【正文】 考慮了PCWD系統(tǒng)和RCH 7100系統(tǒng)的優(yōu)點，并結(jié)合了技術(shù)人員長期的現(xiàn)場經(jīng)驗和我國鉆井工業(yè)的實際情況，因而可靠性較高；另外，SLXFD系統(tǒng)的關(guān)鍵部件在設(shè)計中采用了冗余技術(shù)，提高了系統(tǒng)整體可靠性。缺點：SLXFD系統(tǒng)需要與環(huán)形防噴器配合使用。XK系統(tǒng)（中國，四川石油管理局）優(yōu)點：（1）可密封四方鉆桿的雙膠芯密封(專利技術(shù))　而產(chǎn)品不僅可以密封六方鉆桿，同時也可以密封國內(nèi)普遍采用的四方鉆桿，因而更適合中國國情。（2）膠芯密封液壓膠囊助封裝置(專利技術(shù))?。ㄔ撔D(zhuǎn)防噴器設(shè)計的液壓膠囊助封裝置，在下部膠芯和上部膠芯都磨損泄漏的情況下，可通過向液壓膠囊內(nèi)注入液壓油，使其強行向內(nèi)擠壓上部膠芯，迫使上部膠芯抱緊鉆具，實施主動補償密封。）該裝置能有效地延長膠芯密封使用時間。該技術(shù)目前在國外還未曾出現(xiàn)。（3）旋轉(zhuǎn)總成與密封膠芯整體拆裝　更換下部密封膠芯時，只需將卡箍松開，便可將旋轉(zhuǎn)總成整體取出更換膠芯；更換上部密封膠芯時，只需將上部的卡螺紋筒旋轉(zhuǎn)90176。，即可方便地取出膠芯，拆裝省時方便。（4）　帶有自動安全鎖緊的液動卡箍　該旋轉(zhuǎn)防噴器使用液動卡箍連接殼體與旋轉(zhuǎn)總成，無需手工操作，自動化程度高。其中自動安全鎖緊裝置能保證卡箍在意外情況下安全鎖緊，先進(jìn)于國外產(chǎn)品的手動鎖緊裝置，并提供可與液動卡箍互換的手動卡箍，無需液控系統(tǒng)也能單獨使用。（5）連續(xù)壓力循環(huán)油潤滑冷卻軸承 旋轉(zhuǎn)總成設(shè)計有潤滑油注入與排出通道，能對軸承進(jìn)行連續(xù)壓力循環(huán)潤滑。在使用中，軸承浸沒在潤滑油中，使其能夠得到充分地冷卻和潤滑。（6）　具有扶正防磨功能(專利技術(shù))　現(xiàn)場使用的鉆機普遍存在井架、轉(zhuǎn)盤與井口不對中的情況，該旋轉(zhuǎn)防噴器設(shè)計有防磨扶正套，能有效地延長軸承使用壽命。（7）　結(jié)構(gòu)緊湊適用范圍廣　該旋轉(zhuǎn)防噴器結(jié)構(gòu)緊湊、高度低、徑向尺寸小、能用于轉(zhuǎn)盤開口尺寸≥520 mm的所有鉆機。由于配備有完善的控制系統(tǒng)、冷卻加熱等輔助裝置，使得該旋轉(zhuǎn)防噴器既能用于高溫缺水的環(huán)境，又能用于高寒地區(qū)。 國內(nèi)旋轉(zhuǎn)防噴器發(fā)展現(xiàn)狀：目前，國內(nèi)使用的高壓旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)大多數(shù)是從美國引進(jìn)的。隨著欠平衡技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的普及，單靠引進(jìn)設(shè)備已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需要，因此，加快旋轉(zhuǎn)防噴導(dǎo)流系統(tǒng)研制已勢在必行。勝利油田研制的35 MPa級的旋轉(zhuǎn)防噴導(dǎo)流(SLXFD)系統(tǒng)，成本只有進(jìn)口設(shè)備的1/5~1/3。該系統(tǒng)的研制成功，提高了我國欠平衡鉆井專用設(shè)備的研制開發(fā)能力，節(jié)省了大量資金。另外，四川石油管理局鉆采院研制的XK型靜密封壓力為21 MPa旋轉(zhuǎn)防噴器，下膠芯采用被動密封高壓膠芯，上部低壓密封膠芯采用了油壓膠囊主動密封結(jié)構(gòu)，在一定程度上能夠起到環(huán)形防噴器的作用，為新型旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)的研制做出了積極探索。