表2-3-2 新型多級(jí)節(jié)流管匯的合理流動(dòng)通道
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序號(hào) | 級(jí)數(shù) | 節(jié)流閥 | 流動(dòng)通道 | 備注 |
1 | 一級(jí)節(jié)流 | J4b | J0-J6a-J7a-J7c-J4b-J7d-J10b | 正常情況 |
2 | J1 | J0-J6a-J5d-J5C-J2a-J1-J5a-J8b-J10a-J1Ob | 備用 |
3 | 二級(jí)節(jié)流 | J4a J4b | J0-J3a-J4a-J3b-J7C-J4b-J7d-J10b | 正常情況 |
4 | G2 J1 | JO-J2b-G2-J2a-J1-J5a-J8b-J0a-J10b | ? 備用 ? |
5 | 三級(jí)節(jié)流 | G2 J1 J4b | J0-J2b-G2-J2a-J1-J5b-J5d-J7a-J7C-J4b-J7d-J10b | ? |
6 | 放噴 | 無(wú) | J0-J6a-J6b-J9 | ? |
??? c. 多級(jí)節(jié)流管匯在壓井作業(yè)中節(jié)流級(jí)數(shù)的選擇
??? 節(jié)流級(jí)數(shù)的選擇應(yīng)當(dāng)保證壓井作業(yè)的安全(主要是閥門(mén)的安全)，同時(shí)又要便于調(diào)節(jié)壓力，滿足套壓變化規(guī)律。據(jù)此應(yīng)遵循以下原則：壓井時(shí)，額定工作壓力105MPa的節(jié)流閥一般在70MPa左右可以實(shí)現(xiàn)正常有效工作，超過(guò)此壓力則有可能出現(xiàn)閥桿斷裂、閥板刺壞等情況，引發(fā)溢流、井涌、井噴事故。由此，對(duì)節(jié)流閥而言，其承壓能力要保證在額定工作壓力的60%～70%以內(nèi)；流動(dòng)通道中的第一個(gè)固定節(jié)流閥和第二個(gè)液動(dòng)節(jié)流閥按60%和40%進(jìn)行節(jié)流壓力分配，調(diào)節(jié)液動(dòng)節(jié)流閥時(shí)壓力變化比較敏感。
??? 在一級(jí)節(jié)流情況下，采用的節(jié)流閥J4b和J1都是液動(dòng)節(jié)流閥，其額定工作壓力都是70MPa。按設(shè)計(jì)要求，其允許的套壓必須滿足：p套＜70×(60%～70%)=40～50MPa。
??? 由上述可知，套壓小于50MPa可采用一級(jí)節(jié)流；套壓在50～105MPa時(shí)，可二級(jí)或三級(jí)節(jié)流；套壓高于105MPa則需要通過(guò)三級(jí)或更多級(jí)節(jié)流控制。
??? 在三級(jí)節(jié)流情況下，流動(dòng)通道將分別經(jīng)過(guò)固定節(jié)流閥G2、液動(dòng)節(jié)流閥J1以及液動(dòng)節(jié)流閥J4b，其額定工作壓力分別為105MPa、70MPa、70MPa。由此可以推出，三級(jí)節(jié)流套壓不能超過(guò)160MPa。
? ??d. 多級(jí)節(jié)流系統(tǒng)操作
? ??根據(jù)壓井節(jié)流操作規(guī)程，并參考常規(guī)節(jié)流管匯閥門(mén)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換順序，多級(jí)節(jié)流管匯在實(shí)現(xiàn)流動(dòng)通道的轉(zhuǎn)換時(shí)，閥門(mén)開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換原則為：先執(zhí)行由關(guān)到開(kāi)，再執(zhí)行由開(kāi)到關(guān)；執(zhí)行由關(guān)到開(kāi)時(shí)，由遠(yuǎn)而近；執(zhí)行由開(kāi)到關(guān)時(shí)，由近而遠(yuǎn)。閥門(mén)編號(hào)越靠后越遠(yuǎn)，越靠前越近。
為了便于操作，新型多級(jí)節(jié)流管匯在不同流動(dòng)通道時(shí)閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)見(jiàn)表2-3-3。
表2-3-3 新型多級(jí)節(jié)流管匯閥門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)表
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閥門(mén)編號(hào) | 閥門(mén)類(lèi)型 | 規(guī)格 | 一級(jí)節(jié)流(備用) | 一級(jí)節(jié)流(正常情況) | 二級(jí)節(jié)流(備用) | 二級(jí)節(jié)流(正常情況) | 三級(jí)節(jié)流 | 放噴 |
J0 | 手動(dòng)平板閥 | 105 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) |
J1 | 液動(dòng)節(jié)流閥 | 70 | 開(kāi)(1/4) | 關(guān) | 開(kāi)(1/4) | 開(kāi)(1/4) | 開(kāi)(1/4) | 關(guān) |
J2a | 液動(dòng)平板閥 | 70 | 開(kāi) | 開(kāi) | 關(guān) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) |
