关于UBD钻井设备的文献综述.docx

《关于UBD钻井设备的文献综述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《关于UBD钻井设备的文献综述.docx（85页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、n更多企业学院： 中小企业管理全能版183套讲座+89700份资料总经理、高层管理49套讲座+16388份资料中层管理学院46套讲座+6020份资料国学智慧、易经46套讲座人力资源学院56套讲座+27123份资料各阶段员工培训学院77套讲座+ 324份资料员工管理企业学院67套讲座+ 8720份资料工厂生产管理学院52套讲座+ 13920份资料财务管理学院53套讲座+ 17945份资料销售经理学院56套讲座+ 14350份资料销售人员培训学院72套讲座+ 4879份资料UBD钻井设备文献综述第一部分 旋转控制头(RBOP/RCH)和防喷器1.1 旋转防喷器由主机(旋转控制头)和控制系统组成。研

2、制旋转防喷器有几大难点，主要集中在密封胶芯、旋转动密封及轴承，各自的寿命满足实际应用是保证钻井施工安全的关键。通过大量的元件选型、设计、制造和试验的工作，特别是出厂前的大量模拟欠平衡试验，解决了这些关键问题。选用高技术含量的元件才能设计生产出高技术产品。费时费钱的大量的试验是该旋转防喷器获得初步成功的前提。1.2 旋转防喷系统的结构和工作原理旋转防喷系统主要由旋转防喷装置、润滑/冷却动力装置和远程检测控制装置组成。井眼环空与钻柱之间起封隔作用，并提供安全有效的压力控制，同时具有将井眼返出流体导离井口的作用。1.3 国内外主要旋转控制头技术性能表1-1 国内外主要被动式旋转控制头技术性能产地厂家

3、型号动压静压最大转速rpm高度mm轴承润滑轴承冷却锁紧装置胶芯数量英国GRANT公司DHS1400型1.755.6100876润滑油无手动锁紧卡箍1或2英国GRANT公司高压型10.5211001422高压油润滑无手动锁紧卡箍1或2美国Williams9000型3.57100927低压油润滑无手动锁紧卡箍1美国Williams7000型10.5211001600高压油润滑水冷单缸液动卡箍2美国Williams7100型17.5351001600高压油润滑水冷双缸液动卡箍2中国SLXFD17.5351501870高压油润滑油冷2中国四川局FX35-10.5/21型10.5211001560连续润

4、滑水冷手动锁紧卡箍2表1-2 国内外主要主动式旋转控制头技术性能产地厂家型号动压静压最大转速rpm高度mm轴承润滑轴承冷却锁紧装置胶芯数量美国Shaffer低压型3.57200914低压脂润滑无丝扣圈、锁销1美国Shaffer高压型PCWD21.0/17.535100/2001244高压油润滑油冷/水冷丝扣圈、锁销1美国Sea-Tech型10.5141001447高压油润滑风冷手动丝扣锁紧胶囊加拿大RPMsystem300型14.0211001016高压油润滑水冷液动锁紧胶囊加拿大RBOP5K24351401130高压油润滑油冷胶囊中国（重庆）FS70/200型5.01001100低压脂润滑无

5、丝扣圈、锁销1加拿大NEOppg型14.0211001448高压油润滑无丝扣2国产旋转防喷器一、FX28-35型旋转防喷器（四川钻采院）主要参数（1）封井最高工作压力旋转钻进状态：最高17.5MPa静止封钻杆状态：35MPa封零状态：17.5MPa(2)工作转速最高100r/min(3)易损密封件寿命密封胶芯使用一口井以上旋转动密封连续工作120小时以上。设备分布：新疆塔河工区和四川盆地川西工区。二、XZ1105型旋转防喷器（胜利油田）大修用井口密封设备，可以实现井口密闭循环，防止污油污水人井对地层造成伤害，并能有效防止井喷事故。主要参数1.主要结构参数防喷器高度：525mm；防喷器外径：47

6、0mm；适用井口法兰外径：380mm；井口法兰密封垫环：RX-54(参见SY5279.3一91)；防喷器质量：290kg2.主要性能参数最大静密封压力：11MPa；最大动密封压力：5MPa壳体最大承压能力：588kN；适用钻杆直径：73mm；适用方钻杆：89mmx89mm；胶心最大过径：110mm.三、XK系列旋转控制头(旋转防喷器)XK系统（中国，四川石油管理局）技术参数适用钻具127、89、73 mm钻杆及相应的六方、四方方钻杆适用介质 空气、泡沫及其他各种钻井液可通过最大钻具尺寸196. 8 mm适用井口温度 100主通径350、280、230 mm侧通径180 mm工作压力动压10.

