表2-3-2 新型多級節(jié)流管匯的合理流動通道
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序號 | 級數(shù) | 節(jié)流閥 | 流動通道 | 備注 |
1 | 一級節(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 | 三級節(jié)流 | G2 J1 J4b | J0-J2b-G2-J2a-J1-J5b-J5d-J7a-J7C-J4b-J7d-J10b | ? |
6 | 放噴 | 無 | J0-J6a-J6b-J9 | ? |
??? c. 多級節(jié)流管匯在壓井作業(yè)中節(jié)流級數(shù)的選擇
??? 節(jié)流級數(shù)的選擇應當保證壓井作業(yè)的安全(主要是閥門的安全)，同時又要便于調(diào)節(jié)壓力，滿足套壓變化規(guī)律。據(jù)此應遵循以下原則：壓井時，額定工作壓力105MPa的節(jié)流閥一般在70MPa左右可以實現(xiàn)正常有效工作，超過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)；流動通道中的第一個固定節(jié)流閥和第二個液動節(jié)流閥按60%和40%進行節(jié)流壓力分配，調(diào)節(jié)液動節(jié)流閥時壓力變化比較敏感。
??? 在一級節(jié)流情況下，采用的節(jié)流閥J4b和J1都是液動節(jié)流閥，其額定工作壓力都是70MPa。按設計要求，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可采用一級節(jié)流；套壓在50～105MPa時，可二級或三級節(jié)流；套壓高于105MPa則需要通過三級或更多級節(jié)流控制。
??? 在三級節(jié)流情況下，流動通道將分別經(jīng)過固定節(jié)流閥G2、液動節(jié)流閥J1以及液動節(jié)流閥J4b，其額定工作壓力分別為105MPa、70MPa、70MPa。由此可以推出，三級節(jié)流套壓不能超過160MPa。
? ??d. 多級節(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)流管匯閥門開關轉(zhuǎn)換順序，多級節(jié)流管匯在實現(xiàn)流動通道的轉(zhuǎn)換時，閥門開關轉(zhuǎn)換原則為：先執(zhí)行由關到開，再執(zhí)行由開到關；執(zhí)行由關到開時，由遠而近；執(zhí)行由開到關時，由近而遠。閥門編號越靠后越遠，越靠前越近。
為了便于操作，新型多級節(jié)流管匯在不同流動通道時閥門開關狀態(tài)見表2-3-3。
表2-3-3 新型多級節(jié)流管匯閥門開關狀態(tài)表
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閥門編號 | 閥門類型 | 規(guī)格 | 一級節(jié)流(備用) | 一級節(jié)流(正常情況) | 二級節(jié)流(備用) | 二級節(jié)流(正常情況) | 三級節(jié)流 | 放噴 |
J0 | 手動平板閥 | 105 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 |
J1 | 液動節(jié)流閥 | 70 | 開(1/4) | 關 | 開(1/4) | 開(1/4) | 開(1/4) | 關 |
J2a | 液動平板閥 | 70 | 開 | 開 | 關 | 開 | 開 | 開 |
J2b | 液動平板閥 | 105 | 關 | 關 | 開 | 開 | 開 | 關 |
G2 | 固定節(jié)流閥 | 105 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 |
J3a | 手動平板閥 | 105 | 開 | 關 | 關 | 關 | 關 | 關 |
J3b | 手動平板閥 | 70 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 |
J7c | 液動平板閥 | 70 | 關 | 開 | 開 | 關 | 開 | 開 |
J4a | 手動節(jié)流閥 | 105 | 開 | 開 | 開 | 開(1/4) | 開 | 開 |
J4b | 液動節(jié)流閥 | 70 | 開(1/4) | 開(1/4) | 開(1/4) | 開(1/4) | 開(1/4) | 開(1/4) |
J5a | 手動平板閥 | 70 | 開 | 開 | 開 | 開 | 關 | 開 |
J5b | 手動平板閥 | 70 | 關 | 關 | 關 | 關 | 開 | 關 |
J5c | 液動平板閥 | 70 | 關 | 關 | 開 | 關 | 關 | 關 |
J5d | 手動平板閥 | 105 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 | 關 |
J6a | 手動平板閥 | 105 | 關 | 開 | 開 | 開 | 關 | 開 |
J6b | 液動平板閥 | 105 | 關 | 關 | 關 | 關 | 關 | 開 |
J7a | 手動平板閥 | 105 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 | 關 |
J7b | 手動平板閥 | 70 | 開 | 關 | 關 | 關 | 關 | 關 |
J7d | 手動平板閥 | 70 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 |
J8a | 手動平板閥 | 70 | 關 | 關 | 關 | 關 | 關 | 關 |