因此，國內(nèi)企業(yè)應(yīng)加大研究力度，研制出系列的、低成本的、適合我國鉆井業(yè)實際情況的旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)，推動這項油層保護(hù)新技術(shù)在國內(nèi)的推廣應(yīng)用，也推動氣體鉆井、地?zé)徙@井、煤層氣鉆井、環(huán)境敏感地區(qū)鉆井等技術(shù)的發(fā)展。第二部分 動力鉆具空氣鉆井馬達(dá) 空氣鉆井馬達(dá)是一種改進(jìn)的適用于氣、液兩相液流的動力鉆具，重新設(shè)計的大容量氣體流道，適應(yīng)了泡沫鉆井中大流量的需要，馬達(dá)設(shè)計為彎外殼式，輔以改進(jìn)的定子和軸承系統(tǒng)。它可使扭矩最大程度作用在鉆頭上，在利用高排量來維持井眼清潔的情況下，保持較低的鉆頭轉(zhuǎn)速、低壓差就能為鉆頭提供足夠大的扭矩，并可減少對井下空氣鉆井馬達(dá)的嚴(yán)重?fù)p害。當(dāng)使用氣、液兩相流體驅(qū)動井下馬達(dá)時，應(yīng)確保馬達(dá)不要超速旋轉(zhuǎn)?？諝忏@井馬達(dá)相對常規(guī)動力鉆具，具有以下優(yōu)點：①不需要增壓器；②提高作業(yè)效率；③馬達(dá)不容易失速；④在提高井底時，因鉆桿中的儲存能量較低，所以馬達(dá)不可能超轉(zhuǎn)速；⑤空氣鉆井馬達(dá)既可使用壓縮性的流體驅(qū)動，也可使用非壓縮性的流體驅(qū)動。如貝克休斯公司研制的Mach 1/AD空氣鉆井馬達(dá)，是一種導(dǎo)向鉆井馬達(dá)，具有造斜短節(jié)，既可以鉆直井又可以鉆定向井。用單只馬達(dá)就可以達(dá)到不同的造斜率，一次下井就可達(dá)到理想的方位和井斜。Mach1/AD空氣鉆井馬達(dá)的壽命要比普通的鉆井液馬達(dá)高1倍，且鉆速和鉆壓也分別提高1倍。井下輔助工具箭形止回閥；（2）投入式止回閥；（3）旁通閥第三部分 套管閥（井下封井器） 井下套管閥井下套管閥是一種全井筒的安裝于套管的截止閥，可作為技術(shù)套管的組成部分下入并固于井中，在閥板關(guān)閉狀態(tài)能夠隔離井下的油氣和壓力，保證井口作業(yè)安全；在開啟狀態(tài)允許鉆具組合通過。欠平衡鉆井過程中需要起鉆時，首先將鉆具帶壓起鉆至井下套管閥以上，然后通過地面控制裝置關(guān)閉閥板，再泄掉上部套管內(nèi)的壓力，敞開井口，按照常規(guī)方法起鉆。下鉆時按常規(guī)方法下至閥板上方后，首先利用旋轉(zhuǎn)防噴系統(tǒng)和常規(guī)閘板防噴器密封井口，然后從井口泵入流體以平衡閥板上、下的壓力，再通過地面控制裝置打開閥板，最后打開閘板防噴器，帶壓下鉆到井底并進(jìn)行欠平衡鉆進(jìn)。哈里伯頓公司研發(fā)了套管井控閥(Casing WellControl Valve)威德福公司研制了井下套管閥(Downhole Deployment Valve， DDV)DDV優(yōu)勢：提高了安全性，降低了排放，油井不需壓井且不會受到損害，不需要強行起下作業(yè)，在井眼中沒有鉆柱時，井不會發(fā)生溢流，加快起下作業(yè)所需時間，降低成本，易于與標(biāo)準(zhǔn)套管程序結(jié)合，允許下入長而復(fù)雜的井底鉆具組合，完井作業(yè)中允許下入割逢襯管系統(tǒng)和膨脹式防砂篩管。DDV主要構(gòu)成：套管閥體，地面控制系統(tǒng)，控制管線，套管頭安裝，套管懸掛短節(jié)，拼接短節(jié)，張開鎖定工具。表31 兩種DDV介紹型號尺寸外徑內(nèi)徑總長度最大內(nèi)壓最大外壓9?in47LB/FT 5K DDV9?in47lb/ft35MPa35MPa7in32LB/FT 5K DDV7in32lb/ft 35MPa35MPa最大壓差最高溫度閥瓣類型操作壓力拉伸額定值本體材料9?in47LB/FT 5K DDV35MPa150℃舌瓣型 金屬密封~425t4140/457in32LB/FT 5K DDV35MPa150℃舌瓣型 金屬密封~300t4140/45 井下封井器 井下封井器的使用，確保了鉆井施工作業(yè)中的全過程欠平衡作業(yè)，提高了欠平衡鉆井工藝水平。