J2b | 液動(dòng)平板閥 | 105 | 關(guān) | 關(guān) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 關(guān) |
G2 | 固定節(jié)流閥 | 105 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) |
J3a | 手動(dòng)平板閥 | 105 | 開(kāi) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) |
J3b | 手動(dòng)平板閥 | 70 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) |
J7c | 液動(dòng)平板閥 | 70 | 關(guān) | 開(kāi) | 開(kāi) | 關(guān) | 開(kāi) | 開(kāi) |
J4a | 手動(dòng)節(jié)流閥 | 105 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi)(1/4) | 開(kāi) | 開(kāi) |
J4b | 液動(dòng)節(jié)流閥 | 70 | 開(kāi)(1/4) | 開(kāi)(1/4) | 開(kāi)(1/4) | 開(kāi)(1/4) | 開(kāi)(1/4) | 開(kāi)(1/4) |
J5a | 手動(dòng)平板閥 | 70 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 關(guān) | 開(kāi) |
J5b | 手動(dòng)平板閥 | 70 | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 開(kāi) | 關(guān) |
J5c | 液動(dòng)平板閥 | 70 | 關(guān) | 關(guān) | 開(kāi) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) |
J5d | 手動(dòng)平板閥 | 105 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 關(guān) |
J6a | 手動(dòng)平板閥 | 105 | 關(guān) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 關(guān) | 開(kāi) |
J6b | 液動(dòng)平板閥 | 105 | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 開(kāi) |
J7a | 手動(dòng)平板閥 | 105 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 關(guān) |
J7b | 手動(dòng)平板閥 | 70 | 開(kāi) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) |
J7d | 手動(dòng)平板閥 | 70 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) |
J8a | 手動(dòng)平板閥 | 70 | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) |
J8b | 手動(dòng)平板閥 | 105 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 關(guān) |
J9 | 手動(dòng)平板閥 | 105 | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 關(guān) | 開(kāi) |
J10a | 手動(dòng)平板閥 | 105 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 關(guān) |
J10b | 手動(dòng)平板閥 | 70 | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) | 開(kāi) |
?? (3) 鉆具內(nèi)防噴工具
??? 鉆井過(guò)程中，當(dāng)?shù)貙映鰵夂缶琢鲏撼^(guò)鉆柱內(nèi)流體注入壓力時(shí)，井內(nèi)流體將推動(dòng)鉆柱內(nèi)的流體沿鉆柱水眼上竄，此時(shí)需要使用鉆具內(nèi)仿噴工具。鉆具內(nèi)防噴工具包括上部和下部方鉆桿旋塞閥、鉆具止回閥、鉆具旁通閥和防噴鉆桿。
?? ?1) 方鉆桿上、下旋塞閥
? ??方鉆桿上、下旋塞閥一般采用球閥結(jié)構(gòu)，其開(kāi)啟和關(guān)閉一般采用手動(dòng)方式。上旋塞也有采用氣動(dòng)遠(yuǎn)程控制方式的。聯(lián)合使用上、下旋塞時(shí)，無(wú)論方鉆桿處于任何位置，都有一個(gè)可以使用，而且，當(dāng)一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，另一個(gè)可起作用。欠平衡鉆井應(yīng)聯(lián)合使用上、下旋塞，且上旋塞采用氣動(dòng)遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)。
??? 2) 鉆具止回閥
??? 鉆具止回閥主要有彈簧式碟形止回閥、箭形止回閥、浮閥和投入式止回閥，其使用方法不同。
