CCV井下鉆井工具及其新工藝、新技術在蘇丹油田的使用

章進蕩

中國石化中原石油勘探局 鉆井一公司 （河南 濮陽 457331）

CCV井下鉆井工具及其新工藝、新技術在蘇丹油田的使用

章進蕩

中國石化中原石油勘探局 鉆井一公司 （河南 濮陽 457331）

在油氣勘探開發中，研究先進的鉆井工具、新工藝、新技術對降低鉆井成本、降低事故發生率、提高鉆井效率有著重要意義。鉆井過程中發生的輕微的漏失會使鉆井工作中斷，如井漏得不到及時處理，還會引起井噴和卡鉆等事故，CCV(Centurion circulate valve（可多次開關式循環分水接頭）)接頭的出現，對處理井漏事故復雜提供了工具保證和技術支持。

井下工具 井漏 分水接頭

CCV接頭一般接在一根鉆鋌或螺桿鉆具的上面，也可使用在清洗井眼時提高循環的速率。循環孔的開關主要是通過投球來控制，可以多次投球，開關的次數主要與接頭內的球籃的容量有關，它有以下幾方面的作用：①可以打堵漏劑；②可以提高環空流量以幫助攜帶巖屑；③在鉆進過程中可分流；④可以清洗井口和封井器；⑤可以使用在任何想用高排量低壓降的鉆具組合。

1 工作原理

圖1和圖2為CCV接頭的結構，圖1為上部分，圖2為工具下部分。

從圖1、圖2中的CCV接頭結構圖中可以看出，圖1和圖2實為一整體，只因標注需要才把他們分2圖，頂部接頭和下部公扣扣型一致，扣型為168.28mm （68″）REG 或 114.3mm(42?″)IF,長 度 約3m，外帶一組不繡鋼球（投球時用），接頭中部有4個直徑25mm的旁通循環孔，具體的內部結構和工作原理如下：

（1）鉆具組合，下到預定位置，此時鉆具組合處于正常的工作狀態，相當于一個接頭。投球后，泥漿運送球到達球座后，壓力升高，憋壓，打開泥漿循環孔，繼續憋壓，使球通過上球座而進入球籃，

此時泥漿循環孔處于開的位置，可以提高泥漿泵的泵沖，以提高環空返速，在工具內部仍有部分泥漿通過鉆頭進行循環，保證冷卻和潤滑的作用。

圖1 CCV接頭的上部分

圖2 CCV接頭的下部分

（2）在這個位置，CCV接頭可以用來打堵漏劑，如果堵漏劑會損壞井下工具，例如CCV接頭下接有MWD，為了不損壞MWD，我們可以再投入一個球，把流向鉆頭的泥漿關閉，此時100%的排量經過環空。

（3）如果想使鉆井液再次全部從鉆頭通過,則再投一個球，泥漿運送球到達球座后，壓力升高，憋壓，使球能過球座，壓力下降，工作球和用于關循環孔的球將一起被泥漿送到球籃，而CCV接頭上的循環孔也同時被關閉，開和關能夠使用多少回，主要取決于接頭里的球籃容量，可以容納8個或12個不等。

2 應用情況分析

2.1 DIFFRA-2R井

中原油田鉆井一公司757鉆井隊2004年3月所鉆進的DIFFRA-2R井是DIFFRA-2井的重鉆井，既是一口探井也是定向井，長城鉆井公司打的DIFFRA-2井由于鉆遇裂縫性漏層而最終報廢，所以施工難度非常大，我們同樣鉆遇到該漏層，最后我們下CCV接頭，采取邊漏邊鉆法在井口一直不返泥漿的情況下連續用清水鉆井3d，可以說創造了一個奇跡，穿過漏層后順利下入244.48mm(98″)技術套管。

（1）首先，加強對DIFFRA-2井及其鄰井進行研究分析，發現該井和鄰井都在鉆進AMAL地層中鉆遇漏層，且漏失量都在15～20m3/d，例如DIFFA SOUTH-1井的漏失量如表1所示，而DIFFA-2井直接由于井漏導致卡鉆，原井眼報廢。

（2）打完二開后,鉆具組合為：鉆頭+螺桿+MWD+CCV接頭+鉆鋌+加重鉆桿+鉆桿。2004年3月10日，工況為正常鉆進，鉆井參數：鉆壓為 2～3t，頂驅轉數為 60r/min，泵沖雙泵 75，泵壓 20MPa，鉆時28m/h，當鉆進至1 847.65m時，司鉆發現鉆具突然放空，泥漿工程師和井架工發現泥冰漿槽不返泥漿。立即起鉆至套管鞋1 497m，同時不停地向環空灌漿，環空泥漿不能灌滿，接方鉆桿，小排量泵沖25進行循環，泥漿不返，泥漿工程師準備堵漏劑，堵漏劑主要是云母片和果殼，顆粒比較大。