同時，滿足了油田勘探開發(fā)對油氣儲層科學(xué)、準(zhǔn)確地識別和評價的技術(shù)要求。表32 井下封井器主要技術(shù)參數(shù)表最大外徑（mm）最小外徑（mm)工具總長(m)外筒鋼級最大密封壓力(MPa)允許開關(guān)次數(shù)(次)最小抗拉強度(t)連接扣型31022035CrMo3575687BTC圖31井下封井器結(jié)構(gòu)示意圖上接頭：2—固定套；3—上本體組合：4—內(nèi)套管；5—下本體組合：6—閥芯總成：7—下接頭：《井下封井器工作原理及其在欠平衡鉆井中的應(yīng)用》圖32 井下封井器的結(jié)構(gòu)示意圖1套管短節(jié)；2—油管接頭：3—上外筒：4—內(nèi)筒；5—管閥總成；6—轉(zhuǎn)換接頭表33 井下封井器規(guī)格及性能參數(shù)表封井器型號技套規(guī)格外徑/mm通徑/mm總廠/m密封壓力/MPaFJQ24531022032FJQ17821015235FJQ178A21615835抗內(nèi)壓（MPa）抗外劑(MPa)抗拉(t)舌板承壓（MPa）開關(guān)壓力(MPa)扣型抗拉強度/kN666168735LTC/BTC4903654338035LTC/BTC384435LTC/BTC3923《用于全過程欠平衡鉆井施工的井下封井器》第四部分 強行起下鉆井口設(shè)備 不壓井設(shè)備不壓井設(shè)備是帶壓環(huán)境中完成鉆井、修井的作業(yè)方法。目的是為了避免使用昂貴的鉆井液壓井，以及由壓井后帶來的洗井和對生產(chǎn)層采用的強化增產(chǎn)措施，消除泥漿壓井帶來的一切后果。它能避免壓井液對產(chǎn)層的污染，使開采潛能和產(chǎn)量得以最大保護(hù)。采用不壓井工藝作業(yè)，既可縮短作業(yè)周期又能節(jié)約成本，同時，由于該作業(yè)方式不使用壓井液，避免了對地面環(huán)境的污染，符合HSE的要求。(CUDD、Varco、Hydra Rig、Snubco、威德福公司等)表41 Hydra Rig公司液壓不壓井設(shè)備性能參數(shù)型號最大提升能力/kN最大下壓力/kN功率/kW最大管柱外徑/mm旋轉(zhuǎn)頭扭矩/沖程/mHRS150670290HRS2251040530HRS3401510840HRS4602040980HRS60026701160HRL120530270HRL142630320表42 Qtis公司生產(chǎn)的液壓不壓井修井機性能型號最大提升能力/kN最大下壓力/kN旋轉(zhuǎn)頭扭矩/液壓缸數(shù)沖程/m導(dǎo)向管內(nèi)徑/mm120K5302702200K8904402200K8904402250K11104804400K17808902400K17808904600K267013304 國內(nèi)不壓井設(shè)備70年代四川石油管理局鉆采工藝研究所研制BY3D2型不壓井壓井起下鉆裝置和用于修井的BYXTl5型不壓井起下鉆裝置?？朔畠?nèi)頂力分別為294和147kN，使用井口壓力為5~7MPa。 華北容盛公司吸收國外技術(shù)開發(fā)了一種液壓帶壓作業(yè)裝置，吉林油田、遼河油田又對其進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的液壓帶壓作業(yè)裝置可用于14 MPa左右井壓的不壓井起下管柱作業(yè)，最大提升能力為500~700kN。第五部分 分離器 液氣分離器的結(jié)構(gòu)及設(shè)計圖51 空罐分離器 圖52 折流板式分離器 圖53 旋流加折流式分離器a)　空罐型分離器　如圖1，液氣從分離器入口進(jìn)入直接落入罐內(nèi)，靠液氣密度進(jìn)行自然分離，鉆井液從下端U型管排入泥漿罐振動篩。