7、5 MPa；静压21.0 MPa最高转速 100 r/min总体尺寸旋转防喷器总高1 580 mm ；旋转总成外径518 mm表1-3 XK28 (35)-17.5/35旋转控制头主要规格及技术参数型 号XK28-17.5/35XK35-17.5/35壳体通径280mm (11in)350mm (13-5/8in)底法兰连接280mm (11in)-35MPa6B型法兰350mm (13-5/8in)-35Mpa 6BX型法兰侧出口连接7-1/16in- 35MPa 6B型法兰连接侧进口连接52mm(2-1/16in)-35MPa 6B型栽丝法兰转油管扣 (用户可选用油管扣或由壬)中心管通径1

8、82mm工作压力最大动压17.5Mpa最大静压35Mpa最大转速100r/min.可封钻具5-1/4in方钻杆+5in钻杆，4-1/4in方钻杆+3-1/2in钻杆，3-1/2in方钻杆+3-1/2in钻杆，3in方钻杆+2-7/8in钻杆。工作介质空气、泡沫和各种钻井液总体尺寸总高：1778mm； 旋转总成外径：440mm。 壳体高度：930mm。表1-4 XK28 (35，23)-10.5/21旋转控制头主要规格及技术参数型 号XK28-10.5/21XK35-10.5/21XK23-10.5/21壳体通径280mm (11in)350mm (13-5/8in)230mm (9in)底法兰

9、连接280mm (11in)-35MPa6B型法兰350mm (13-5/8in)-35Mpa 6BX型法兰230mm (9in)-35MPa6B型法兰侧出口连接7-1/16in- 21MPa 6B型法兰连接侧进口连接52mm(2-1/16in)-21MPa 6B型栽丝法兰转油管扣 (用户可选用油管扣或由壬)中心管通径190mm工作压力最大动压10.5Mpa最大静压21Mpa最大转速100r/min.可封钻具5-1/4in方钻杆+5in钻杆，4-1/4in方钻杆+3-1/2in钻杆，3-1/2in方钻杆+3-1/2in钻杆，3in方钻杆+2-7/8in钻杆。工作介质空气、泡沫和各种钻井液总体尺

10、寸总高：1480mm； 旋转总成外径：514mm。 壳体高度：765mm。 表1-5 XK28 (23)-7/14旋转控制头主要规格及技术参数型 号XK28-7/14XK23-7/14壳体通径280mm (11in)230mm (9in)底法兰连接280mm (11in)-35MPa6B型法兰230mm (9in)-35MPa 6B型法兰侧出口连接103mm(4-1/16in)-21MPa 6B型法兰侧进口连接52mm(2-1/16in)-21Mpa 6B型栽丝法兰或2-3/8in平式油管扣中心管通径182mm工作压力最大动压7Mpa最大静压14Mpa最大转速100r/min.可封钻具5-1/

11、4in方钻杆+5in钻杆，4-1/4in方钻杆+3-1/2in钻杆，3-1/2in方钻杆+3-1/2in钻杆，3in方钻杆+2-7/8in钻杆。工作介质空气、泡沫和各种钻井液总体尺寸总高：925mm； 旋转总成外径：374mm。 壳体高度：640mm。表1-6 XK28 (18)-3.5/7旋转控制头主要规格及技术参数型 号XK28-3.5/7XK18-3.5/7壳体通径280mm (11in)180mm (7-1/16in)底法兰连接280mm (11in)-35MPa6B型法兰180mm (7-1/16in)-35MPa 6B型法兰侧出口连接103mm(4-1/16in)-21MPa 6B