??? 在常規(guī)鉆井中，因鉆井液的沖蝕和腐蝕，鉆具止回閥容易損壞，一般將鉆具止回閥(投入式止回閥除外)放在鉆臺(tái)上備用(油氣層鉆井除外)，需要時(shí)再連接到鉆柱上?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況表明，箭形止回閥性能優(yōu)于彈簧式碟形止回閥，其受鉆井液的沖蝕作用小，表面有較高硬度，密封墊采用耐沖蝕、抗腐蝕的尼龍材料，整體性能好。
??? 投入式止回閥由止回閥組件和一個(gè)聯(lián)頂接頭組成。聯(lián)頂接頭預(yù)先裝在靠近鉆鋌的鉆柱部位上，當(dāng)發(fā)生井涌、井噴或進(jìn)行不壓井起下鉆作業(yè)時(shí)，投入止回閥組件將自動(dòng)鎖緊在聯(lián)頂接頭處即可封堵水眼，需要時(shí)還可通過(guò)投入止回閥循環(huán)。
??? 根據(jù)鉆具止回閥的原理和使用方法，鉆具止回閥的連接形式有：
??? a. 在近鉆頭處安裝一個(gè)箭形止回閥。
??? b. 當(dāng)液體欠平衡鉆井時(shí)，在靠近鉆鋌的鉆柱部位安裝一個(gè)投入式止回閥。
??? c. 鉆進(jìn)過(guò)程中，在井口處安裝強(qiáng)制回壓閥隨鉆入井，隨著井深每增加200m左右，在井口又加接一只同樣的下旋塞和強(qiáng)制式回壓閥。需要測(cè)斜時(shí)，在安全許可的前提下可起鉆將鉆柱上部的回壓閥取出，然后下鉆到底進(jìn)行測(cè)斜作業(yè)。
?? ?3) 鉆具旁通閥
? ??鉆具旁通閥主要用于壓井作業(yè)中鉆頭水眼被堵時(shí)建立循環(huán)。
?? ?鉆井時(shí)，將鉆具旁通閥接在鉆鋌頂部，當(dāng)鉆頭水眼被堵而無(wú)法解堵時(shí)，卸掉方鉆桿投球后再接方鉆桿使球落至鉆具旁通閥閥座處，開(kāi)泵憋壓剪斷固定銷(xiāo)，使閥座下行直到排泄孔全部打開(kāi)，建立循環(huán)。
? ??4) 防噴鉆桿
? ??起下鉆作業(yè)時(shí)，準(zhǔn)備一根防噴鉆桿單根，該防噴鉆桿單根應(yīng)接上與鉆鋌連接螺紋一致的配合接頭和鉆具止回閥。
? ??5. 套管鞋處的地層破漏壓力試驗(yàn)及地層承壓試驗(yàn)
? ??一般在下表層套管或技術(shù)套管后，在鉆開(kāi)套管鞋以下第一個(gè)砂體進(jìn)行地層破漏壓力試驗(yàn)，測(cè)定砂巖層的破漏壓力梯度，為一旦發(fā)生井噴關(guān)井提供控制井口壓力的依據(jù)。
? ??通常采用套管鞋試漏法測(cè)定地層破漏壓力，其主要步驟為：
? ??(1) 利用預(yù)測(cè)模式或鄰井資料估算試漏層的破漏壓力。
? ??(2) 井口安裝試壓后下鉆掃水泥塞，進(jìn)入新地層3～5m或鉆至套管鞋以下第一個(gè)砂體開(kāi)始進(jìn)行套管鞋處的地層破漏壓力試驗(yàn)。
? ??(3) 循環(huán)并調(diào)整鉆井液性能，保證鉆井液密度等性能均勻穩(wěn)定。
??? (4) 上提鉆頭到套管鞋以上，關(guān)閉井口防噴器，緩慢啟動(dòng)鉆井泵(最好采用水泥車(chē)或壓裂車(chē))，以1～2L/s的排量向井內(nèi)注入鉆井液，若裸眼長(zhǎng)度超過(guò)5m則以2～4 L/s的排量向井內(nèi)注入鉆井液。
??? (5) 為了求取試漏層最小主地應(yīng)力和巖石抗拉強(qiáng)度數(shù)據(jù)，地層壓裂后應(yīng)進(jìn)行停泵和重張壓力測(cè)量；當(dāng)壓力達(dá)到井口承壓設(shè)備中的最小額定工作壓力或套管承受的壓力達(dá)到套管中的最小抗內(nèi)壓強(qiáng)度80%時(shí)仍末被壓裂，應(yīng)停止試驗(yàn)。
(6) 準(zhǔn)確記錄不同時(shí)期的注入量和泵壓，并作圖(圖2-3-19)。曲線圖中各點(diǎn)的意義：L為初始偏離直線段的點(diǎn)，該點(diǎn)的壓力即為漏失壓力pL；F為曲線段上最高壓力點(diǎn)，即為破裂壓力pF；S為停泵壓力穩(wěn)定點(diǎn)；R為重張壓力穩(wěn)定點(diǎn)。
??? (7) 破漏壓力及地層破裂壓力的當(dāng)量鉆井液密度計(jì)算：
??? ① 漏失壓力
??? pL=pGL+0.00981ρmH??? (2-3-5)
式中pL——計(jì)算點(diǎn)的漏失壓力，MPa；
??? pGL——泵壓表上讀出的計(jì)算點(diǎn)的漏失壓力，MPa；
??? ② 破裂壓力
??? pF=pGF+0.00981ρmH??? (2-3-6)
式中pF——計(jì)算點(diǎn)的破裂壓力，MPa；
??? pGF——泵壓表上讀出的計(jì)算點(diǎn)的破裂壓力，MPa。
??? ③ 地層破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度
??? 地層破裂壓力當(dāng)量鉆井液密度，一般情況下以漏失壓力pL作為允許壓力，則：
??? pF=pGL+0.00981ρmH????? (2-3-7)
將地層破裂壓力換算成鉆井液當(dāng)量密度，則(2-3-7)變成：
式中ρF——地層破裂壓力的當(dāng)量鉆井液密度，g/cm3。
??? 式(2-3-8)計(jì)算出的地層破裂壓力的當(dāng)量鉆井液密度即為所允許的最大鉆井液密度。
??? 在鉆至目的層以上50～100m，應(yīng)做一次地層裸眼承壓試驗(yàn)。做裸眼承壓試驗(yàn)時(shí)，不能以地層破裂壓力為依據(jù)，而應(yīng)以地質(zhì)預(yù)告的地層孔隙壓力為依據(jù)，進(jìn)行地層承壓能力試驗(yàn)，其試驗(yàn)的承壓梯度應(yīng)不小于氣層的壓力梯度，否則應(yīng)采取提高承壓措施，提高裸眼井段的地層承壓能力，為加重鉆井液提供保障。