這種分離器由于分離效果較差，在油田已很少使用。b)　折流板式分離器　如圖2，液氣從分離器入口進(jìn)入后經(jīng)過折流板多次折流，鉆井液從折流板流入罐的下部，氣體從折流板兩側(cè)面的空間向上升，經(jīng)天然氣排出管道排出。設(shè)置了折流板的分離器因為延長了液體流經(jīng)的路程，從而增加了液氣分離的效果，現(xiàn)在油田大多采用這種液氣分離器。c)　旋流加折流式分離器　如圖3，液氣進(jìn)入口設(shè)置在罐壁偏內(nèi)的切線方向，鉆井液與天然氣從進(jìn)入口進(jìn)入后，沿環(huán)碗型的分離板壁旋流流動，由于液氣密度差很大，大量的氣體被分離出來，上升到排氣口，鉆井液再經(jīng)過幾次往返的折流，流入罐的下部，從U型管排入振動篩。最上面一層的環(huán)碗型分離盤側(cè)壁與液體接觸的部位設(shè)置了耐沖磨板，增加了折流板的使用壽命。鉆井液經(jīng)折流板向下往返流動時，液體中的氣體從折流板的內(nèi)環(huán)面和外環(huán)面向上流動。環(huán)碗型折流板通常采用不銹鋼制作。這種液氣分離器分離效果最佳，通常用于含氣量很大的鉆井區(qū)域。分離器罐體直徑選用900、1 000、1 200、1 400 mm，直徑越大，分離時間越長，分離效果越好。分離器定尺原則：（1）分離器要有足夠的分離能力，在任何情況下都不會發(fā)生串噴。（2）根據(jù)最大瞬時峰值氣速來設(shè)計和計算分離器合理的氣、液停留時間，保證分離器有足夠的分離能力。 最大處理氣量的計算參考《淺談欠平衡鉆井用液氣分離器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計》《欠平衡鉆井用泥漿/氣體分離器的定尺評估》液氣分離量的設(shè)計：在設(shè)計液氣分離量時主要考慮了以下兩個因素：(1)鉆井液進(jìn)出口及排氣口的尺寸　根據(jù)目前國內(nèi)現(xiàn)場施工情況，鉆井液進(jìn)口通徑設(shè)計為103mm，與欠平衡鉆井專用節(jié)流管匯一致，該進(jìn)口進(jìn)入的鉆井液為混合液，包括液(鉆井液)、固(巖屑)、氣(天然氣)三相混合物。液氣分離器有兩個出口，一個是排氣口，通徑設(shè)計為180mm，該出口用來排放從鉆井液中分離出來的氣體；另一個是液、固體排出口，通徑設(shè)計為250mm，該出口用來排放脫氣后的鉆井液及巖屑。(2)主腔容積　為了有效地將氣體與液固相分離，液氣分離器主腔須具備一定的高度和截面積，主腔高度決定其脫氣效果的優(yōu)劣，主腔容積決定瞬間脫氣與儲氣的能力。設(shè)計分離器還應(yīng)考慮的方面：（1）承載能力，主要指抗內(nèi)壓強度（2）脫氣結(jié)構(gòu)（3）循環(huán)系統(tǒng)（4）輔助系統(tǒng)（5）技術(shù)參數(shù)表51 ZQF系列分離器型號分離器內(nèi)徑/mm工作壓力/MPa鉆井液處理量/氣體處理量/ .進(jìn)液管內(nèi)徑排液管內(nèi)徑ZQF2800/80012012000150203ZQF31200/120020020000150203ZQF31400/140035030000150254 排氣管內(nèi)徑液位控制方式點火頭自動點火方式流量計與節(jié)流管匯的連接方式203U型管或氣動蝶閥或U型管和差動閥立、臥兩用220V交流電電子自動點火裝置配電子式智能流量計采用高壓軟管連接，高壓軟管與分離器進(jìn)液管線之間采用旋轉(zhuǎn)接頭，便于現(xiàn)場安裝203203 表52（鉆井用）四相分離器型號液體處理量//h氣體處理量//h額定工作壓力MPa工作介質(zhì)工作模式外形尺寸（長*寬*高）/m20020000含油氣鉆井介質(zhì)（有限抗H2S）電控，全自動控制9**3（基本型）12**3（除固模塊） 表53 CPD分離器的一般規(guī)格型號最大作業(yè)壓力（KPa）液體儲存能力(m3)最大油/濃度比例（作業(yè)1/2