12、型法兰侧进口连接52mm(2-1/16in)-21Mpa 6B型栽丝法兰或2-3/8in平式油管扣中心管通径182mm工作压力最大动压3.5Mpa最大静压7Mpa最大转速100r/min.可封钻具5-1/4in方钻杆+5in钻杆，4-1/4in方钻杆+3-1/2in钻杆，3-1/2in方钻杆+3-1/2in钻杆，3in方钻杆+2-7/8in钻杆。工作介质空气、泡沫和各种钻井液总体尺寸总高：925mm； 旋转总成外径：374mm。 壳体高度：640mm。表1-7 XK540-AD194与XK350-AD194空气钻井用旋转控制头主要规格及技术参数 型 号XK540-AD194XK350-AD19

13、4壳体通径540mm (21-1/4in)350mm (13-5/8in)底法兰连接540mm (21-1/4in)-14MPa6B型法兰350mm (13-5/8in)-35Mpa 6BX型法兰侧出口连接ANSI16.5 10in-400型法兰连接或10in卡箍连接中心管通径194mm工作压力最大动压1.75Mpa最大静压3.5Mpa最大转速100r/min.可封钻具6in方钻杆+5-1/2in钻杆，5-1/4in方钻杆+5in钻杆，4-1/4in方钻杆+3-1/2in钻杆，3-1/2in方钻杆+3-1/2in钻杆。工作介质空气、泡沫和各种钻井液总体尺寸总高： 1296mm；旋转总成外径：4

14、40mm。壳体高度： 698mm。总高： 1343mm；旋转总成外径：440mm。壳体高度： 930mm。四、Northland RBOP系列（主动式）表1-8 Northland RBOP系列（主动式）型号最大静压力（MPa）钻进时最大压力（MPa）下套管时最大压力（MPa）最大旋转速率（RPM）总高度（M）最大外径(M)贯穿孔(M)安装重量(kg)2k RBOP13.810.36.91001.50.9828026365k RBOP34.524.117.21401.130.912804227五、 FS系列国产旋转防喷器表1-9 FS系列国产旋转防喷器型号公称通径动密封压力静密封压力密封机理轴

15、承冷却润滑方式FS156/3.51563.57弹性密封和井压助封（见说明）强制水冷却与润滑油润滑FS12/5120510.5FS23-35/7B230280350714FS23-35/7.5B23028035010.521说明：动密封压力为10.5 MPa的旋转防喷器采用双胶心，上部胶心采用主动密封，下部胶心采用弹性密封和井压助封。欠平衡钻井技术与煤层气开发1.4 几种高压旋转防喷系统的性能比较对比分析了PCWD、RBOP、RCH 7100、SLXFD等几种常用高压旋转防喷系统的结构、工作原理、发展现状及关键技术，结合现场使用情况，分析了各系统的优缺点，最后结合胜利油田的SLXFD系统和四川石

16、油管理局的XK系统，论述了高压旋转防喷系统研制的必要性、可行性及广阔前景。性能对比表明，国产高压旋转防喷系统的性能已达到进口产品水平，有些性能指标已超过进口产品，开发国产低价位、智能型的高压旋转防喷系统已成为大势所趋。几种高压旋转防喷系统的优缺点比较：PCWD系统（美国）优点：PCWD系统的主动密封方式是理想的旋转密封方式，能够实现常规防喷器的功能，当钻机底座高度较低时利用该系统可以省去环形防喷器；密封胶芯能够密封各种形状的钻具，甚至能密封空井；只要遥控开启胶芯就可以起下钻头等复杂形状的钻具，操作简单。缺点：PCWD系统设计时，试图利用复杂的电、液控制实现完全自动控制，结果导致系统结构复杂且繁

