丰、乌效鸣课题组的模拟结果类似。

图1.4 泵量为L/s时不同孔深处钻杆内和环空泥浆温度的分布

可以看出，泥浆流量变化对井内泥浆的温度影响很大。当泵量L/s，泥浆入口温度℃时，钻杆柱内泥浆最高温度为℃，环空泥浆最高温度℃（孔深m处），出口温度为℃；当泵量L/s，泥浆入口温度℃时，钻杆柱内泥浆最高温度℃，环空泥浆最高温度℃（孔深m处），出口温度℃。所以，增大泵量将使钻杆柱内温度降低，而使泥浆出口温度升高。

图1.5 泵量为L/s时不同孔深处钻杆内和环空泥浆温度的分布

图1.4、图1.5还表明，环空泥浆温度并非在井底达最高，而是离井底一定深度的位置达最高，这段距离随泥浆流速的增大而增大（对于m的钻孔约在～m孔段）。

（2）超深井井下的压力梯度预测

在年5月日北京会议上，勘探所提出的项目总体技术指标中没有井底压力指标。井下的压力梯度应符合随深度变化的线性规律，按静水柱压力估算（设泥浆密度1.g/cm³）m井底应达MPa左右。如果说井底的高温影响还可以通过冲洗液循环来缓解，那么井底高压的问题则对检测技术及其仪器又将是一个严重的挑战。

1.3.2 超深井井下高温、高压环境对现有数据采集技术的挑战

（1）井下高温环境对现有数据采集技术的挑战

Kutasov曾在采集美国密西西比地区大量随钻钻井液循环温度资料的基础上，对处于环空任一点稳定后的循环钻井液温度（T_m）进行了研究，并得出该地区钻井液循环温度的经验公式：

科学超深井钻探技术方案预研究专题成果报告（下册）

式中：T_m为任一点稳定后的钻井液循环温度，℃；h 为计算点井深，m；H为井的总垂直深度，m。

假如我国实施m科学超深井钻探，设地温梯度为3℃／m，井底地层温度为℃。如果按式（1.1）计算，则井底循环钻井液温度为.℃。但是，目前在国内外还查不到能工作于℃以上环境的电子式随钻测井仪器。这也正是前苏联在世纪～年代专为СГ-3超深井研制结构复杂的机械式测斜仪的原因（当然在 世纪的今天，完全没有必要放弃电子仪表而重返机械仪表）。

美国斯伦贝谢（Schlumberger）、哈里波顿（Halliburton）公司的MWD为℃和℃；俄罗斯公司的为～℃；我国中天启明石油技术有限公司（仿美国哈里波顿）的为℃，北京海蓝科技开发公司和中石油钻井研究院的为℃。另外，美国应用物理系统股份有限公司最近推出的定向短节（Φ×）最高工作温度为℃（图1.6）。它们承受高温的上限都与我们所预测的.℃差距很大。

图1.6 美国应用物理股份有限公司的定向短节

（2）井下高压环境对现有数据采集技术的挑战

如果按静水柱压力估算（设泥浆密度1.g/cm³）m井底压力为MPa左右。美国、俄罗斯和我国生产的MWD中最高耐压能力为MPa，还没有能承受如此高压的仪器可选。只能等待耐压能力更高的仪器诞生，或者请生产厂家对现有仪器的密封性能和内外管承压能力加以改造。

1.3.3 超深井的超远传输距离对现有数据传输技术的挑战

我们可选的仪器及其传输技术除了温度、压力制约外，还有传输距离的制约。目前国内外的钻井实践证明，最为成熟的泥浆脉冲式传输技术可靠的最大传输井深为m；电磁波式MWD可靠的最大传输井深为m。也就是说，在m之后的钻进数据传输问题将是我们必须面对的又一难题和挑战。

通井规下后需要循环吗

通井规下后需要进行井口循环，以确保井内的钻井液能够充分循环，达到清洗井眼、冷却钻头、控制井压等目的。具体的循环方式和循环参数需要根据钻井液的性质、井深、井眼直径、钻头类型等因素来确定。一般来说，井口循环需要控制循环速度、循环量、泵压等参数，以确保钻井液能够充分循环，同时避免过高的泵压对井壁造成损伤。在循环过程中，还需要注意监测井内的压力、温度、流量等参数，及时调整循环参数，以确保钻井作业的安全和顺利进行。

万米超深孔与连续循环钻井技术

万米超深孔面临着孔底高温高压工况（m超深孔孔底温度最高可达℃，压力最大可达MPa），由此带来泥浆、孔底动力钻具、井壁稳定性、钻杆柱等一系列难题。连续循环钻井系统是世界钻井界近年来出现的一项新技术和新装备，该技术在接单根时，仍保持钻井液的连续循环，可显著降低钻孔中温度，大大提高上述各项技术的适用性，同时，可有效避免接单根时由于停泵和开泵引起的井底压力波动和岩屑沉降；在整个钻进期间，实现了稳定的当量循环密度和不间断钻屑排出，全面提高了井眼质量和清洁度，可大幅度减少钻井事故，提高钻井作业的安全性与经济性，对万米超深孔钻探施工具有十分重要的意义。

