井下超高压泵在射流辅助钻井中的应用.pdf

普資民htp:/iwwww.cqvip.com
钻井工艺技术
国外井皮术
井下超高压泵在射流
2辅助信井中的应用下う单
S.D. Yeenhuixer等著
张試译
/eer, SD
李根生摘校
引言
所示。泵安装在井下紧靠钻头的上面,通过
柱用正常流量泵入井下泵,钴机的泵压要比通
射流輔助骷井的目的是提高在较深油气常高出10.5~14MPa。井下泵可将7%的流体
井中的机械钻速,这些深井中的岩石较硬,难增压至210MPa,超高压流体通过自己的导管
以钴进。提高机械钴速可以缩短钻井周期,流过钴头接头和鈷头,到达钻头上一个加长喷
少钻井成本。
嘴。其余大部分流体由钻头的常规喷嘴喷出。
在20世纪70年代初, Maurer(1973)和井下泵是一种往复式双端引出,增压型正位移
Fair(1981)人就证明了应用压力为105MPa高压泵。圏为是水力驱动,它在井下輪入水马
的射流技术来提高机械钴速的潜在优势。他们力和泵出口的输出水马力之间的能量转换系
在佛罗里达和得克萨斯的试验说明:利用高压数高达70%
喷射钴井的机械钻速是常规钴井的1.2~2,9设计上的难点包括在小流道上用网门来
倍。 Maurer和Fair两人用的都是不带机械切控制大排量的钻井泥浆,而且无冲蚀和无陋门
削齿的喷射钻头,需要将整个泥浆增压。这就粘着;在高压和高循环速率下钻井液的动密
要求极高的动力,提供2800~11200水马力,封;所有元件组装在铤内能有效.工作而无冲
而且带来了可靠性和安全问题
蚀、且压力损失小;足够的强度以承受井底的
在20世纪80年代末和90年代初,Flow-高温和振动。
Dil公司开发了一种超高压(压力达到
238MPa)射流辅助钻井系统,在地面用600马
室内试验
力的泵将3升/秒的泥浆加压,通过特殊的双
最初的并下泵可行性研究主要是对两个
导管钻柱引导至钻头,从而使具有秀高喷射速关键部分的初步设计和室内试验,这两个关键
度的骷井泥浆直接作用在井底以辅助钻头的部分是超高压动态/柱塞密封组合和四方向流
机械作用。这套系统要求有独立的地面高压管量主控。在实验室内,泥浆温度为250F时、
汇、立管、方钻杆、水龙带、双通道旋转接头和超高压柱塞可持续300~700小时,超高压密
双通道钻杅。尽管这套技术能提高机械鲇速,封可持续45小时。在很高的钴井液排量条件
减少了钻井时间,其可行性和机械可性方面下,阀门操作良好、没有发生明显的磨损、冲蚀
的问题已经解决,但是高昂的成本限制了该系和粘着现象,更进一步的实验表明,第一代样
统的商业应用。
机整机是可行的。
1993年后期 Flow Dril公可和天然气研究第一代样机是为84"井眼设计的,用于
院(GRI)开始了一项大腮的用于射流辅助破更大尺す井眼的井下泵更容易开发和论证。第
岩的井下高压泵的三年研究计划
代样机的主要参数见表1。
使用井下泵的射流辅助钻井系统如图
作为第一代工作样机,超高压泵的实验模
普資民htp:/iwwww.cqvip.com
国外蛄井技术
第十二卷1997年第1期
验模型的主要问题是黁损、冲蚀以及钻井泥浆
低浆
常并下
钻具组合
的粘着。其单独运行时间达85小时、单独部分
的超高压密封也达47小时。
随着模型实验完成,一台供井下试验的井
下泵样机就倒造好了。下ー步工作就是反复进
井下築
行实验室改进和井下实验以取得最终的设计
方案。
接头
现场井下试验
改型钻头
1995年,用第一代样机共进行了五口井
低压
高压射流
的现场试验。这些試验的主要目的是:(1)确定
井底振动和温度是否是最主要的影响因素
图1井下泵射流辅助钻井系统示意图
(2)确定设计的强度和缺陷;(3)评估动态磨损
和组成部件的可靠性。
表1井下泵参数
过联接NC50
第1代样机1第2代样机
井眠直径
泵室长度,m<殴
1メ3
L NCSO
井下系最大外径,in
面积比
OD ID
大冲,冲/分
115
115
最大搶出压力,MPa
240
最大流量,1/s
平均效率,み
表2第一代祥机现场试監参数
?起出
地面泥浆非下
号深度度
钻压1转速
泵压密度泉压
rpm MPA,g/m?MPa
FEー17312251B9-17800~152.?1.041200
PE-2189194222245~5512.?1.361165
7ー58'6-141
E-31463!1865231~-24955-65123.4潰水1207
-41503|151424555~7213.4清水:207
1204812155
23.4
钻头短节1'10-4
FE-54681547198
80123.41.121200
8-”钻头
5471623
23,4
图2第一代样现场试验井下钻具组合
第一代井下泵的试验装置如图2所示。装
型在室肉进行了系统测试。模型在试验室经过
置总长12mn,位于裝置顶端的过滤接头是一个
多次运行累计可达112小时,每个组成部分的
运行时间都被记录下来,其中组成控制板的几
粗筛,用来阻止管垢、砂砾及其他碎片流到下
面的钻柱内。浮箍是第一次试验后加上去的,
个特殊设计的部件达到或超过了40小时。实
当时将井下泵的泵室拆开后发现有3/8”大小