17、琐，如果存在现场电源电压不稳等不利因素PCWD动力站的电路控制系统、液压系统都容易出现问题；另外，现场换胶芯时外界杂质容易进入润滑油系统，影响系统的可靠运转。RBOP系统（加拿大）优点：RBOP系统设置有两级润滑油循环、控制系统，第2级润滑油的压力是第2级压力的35%5%，有利于提高旋转密封圈的工作可靠性。缺点：RBOP中设计有2种压力的润滑油，3套高压旋转动密封圈，6套滚动轴承，结构复杂，维修、维护工作复杂。RCH7100系统（美国）优点：RCH 7100的轴承总成和SLXFD的旋转密封总成是独立的、密闭的整体，不容易被外界杂质侵入，更适合在现场长时间工作。缺点：RCH 7100系统利用循环

18、冷却水冷却高压旋转密封圈，再利用低压密封圈对循环水进行密封由于水本身不是润滑剂，现场使用时这种低压旋转密封圈容易失效，导致上部旋转动密封出现泄漏冷却水的问题，无法正常使用；另外该系统还需要与环形防喷器配合使用。SLXFD系统（中国）优点：SLXFD系统设计时综合考虑了PCWD系统和RCH 7100系统的优点，并结合了技术人员长期的现场经验和我国钻井工业的实际情况，因而可靠性较高；另外，SLXFD系统的关键部件在设计中采用了冗余技术，提高了系统整体可靠性。缺点：SLXFD系统需要与环形防喷器配合使用。XK系统（中国，四川石油管理局）优点：（1）可密封四方钻杆的双胶芯密封(专利技术)而产品不仅可以

19、密封六方钻杆，同时也可以密封国内普遍采用的四方钻杆，因而更适合中国国情。（2）胶芯密封液压胶囊助封装置(专利技术)（该旋转防喷器设计的液压胶囊助封装置，在下部胶芯和上部胶芯都磨损泄漏的情况下，可通过向液压胶囊内注入液压油，使其强行向内挤压上部胶芯，迫使上部胶芯抱紧钻具，实施主动补偿密封。）该装置能有效地延长胶芯密封使用时间。该技术目前在国外还未曾出现。（3）旋转总成与密封胶芯整体拆装更换下部密封胶芯时，只需将卡箍松开，便可将旋转总成整体取出更换胶芯；更换上部密封胶芯时，只需将上部的卡螺纹筒旋转90，即可方便地取出胶芯，拆装省时方便。（4）带有自动安全锁紧的液动卡箍该旋转防喷器使用液动卡箍连接壳

20、体与旋转总成，无需手工操作，自动化程度高。其中自动安全锁紧装置能保证卡箍在意外情况下安全锁紧，先进于国外产品的手动锁紧装置，并提供可与液动卡箍互换的手动卡箍，无需液控系统也能单独使用。（5）连续压力循环油润滑冷却轴承 旋转总成设计有润滑油注入与排出通道，能对轴承进行连续压力循环润滑。在使用中，轴承浸没在润滑油中，使其能够得到充分地冷却和润滑。（6）具有扶正防磨功能(专利技术)现场使用的钻机普遍存在井架、转盘与井口不对中的情况，该旋转防喷器设计有防磨扶正套，能有效地延长轴承使用寿命。（7）结构紧凑适用范围广该旋转防喷器结构紧凑、高度低、径向尺寸小、能用于转盘开口尺寸520 mm的所有钻机。由于配

21、备有完善的控制系统、冷却加热等辅助装置，使得该旋转防喷器既能用于高温缺水的环境，又能用于高寒地区。1.5 国内旋转防喷器发展现状：目前，国内使用的高压旋转防喷系统大多数是从美国引进的。随着欠平衡技术的发展和应用的普及，单靠引进设备已经不能满足生产的需要，因此，加快旋转防喷导流系统研制已势在必行。胜利油田研制的35 MPa级的旋转防喷导流(SLXFD)系统，成本只有进口设备的1/51/3。该系统的研制成功，提高了我国欠平衡钻井专用设备的研制开发能力，节省了大量资金。另外，四川石油管理局钻采院研制的XK型静密封压力为21 MPa旋转防喷器，下胶芯采用被动密封高压胶芯，上部低压密封胶芯采用了油压胶囊