连续循环钻井系统是实现连续循环钻井技术的关键技术，其综合了机、电、液、控制一体化等多学科技术，主要是利用主机腔体总成闸板的开合，形成和控制主机上下密封腔室的连通与隔离，与分流管汇配合，完成密闭腔室内钻井液通道的分流切换，实现在接单根中钻井液的不间断循环；利用动力钳、平衡补偿装置和腔体背钳的协同动作，实现在密封腔室内钻杆的自动上卸扣操作。

3.1.1 国内外研究现状

年，Laurie Ayling首先提出了连续循环钻井（CCD）的概念，即在接单根期间保持钻井液的连续循环，并申请了第一项专利；年，荷兰Shell NAM公司通过定量风险分析得出结论，连续钻井液循环将使非作业钻井时间减半，每口井作业成本可节省万美元；年，连续循环钻井联合工业项目开始运行，该计划由Maris公司管理，并获得了ITF的资助和由Shell、BP、Total、Statoil、BG和ENI组成的“工业技术联合组织”的支持；年，项目选择Varco Shaffer作为设备制造与供应商参与研制。年，BP公司在美国Oklahoma的陆上井对一种连续循环系统样机进行了现场测试并取得了成功，随后开始了工程样机的设计和制造。年，在意大利南部的Agri油田以及埃及海上的PortFouad油田，ENI公司成功实现了连续循环系统的商业化应用。年至年，Statoil公司在北海油田利用连续循环系统钻成了6口井，均取得了巨大的成功。经过近年的发展，目前国外连续循环系统已进入推广应用阶段，在ENI和Statoil公司取得显著成功后，BP、BG和Shell等公司也正在考虑首次使用此项技术。

国内主要是中石油钻井工程研究院自年起跟踪这一技术，并展开研究，经过多年的技术攻关，年4月9日，在中石油钻井工程研究院与渤海钻探钻井技术服务公司联合建成的科学试验井上，该院研发的连续循环钻井系统样机模拟试验过程中，样机基本动作成功实现，但系统的控制精度、可靠性还存在较大问题，样机在关键技术上还需进一步攻关研究。

3.1.2 关键技术

从技术发展的成熟度和现场操作的安全性考虑，研制连续循环系统应该是根据我国万米深孔钻探技术特点，发展具有自主知识产权的连续循环钻井技术。连续循环系统是集机、电、液、控制于一体的先进钻井技术装备，要成功实现国产化目标，首先必须对系统的关键技术展开深入分析和研究。连续循环系统的关键技术及难点主要包括以下几方面。

（1）高压动密封技术

在高压高温泥浆连续循环和钻杆运动（轴向、旋转）工况下，孔口连接系统上半封闸板与钻杆之间会产生相对转动和轴向运动，因此闸板的动密封性能是一个关键问题，目前国外产品在MPa压力下每接～次钻杆就必须更换闸板。

（2）钻杆精确定位与连接技术

钻柱与钻杆接头在不可直接观察的压力腔中完成接、卸操作，钻杆的位置由顶驱上下运动控制，下部钻柱的位置则由卡瓦与连接器共同确定，如何保持钻柱和钻杆的螺纹接头处在一个较为合理的位置，便于螺纹对中，是连续循环动作是否能顺利完成的关键，也是系统提高效率的关键。

（3）钻杆连接螺纹与杆体保护技术

钻杆本体保护。在上卸扣过程中，极易造成钻杆本体损伤；尤其是动力卡瓦部分，既要承受钻柱的重量，又要提供足够的上卸扣扭矩，使钻杆本体与卡瓦牙板之间的受力状态非常复杂，极易引起钻杆打滑并损伤本体，甚至导致钻柱滑脱掉入井内。

钻杆接头的对接和旋扣均在密封腔内进行，操作人员无法直接观测到腔内情况，同时腔内的高压钻井液使接头螺纹承受很大的上顶力作用，如果操作不当，极易造成螺纹损伤，因此在接头对接和旋扣时，必须利用强行起下装置平衡钻井液上顶力作用，使螺纹啮合面上的接触力保持合适值；另外螺纹润滑脂必须具有防冲刷能力，避免接头螺纹发生粘扣。

（4）泥浆切换分流技术

泥浆分流控制的关键是保证循环压力稳定、无扰动，由于立管与旁通管道之间存在压力差异，因此直接切换容易引起泥浆循环压力的不稳定，同时高压泥浆也会对阀件产生冲刷和冲击作用。因此，在切换前，必须先对低压一侧管道进行充填增压，消除立管与旁通管道之间的压力差异，这样不仅可以保持泥浆循环压力稳定，同时也消除了对阀件的不利影响，可有效提高阀件使用寿命。