（3）下鉆至 1 820m，打開 CCV接頭，打 7 950L(50bbl)的堵漏劑，成份為MICA，NUT SHELL（果殼），CaCl2，泥漿不返，沒有立壓；起鉆 5柱，往環空灌漿5m3，不返；再次下至1 820m，再打12 720L(80bbl)堵漏劑，泥漿不返，沒有立壓；起8柱，往環空灌漿 5m3，泥漿不返；起鉆至 1 495m（套管鞋在1 497m）， 當天累計漏失 225.5×104L(1 465bbl)，約23m3。

（4）起鉆，下光鉆桿打水泥塞，再起鉆，組合鉆具，鉆具組合為：鉆頭+鉆鋌+CCV接頭+鉆鋌+加重鉆桿+鉆桿。打水泥塞，泥漿不返。

準備好清水和高黏堵漏劑，打開CCV接頭，用清水和高黏堵漏劑繼續鉆進，在鉆進的過程中，活動鉆具，沒有遇阻和多撥的現象，鉆至1 995m，鉆時1～2m/h，三開完鉆，循環井眼，再次打開CCV接頭，打19 500L(100bbl)高黏堵漏劑，短起下，到井底后，再打29 250L(150bbl)高黏堵漏劑，起鉆，并成功下套管至1 986m，開泵沖到1 995m井底，固完井。該井順利穿過漏層，為該井下一步施工奠定了堅實的基礎。

表1 漏失統計表

2.2 NEEM-11井

2.2.1 該井發生井漏的原因和事故處理過程中的難點

2006年1 2月，757鉆井隊施工的NEEM-11井發生嚴重的井漏井下復雜事故，該井在事故的處理過程中難點和發生的原因主要有以下幾個方面：①漏層在2 213～2 250m之間，為裂縫性漏失；②井眼在800～700m之間為易縮徑井段；③1 350～1 450m之間有流沙層，井壁垮塌嚴重，井徑很大；④井壁已經徹底破壞，井眼狀況不好；⑤處理過程中，泥漿已經漏完，新配泥漿性能達不到處理復雜的要求；⑥漏失越來越嚴重，泥漿液面在什么位置不得而知，套管以下地層垮塌、縮徑在所難免，施工難度非常大。

2.2.2 事故發生的經過和前期處理情況

灌泥漿，但無返出。測得泥漿漏速為95m3/h，共計漏失243m3。發現井漏后隊上組織人員快速起鉆，同時配高黏堵漏泥漿。起鉆至1 700m，泥漿準備完畢，下鉆至井底堵漏，使用19 500L(100bbl)堵漏泥漿，泥漿返出。5min后再次漏失，繼續灌入堵漏泥漿至返出后起鉆至套管鞋（700m）靜止1.5h，泥漿漏失輕微。

下鉆至2 215m，下鉆泥漿返出正常，開泵后發現泥漿繼續漏失。泵入堵漏泥漿15m3，同時發現泥漿返出。鑒于井下鉆具組合復雜而貴重的事實，起鉆更換牙輪鉆頭，甩掉螺桿、MWD和扶正器后下鉆。下鉆到底后，我們邊漏邊打，強穿漏層，鉆進至2 220m，井內不返泥漿。又泵入15m3高黏泥漿堵漏后起出套管鞋，靜止1.5h后再次下鉆至井底，循環過程中發現漏速沒有減小，泵沖稍有提高井眼不返泥漿，隨即起鉆。

下光鉆桿準備堵漏，下鉆到2 213m沉沙遇阻，由于下不到漏失層位，決定起鉆。組合18m鐘擺鉆具，下入井底后發現輕微漏失，按指令鉆進至2 225m，泥漿無返出。起至2 213m，重新建立循環。在井中泵入9.5m3堵漏泥漿，起鉆下光鉆桿到井底，用斯倫貝謝水泥車泵入20m3堵漏劑。起鉆至1 800m循環，無漏失。

2.2.3 使用ccv（可多次開關式循環分水接頭）處理井漏事故過程

起鉆并組合18m鐘擺鉆具帶CCV工具下鉆。

下鉆到井深2 170m遇阻，劃眼到井底，泥漿一直有漏失，鉆進至2 228m，不返泥漿，停泵投球，泥漿不經過鉆頭從CCV接頭旁通建立循環，泵入堵漏劑到漏失層位后起鉆至井深1 820m，關封井器在1.7MPa(250psi)蹩壓10min，將堵漏劑擠入漏層，繼續起鉆配堵漏泥漿，泥漿到位后下鉆至2 219m遇阻，泵入較大顆粒堵漏劑后起鉆。

起鉆至792m后上提遇阻，多次活動無法起出，接方鉆桿，投球建立鉆頭循環，循環期間多次采用上提鉆具、坐卡瓦倒劃眼的方法依然無法起出，下鉆至1 800m后起鉆至792m依舊遇阻，多次開泵，上提活動數次起出，起出鉆具后發現分水接頭損壞，泥漿從離鉆頭3.2m旁通閥處短路循環，鉆頭水眼、鉆頭接頭全部被堵漏劑填死。