22、主动密封结构，在一定程度上能够起到环形防喷器的作用，为新型旋转防喷系统的研制做出了积极探索。因此，国内企业应加大研究力度，研制出系列的、低成本的、适合我国钻井业实际情况的旋转防喷系统，推动这项油层保护新技术在国内的推广应用，也推动气体钻井、地热钻井、煤层气钻井、环境敏感地区钻井等技术的发展。第二部分 动力钻具空气钻井马达 空气钻井马达是一种改进的适用于气、液两相液流的动力钻具，重新设计的大容量气体流道，适应了泡沫钻井中大流量的需要，马达设计为弯外壳式，辅以改进的定子和轴承系统。它可使扭矩最大程度作用在钻头上，在利用高排量来维持井眼清洁的情况下，保持较低的钻头转速、低压差就能为钻头提供足够大的扭

23、矩，并可减少对井下空气钻井马达的严重损害。当使用气、液两相流体驱动井下马达时，应确保马达不要超速旋转。空气钻井马达相对常规动力钻具，具有以下优点：不需要增压器；提高作业效率；马达不容易失速；在提高井底时，因钻杆中的储存能量较低，所以马达不可能超转速；空气钻井马达既可使用压缩性的流体驱动，也可使用非压缩性的流体驱动。如贝克-休斯公司研制的Mach 1/AD空气钻井马达，是一种导向钻井马达，具有造斜短节，既可以钻直井又可以钻定向井。用单只马达就可以达到不同的造斜率，一次下井就可达到理想的方位和井斜。Mach1/AD空气钻井马达的寿命要比普通的钻井液马达高1倍，且钻速和钻压也分别提高1倍。井下辅助工

24、具箭形止回阀；（2）投入式止回阀；（3）旁通阀第三部分 套管阀（井下封井器）3.1 井下套管阀井下套管阀是一种全井筒的安装于套管的截止阀，可作为技术套管的组成部分下入并固于井中，在阀板关闭状态能够隔离井下的油气和压力，保证井口作业安全；在开启状态允许钻具组合通过。欠平衡钻井过程中需要起钻时，首先将钻具带压起钻至井下套管阀以上，然后通过地面控制装置关闭阀板，再泄掉上部套管内的压力，敞开井口，按照常规方法起钻。下钻时按常规方法下至阀板上方后，首先利用旋转防喷系统和常规闸板防喷器密封井口，然后从井口泵入流体以平衡阀板上、下的压力，再通过地面控制装置打开阀板，最后打开闸板防喷器，带压下钻到井底并进行欠

25、平衡钻进。哈里伯顿公司研发了套管井控阀(Casing Well-Control Valve)威德福公司研制了井下套管阀(Downhole Deployment Valve， DDV)DDV优势：提高了安全性，降低了排放，油井不需压井且不会受到损害，不需要强行起下作业，在井眼中没有钻柱时，井不会发生溢流，加快起下作业所需时间，降低成本，易于与标准套管程序结合，允许下入长而复杂的井底钻具组合，完井作业中允许下入割逢衬管系统和膨胀式防砂筛管。DDV主要构成：套管阀体，地面控制系统，控制管线，套管头安装，套管悬挂短节，拼接短节，张开锁定工具。表3-1 两种DDV介绍型号尺寸外径内径总长度最大内压最大外

26、压9in-47LB/FT 5K DDV9in-47lb/ft304.8mm220.5mm4.191m35MPa35MPa7in-32LB/FT 5K DDV7in-32lb/ft 209.55mm154.79mm3.05m35MPa35MPa最大压差最高温度阀瓣类型操作压力拉伸额定值本体材料9in-47LB/FT 5K DDV35MPa150舌瓣型 金属密封3.44MPa4.80MPa425t4140/457in-32LB/FT 5K DDV35MPa150舌瓣型 金属密封3.44MPa4.80MPa300t4140/453.2 井下封井器 井下封井器的使用，确保了钻井施工作业中的全过程欠平衡

