泥浆反循环装置在浅层钻井过程中的应用

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[摘 要]本文介绍了在印度尼西亚钻井一开作业过程中，因采用常规的污水泵循环原井内泥浆存在多个受限条件，而现场根据实际需要自制的泥浆反循环装置取代污水泵的工作情况，同时对该循环装置的结构、工作原理，优缺点进行了详细的阐述。

[关键词]一开作业 反循环 装置

中图分类号：TH896 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0223-01

河南油田印尼公司HNPI-2钻井队在印度尼西亚钻井作业施工过程中，本着不断摸索，不断学习完善的钻研精神，克服了在生产过程中遇到的种种困难，确保了生产的顺利进行。方井泥浆反循环装置就是在这个过程中结合当地环保要求及生产实际加工出来的。

在印度尼西亚苏拉威西岛钻井施工作业现场，甲方石油公司要求现场在一开钻井过程中钻井液循环不走地面循环，采用污水泵把方井中的泥浆抽到架空槽至振动筛建立循环。这样在实际工作过程中就存在很多缺陷：

1、污水泵排污能力差，大量的泥沙不能有效排出方井，随着泥沙越积越多，泥沙会把污水泵掩埋，导致污水泵内部因被泥沙长时间堵塞造成电机过载而经常烧毁电机线圈。

2、污水泵流量大小不易控制，若排量过小，不能及时把方井中的钻井液排出，导致钻井液从方井中溢出；污水泵排量大，在方井内，污水泵排出的钻井液速度超出从井底返出的钻井液速度，这样造成污水泵运转一段时间后容易能把方井内钻井液抽干，导致方井内钻井液过少，污水泵空载运转，污水泵电机线圈容易烧坏。

3、采用污水泵作业过程中，需要2-3个人守护方井口，方井内泥沙过多要及时清理，同时监护方井内液面情况，查看污水泵工作情况（电机线圈有没有被烧，污水泵有没有被堵等）此项工作费时、费力是一项非常头痛的工作。

针对以上情况，为了最大程度的满足生产需要，我们根据现场实际情况加工了方井泥浆反循环装置。如下图1所示。

结构说明：

该装置由粗细不同的两根管子组成，细管为长210公分（以方井深度为准，确保带由任的弯接头露出方井面）的2-7/8英寸油管，上部顶端焊有弯接头带由任（便于与泥浆泵回水管线相连），粗管为5英寸钻杆，上部顶端焊有长70公分由7英寸套管加工而成的弯接头（长度以能够插入架空槽合适长度为准，7英寸套管的内径比5英寸钻杆内径粗，这样就降低了钻井液进入架空槽的流速和冲击力），把5英寸钻杆下端圆环面用气割割去一半（长为15公分），并在5英寸钻杆距下顶端面20公分长的钻杆圆环面上开一定数量的小孔（工作时增加进水量，又能起到过滤的作用）。把2-7/8油管下端 弯曲并插入5英寸钻杆内20公分，并使两者焊接在一起。

河南油田印尼公司HNPI-2钻井队自制的方井泥浆反循环装置结构图

工作原理：

把该装置放入方井内，2-7/8油管上端带由壬的弯接头能露出圆井面，并使其与一台单独的泥浆泵回水管线相连。5英寸钻杆上端带7英寸套管的弯接头插入泥浆架空槽内。工作时确保该装置的下端（5英寸钻杆下端面与2-7/8油管下端面）在圆井底部，并被钻井液封盖。工作时，启动泥浆泵，这时从泥浆泵出来的钻井液经回水地面管线进入2-7/8油管，该油管下端又插入5英寸钻杆内，泥浆经油管进入钻杆然后进入架空槽经震动筛建立循环。在循环的过程中，由于2-7/8油管内径较细，从泥浆泵出来的泥浆经过经2-7/8油管时流速增加，在5英寸钻杆内2-7/8油管出口处形成一定的喷射力，在5英寸钻杆与2-7/8油管相连接的下端面，因二者粗细不同，且5英寸钻杆底端被割去一个半环面，另一半环面上开有适当数量的小孔，所以圆井内钻井液就会经该间隙和小孔进入5英寸钻杆内，这样在大气压力的作用下，方井内钻井液就会随着在该反循环装置内建立的循环被抽吸上来经钻杆进入架空槽。

操作控制：

在实际工作中司钻只需在司钻房内通过操作柴油机转速调节泵冲的大小，便可调节该循环装置抽吸泥浆的速度，这样就能保证根据生产需要通过调节泵冲建立循环平衡，使方井中的液面保持一定的高度。

优点及不足：

1、 该循环装置与常规用污水泵相比优点具体表现在：

A、排污能力强，钻井液吸入口不易堵塞。5英寸钻杆内径与2-7/8油管外径之间的缝隙大小保证了其携带泥沙颗粒的最大直径，如果钻井速度快，沙石多，或者钻遇粘土层，泥浆中含有大块泥巴，可适当调整二者间隙（通过把5英寸钻杆换成7英寸套管等，但要保证吸入泥浆的间隙口不能太大，超过一定限制将影响泥浆的循环能力），这样可以保证及时把从井底携带上来的泥沙从方井内排出，从而为提高钻速、减少卡钻事故的发生创造更有利的条件。

B、易于操作控制，司钻只需在司钻房内通过调节柴油机转速改变泵冲既能调节该装置的排污能力，直至建立循环平衡，减少人工成本和劳动强度。

C、该装置在工作中安全可靠，即使该循环装置钻井液吸入口堵塞，不会对设备、人身安全造成任何危害，如果钻井液吸入口堵塞时容易检查和排除。

2、该装置在工作中存在的不足具体为：

A、该循环装置在工作中需要单独启动一立的泥浆泵，并需要一台单独的柴油机提供动力，这样对设备配置要求较高。

B、方井口平面至架空槽口距离不能太大，太大液柱在5英寸钻杆内形成的压强随之增大，对循环动力造成一定影响；同时保证该装置的粗管（由井口至架空槽）内径不能太大，太大进入粗管内的液柱越多，单位长度内的体积增大，重量增大同样给循环动力带来一定影响。

结论：，河南油田印尼公司HNPI-2钻井队在印尼钻井作业一开钻井作业过程中，已经连续多次使用该方井泥浆反循环装置，经多次使用证明该装置在工作中的安全可靠、方便实效。

改进建议

1、加强流体力学研究分析，了解泥浆循环过程特性，加强泥浆循环过程中流量控制。

2、针对不同钻井区块，不同钻机类型，加大该装置推广应用范围和频次，进一步使该装置标准化、规范化。

参考文献

[1] 《钻井手册》.中国石化出版社.