更換新的牙輪鉆頭、分水接頭（CCV）、震擊器，組合鉆具下鉆，鑒于井下復雜的事實，分段循環下鉆至井深2 162m遇阻，劃眼至井深2 218m時發現不返泥漿，泵入堵漏劑提高泵沖后泥漿返出，邊漏邊劃到井底2 228m，鉆進至井深2 232m時再次不返泥漿，循環配堵漏劑，由于漏速太快，立即起鉆，起鉆到井深834m開始遇阻，同時755～756m之間遇阻嚴重，上提下放都有遇阻現象。起至737m時，井底鉆具無法起出，循環開泵下放轉動都正常采取了反復倒劃眼的辦法后，遇阻鉆具順利提離遇阻點。起鉆過程平穩。

鉆具起出后，扶正器泥包。鉆頭及CCV良好。

簡化鉆具組合，甩掉扶正器分段循環下鉆處理泥漿，循環下鉆期間無漏失。下鉆到2 202m在循環劃眼時開始緩慢漏失。為了保證最大限度地揭開漏層，利用CCV打堵漏泥漿，采取邊漏邊打的辦法，強行穿越漏層。期間鉆具放空2次，漏速加快，泵壓下降，在鉆進至2 250m時泥漿消耗完了起鉆。

下鉆至1 057m，遇阻，劃眼至1 111m。下鉆至1 422m，遇阻，劃眼。劃眼過程中，鉆具上提遇阻，鉆具無法提出，阻點井深2 151m。采取了通過下放鉆具循環的辦法，在震擊器的作用下多次上提解卡。在劃眼至漏層頂部2 200m時，下劃至2 225m時開始不返泥漿，強劃到井底，漏速比前幾次更快，泵壓很低，下鉆進2m后因泥漿數量不充足，起鉆。起至2 232～2 222m遇阻，上提下放在震擊器的作用下解卡，上部井段起鉆正常，但一直灌不滿泥漿。

起鉆，換牙輪通井，下光鉆桿固井，井眼恢復正常后組合螺桿＋MWD+CCV接頭鉆具下鉆鉆進。

2.2.4 從該井使用的情況得到的結論

從該井的處理過程中可以看出CCV在處理井下漏失及漏失后的遇阻有以下3大優點：

（1）下鉆分段循環，打堵漏劑，特別是大顆粒的堵漏劑，避免堵水眼，為邊漏邊鉆提供了技術保障。

（2）在發生重大漏失以后，泵入大顆粒的堵漏材料后，造成水眼和井下動力工具堵死，仍可通過CCV進行旁通循環，避免了在起鉆過程中遇阻無法開泵而導致井下更復雜更難處理的現象。

（3）CCV接頭可以用來分段打堵漏劑，對深井、超深井的承壓試驗打入大小不同、類型不同的堵漏劑提高很好的技術保障。

3 結論

用CCV接頭進行堵漏，在井漏發生時能夠及時地進行堵漏或預堵漏，提高環空排量等方面技術有著極大的優點，而其最大的鉆井工藝就是進行邊漏邊鉆，成功的邊漏邊鉆技術大大地降低了鉆井成本，節省了泥漿材料，縮短了鉆井時間，由于漏失后井底的壓持效應降低，機械鉆速得到了大幅度的提高，節省了大量的堵漏時間和堵漏材料。

CCV接頭的其它功能也在其它的區塊和井隊生產中得到了廣泛地應用，但也有一些缺點，例如，在邊鉆邊漏的鉆井過程中，還沒有考慮對生態環境的破壞。CCV接頭在我國的使用具有廣泛的前景。例如，在新疆塔地區，該區塊在石炭系下統巴楚組5 000～5 500m這個范圍含有上百米厚的鹽膏層，所以上部地層就需要進行預堵漏，為提高井液密度穿鹽進行試壓試驗，且封堵的層位不同，堵漏劑要求也不一樣，其中T726井在承壓試驗中就花了15d的時間，如果使用CCV接頭，則能夠節約好多起下鉆的時間，從而提高效益。

[1]徐同臺.井壁穩定技術研究現狀及發展方向[J].鉆井液與完井液,1997,14（4）.

[2]趙輝.加快深井鉆井速度的幾點建議[J].民營科技,2008（3）.

[4]錢殿存,孫明波,杜素珍,等.深層鹽膏層鉆井液技術研究與應用[J].鉆采工藝,2001(5):66-70.

In the oil exploration and development,studying the advanced tools,new process,and new technologies plays an important role in lowering the drilling cost,reducing the accident rate,and improving the drilling efficiency.In fact,the slight leakage during the drilling can make drilling work stop.If the well leakage isn't treated in time,accidents like the well blowout and the jamming of a drilling tool will take place.Therefore,the appearance of centurion circulate valve(CCV)provides tool guarantee and technological support for dealing with the complex well leakage accidents.

downhole tool;well blowout;shunt valve

章進蕩（1978-），男，現主要從事石油開采與鉆井工作。

尉立崗

2011-09-19▌