27、作业，提高了欠平衡钻井工艺水平。同时，满足了油田勘探开发对油气储层科学、准确地识别和评价的技术要求。表3-2 井下封井器主要技术参数表最大外径（mm）最小外径（mm)工具总长(m)外筒钢级最大密封压力(MPa)允许开关次数(次)最小抗拉强度(t)连接扣型3102204.935CrMo3575687BTC图3-1井下封井器结构示意图上接头：2固定套；3上本体组合：4内套管；5下本体组合：6阀芯总成：7下接头：井下封井器工作原理及其在欠平衡钻井中的应用图3-2 井下封井器的结构示意图1-套管短节；2油管接头：3上外筒：4内筒；5管阀总成；6转换接头表3-3 井下封井器规格及性能参数表封井器型号技套

28、规格外径/mm通径/mm总厂/m密封压力/MPaFJQ245244.53102202.732FJQ178177.82101522.635FJQ178A2161582.635抗内压（MPa）抗外剂(MPa)抗拉(t)舌板承压（MPa）开关压力(MPa)扣型抗拉强度/kN6661687350.75LTC/BTC49036543380350.75LTC/BTC3844350.75LTC/BTC3923用于全过程欠平衡钻井施工的井下封井器第四部分 强行起下钻井口设备4.1 不压井设备不压井设备是带压环境中完成钻井、修井的作业方法。目的是为了避免使用昂贵的钻井液压井，以及由压井后带来的洗井和对生产层采用

29、的强化增产措施，消除泥浆压井带来的一切后果。它能避免压井液对产层的污染，使开采潜能和产量得以最大保护。采用不压井工艺作业，既可缩短作业周期又能节约成本，同时，由于该作业方式不使用压井液，避免了对地面环境的污染，符合HSE的要求。(CUDD、Varco、Hydra Rig、Snubco、威德福公司等)表4-1 Hydra Rig公司液压不压井设备性能参数型号最大提升能力/kN最大下压力/kN功率/kW最大管柱外径/mm旋转头扭矩/kM.m冲程/mHRS-150670290171.573.03.793.04HRS-2251040530227.4139.76.773.04HRS-3401510840

30、227.4193.78.943.04HRS-4602040980283.3219.18.943.04HRS-60026701160283.3219.18.944.26HRL-120530270171.573.04.0610.98HRL-142630320227.4139.74.0610.98表4-2 Qtis公司生产的液压不压井修井机性能型号最大提升能力/kN最大下压力/kN旋转头扭矩/kN.m液压缸数冲程/m导向管内径/mm120K5302703.03022.74103.12200K8904406.50922.74179.32200K8904408.67722.74282.59250K111

31、04806.50943.66179.32400K17808908.67722.74282.59400K17808908.67743.66282.59600K267013308.67742.74282.594.2 国内不压井设备70年代四川石油管理局钻采工艺研究所研制BY3D-2型不压井压井起下钻装置和用于修井的BYXTl5型不压井起下钻装置。克服井内顶力分别为294和147kN，使用井口压力为57MPa。 华北容盛公司吸收国外技术开发了一种液压带压作业装置，吉林油田、辽河油田又对其进行了改进，改进后的液压带压作业装置可用于14 MPa左右井压的不压井起下管柱作业，最大提升能力为500700kN

32、。第五部分 分离器5.1 液气分离器的结构及设计图5-1 空罐分离器 图5-2 折流板式分离器 图5-3 旋流加折流式分离器a)空罐型分离器如图1，液-气从分离器入口进入直接落入罐内，靠液-气密度进行自然分离，钻井液从下端U型管排入泥浆罐振动筛。这种分离器由于分离效果较差，在油田已很少使用。b)折流板式分离器如图2，液-气从分离器入口进入后经过折流板多次折流，钻井液从折流板流入罐的下部，气体从折流板两侧面的空间向上升，经天然气排出管道排出。设置了折流板的分离器因为延长了液体流经的路程，从而增加了液-气分离的效果，现在油田大多采用这种液-气分离器。c)旋流加折流式分离器如图3，液-气进入口设置在