J8b | 手動平板閥 | 105 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 | 關 |
J9 | 手動平板閥 | 105 | 關 | 關 | 關 | 關 | 關 | 開 |
J10a | 手動平板閥 | 105 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 | 關 |
J10b | 手動平板閥 | 70 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 | 開 |
?? (3) 鉆具內(nèi)防噴工具
??? 鉆井過程中，當?shù)貙映鰵夂缶琢鲏撼^鉆柱內(nèi)流體注入壓力時，井內(nèi)流體將推動鉆柱內(nèi)的流體沿鉆柱水眼上竄，此時需要使用鉆具內(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)，其開啟和關閉一般采用手動方式。上旋塞也有采用氣動遠程控制方式的。聯(lián)合使用上、下旋塞時，無論方鉆桿處于任何位置，都有一個可以使用，而且，當一個發(fā)生故障時，另一個可起作用。欠平衡鉆井應聯(lián)合使用上、下旋塞，且上旋塞采用氣動遠程控制開關。
??? 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)放在鉆臺上備用(油氣層鉆井除外)，需要時再連接到鉆柱上。現(xiàn)場應用情況表明，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聯(lián)頂接頭組成。聯(lián)頂接頭預先裝在靠近鉆鋌的鉆柱部位上，當發(fā)生井涌、井噴或進行不壓井起下鉆作業(yè)時，投入止回閥組件將自動鎖緊在聯(lián)頂接頭處即可封堵水眼，需要時還可通過投入止回閥循環(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箭形止回閥。
??? b. 當液體欠平衡鉆井時，在靠近鉆鋌的鉆柱部位安裝一個投入式止回閥。
??? c. 鉆進過程中，在井口處安裝強制回壓閥隨鉆入井，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制式回壓閥。需要測斜時，在安全許可的前提下可起鉆將鉆柱上部的回壓閥取出，然后下鉆到底進行測斜作業(yè)。
?? ?3) 鉆具旁通閥
? ??鉆具旁通閥主要用于壓井作業(yè)中鉆頭水眼被堵時建立循環(huán)。
?? ?鉆井時，將鉆具旁通閥接在鉆鋌頂部，當鉆頭水眼被堵而無法解堵時，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，開泵憋壓剪斷固定銷，使閥座下行直到排泄孔全部打開，建立循環(huán)。
? ??4) 防噴鉆桿
? ??起下鉆作業(yè)時，準備一根防噴鉆桿單根，該防噴鉆桿單根應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及地層承壓試驗
? ??一般在下表層套管或技術套管后，在鉆開套管鞋以下第一個砂體進行地層破漏壓力試驗，測定砂巖層的破漏壓力梯度，為一旦發(fā)生井噴關井提供控制井口壓力的依據(jù)。
? ??通常采用套管鞋試漏法測定地層破漏壓力，其主要步驟為：
? ??(1) 利用預測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，進入新地層3～5m或鉆至套管鞋以下第一個砂體開始進行套管鞋處的地層破漏壓力試驗。
? ??(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，關閉井口防噴器，緩慢啟動鉆井泵(最好采用水泥車或壓裂車)，以1～2L/s的排量向井內(nèi)注入鉆井液，若裸眼長度超過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力和巖石抗拉強度數(shù)據(jù)，地層壓裂后應進行停泵和重張壓力測量；當壓力達到井口承壓設備中的最小額定工作壓力或套管承受的壓力達到套管中的最小抗內(nèi)壓強度80%時仍末被壓裂，應停止試驗。
(6) 準確記錄不同時期的注入量和泵壓，并作圖(圖2-3-19)。曲線圖中各點的意義：L為初始偏離直線段的點，該點的壓力即為漏失壓力pL；F為曲線段上最高壓力點，即為破裂壓力pF；S為停泵壓力穩(wěn)定點；R為重張壓力穩(wěn)定點。
??? (7) 破漏壓力及地層破裂壓力的當量鉆井液密度計算：
??? ① 漏失壓力
??? pL=pGL+0.00981ρmH??? (2-3-5)
式中pL——計算點的漏失壓力，MPa；
??? pGL——泵壓表上讀出的計算點的漏失壓力，MPa；
??? ② 破裂壓力
??? pF=pGF+0.00981ρmH??? (2-3-6)
式中pF——計算點的破裂壓力，MPa；
??? pGF——泵壓表上讀出的計算點的破裂壓力，MPa。
??? ③ 地層破裂壓力當量鉆井液密度
??? 地層破裂壓力當量鉆井液密度，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量密度，則(2-3-7)變成：
式中ρF——地層破裂壓力的當量鉆井液密度，g/cm3。
??? 式(2-3-8)計算出的地層破裂壓力的當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，應做一次地層裸眼承壓試驗。做裸眼承壓試驗時，不能以地層破裂壓力為依據(jù)，而應以地質(zhì)預告的地層孔隙壓力為依據(jù)，進行地層承壓能力試驗，其試驗的承壓梯度應不小于氣層的壓力梯度，否則應采取提高承壓措施，提高裸眼井段的地層承壓能力，為加重鉆井液提供保障。
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