3.1.3 研究内容与简单方案

实现连续循环钻井技术的主要装置是连续循环钻井系统，连续循环系统控制较为复杂，安全可靠性要求高，在研制过程中必须针对高压动密封技术、钻杆精确定位与连接技术、钻杆连接螺纹与杆体保护技术、泥浆切换分流技术等关键技术进行深入分析和研究。

课题的研究可在充分调研国内外研究现状的基础上，比较分析典型的连续循环系统的结构，确定项目需开发的连续循环钻井系统主要由泥浆连接器、分流管汇装置、钻杆接卸机械手、控制系统、动力系统等部分组成。

（1）研究内容

主要研究内容如下：①国内外泥浆连续循环技术情报调研与分析；②泥浆连续循环控制流程制定；③泥浆连续循环系统实施方案（包括泥浆连接器、分流管汇装置、钻杆接卸机械手、控制系统、动力系统等）；④关键部件仿真分析研究；⑤样机的总体设计与各部分设计研究；⑥样机的制造与加工；⑦样机室内实验研究与现场实验研究；⑧连续循环配套钻探工艺技术与优化技术研究。

参考设计参数为：工作压力≤MPa，钻杆外径，最大扭矩9kN· m，泥浆流量≤gpm（.7L/s）。

（2）研究方案

泥浆连接器可由3个类似防喷器的结构组成，每个结构体内部各带有一个密封板，其中下结构体中的是反向密封闸板，中间的是盲板。最上部和下部的结构体中带有旁通和阀门，并连接分流管汇装置，作为接单根时充压、卸压和保持钻井液循环的通路；钻杆接卸机械手具有旋扣、紧扣及卸扣功能，同时在强行起下装置的驱动下能够上下移动，并带有动力卡瓦用于承受钻柱悬重，并提供上卸扣反扭矩；控制系统则为系统各执行部分提供动作驱动力与驱动指令，动力系统主要为液压站，提供驱动动力源。

针对泥浆联接器与分流管汇装置的研究可在三重闸板防喷器基本结构的基础上，进行技术的改造，增加泥浆分流通道，并注重局部细节设计，新材料选型等解决高压动密封技术难题，设计新型压力防冲击结构设计，解决泥浆分流切换的扰动难题。钻杆接卸机械手部分则通过优选控制元件、改进控制算法，保证钻杆与钻柱的精确定位、对中与连接；通过改善卡瓦牙板接触条件与材料，改进螺纹润滑密封，减少螺纹和杆体的伤害。动力系统采用液压驱动，模块化设计，并将手动与自动技术相结合，提高操作便利与可靠性。控制系统的逻辑控制信号主要是压力和位置检测，其中压力检测包括密封腔压力立管压力以及各执行机构工作压力等，而位置检测则是指闸板开合、泥浆阀开合、钻杆接头位置以及各执行机构动作位置等，通过冗余设计，确保逻辑控制信号的准确性和可靠性。

3.1.4 研究计划

课题研究努力争取多方面支持，特别是争取国家或行业科研立项支持，计划用5年时间完成连续循环钻井技术国内外情报调研分析、总体技术实施方案、关键技术与技术难点攻关，样机加工制造与装配、现场实验与优化等工作，通过连续攻关，开发出具有我国自主知识产权的、适应万米超深孔的连续循环钻井技术，并达到现场中试使用要求。

年1月～年6月，完成连续循环钻井系统的国内外情报调研，对比分析，提出连续循环系统开发的基本思路；

年7月～年月，完成连循环钻井控制流程制定，连续循环钻井系统总体方案初步设计，并完成部分关键子系统设计方案初步研究；

年1月～年月，完成连续循环钻井系统总体设计详细方案，各部分（泥浆连接器、分流管汇装置、钻杆接卸机械手、控制系统、动力系统）详细设计方案（初稿），各关键问题、难点问题（高压动密封技术、钻杆精确定位与连接技术、钻杆连接螺纹与杆体保护技术、泥浆切换分流技术等）详细解决方案（初稿），完成连续循环系统总图、各部分图纸、计算等初稿；

年1月～年6月，完成连续循环钻井系统关键部分的仿真分析研究，完成连续循环钻井系统总体设计方案（实施稿），完成各分部分设计方案（实施稿），完成并通过总体方案和分部分方案相关的图纸、计算书（实施稿）；

年6月～年月，完成连续循环钻井系统样机的加工，完成连续循环系统的室内实验方案设计，完成连续循环系统现场实验方案设计。

年1月～年月，完成连续循环钻井技术相关室内实验与现场实验研究，总结问题，提出新的优化和解决方案，完成连续循环配套钻探工艺研究；

年1月～年月，根据优化方案进行整改，并结合多次实验，实现研究目标，撰写总结报告。

以上就是俊星环保对于循环井管道改造（循环井管道改造方案）问题和相关问题的解答了，循环井管道改造（循环井管道改造方案）的问题希望对你有用！