33、罐壁偏内的切线方向，钻井液与天然气从进入口进入后，沿环碗型的分离板壁旋流流动，由于液-气密度差很大，大量的气体被分离出来，上升到排气口，钻井液再经过几次往返的折流，流入罐的下部，从U型管排入振动筛。最上面一层的环碗型分离盘侧壁与液体接触的部位设置了耐冲磨板，增加了折流板的使用寿命。钻井液经折流板向下往返流动时，液体中的气体从折流板的内环面和外环面向上流动。环碗型折流板通常采用不锈钢制作。这种液-气分离器分离效果最佳，通常用于含气量很大的钻井区域。分离器罐体直径选用900、1 000、1 200、1 400 mm，直径越大，分离时间越长，分离效果越好。分离器定尺原则：（1）分离器要有足够的分离能

34、力，在任何情况下都不会发生串喷。（2）根据最大瞬时峰值气速来设计和计算分离器合理的气、液停留时间，保证分离器有足够的分离能力。5.2 最大处理气量的计算参考浅谈欠平衡钻井用液-气分离器的结构和设计欠平衡钻井用泥浆/气体分离器的定尺评估液气分离量的设计：在设计液气分离量时主要考虑了以下两个因素：(1)钻井液进出口及排气口的尺寸根据目前国内现场施工情况，钻井液进口通径设计为103mm，与欠平衡钻井专用节流管汇一致，该进口进入的钻井液为混合液，包括液(钻井液)、固(岩屑)、气(天然气)三相混合物。液气分离器有两个出口，一个是排气口，通径设计为180mm，该出口用来排放从钻井液中分离出来的气体；另一个

35、是液、固体排出口，通径设计为250mm，该出口用来排放脱气后的钻井液及岩屑。(2)主腔容积为了有效地将气体与液固相分离，液气分离器主腔须具备一定的高度和截面积，主腔高度决定其脱气效果的优劣，主腔容积决定瞬间脱气与储气的能力。设计分离器还应考虑的方面：（1）承载能力，主要指抗内压强度（2）脱气结构（3）循环系统（4）辅助系统（5）技术参数表5-1 ZQF系列分离器型号分离器内径/mm工作压力/MPa钻井液处理量/气体处理量/ .进液管内径排液管内径ZQF2-800/0.88000.812012000150203ZQF3-1200/1.012001.020020000150203ZQF3-1400

36、/1.514001.535030000150254 排气管内径液位控制方式点火头自动点火方式流量计与节流管汇的连接方式203U型管或气动蝶阀或U型管和差动阀立、卧两用220V交流电电子自动点火装置配电子式智能流量计采用高压软管连接，高压软管与分离器进液管线之间采用旋转接头，便于现场安装203203 表5-2（钻井用）四相分离器型号液体处理量/h气体处理量/h额定工作压力MPa工作介质工作模式外形尺寸（长*宽*高）/mWS1.6-6-1.5/1200200001.5含油气钻井介质（有限抗H2S）电控，全自动控制9*2.4*3（基本型）12*2.4*3（除固模块）表5-3 CPD分离器的一般规格型

37、号最大作业压力（KPa）液体储存能力(m3)最大油/浓度比例（作业1/2满）(m3/d)最大水产量（作业1/2满）(m3/d)最大流速下液体的滞留时间(min)压力释放阀最大流速(e3m3/d)作业导管的最大额定温度(0C)作业导管的最小额定温度(0C)水平测试分离器137969572457245914.446-29主要装置尺寸宽（m）长（m）高（m）重（kg）加载数量3.214.63.6129953流体传输尺寸和额定压力入口尺寸（mm）入口额定压力(KPa)油和水出口尺寸(mm)固相出口尺寸(mm)出口处额定压力(KPa)152.4137976.2152.41379第六部分 钻机6.1 国外

38、石油钻机发展现状20世纪90年代以来，国外研究改进、开发创新了多种新型石油钻机，涌现出了许多新结构、新技术。为了适应浅海、海滩、沙漠和丘陵等不同地带油气藏的勘探和开发，美国、德国、法国、意大利、加拿大、墨西哥和罗马尼亚等国先后开发了各种类型的石油钻机。其中美国National Oilwell公司、Emsco公司、Dreco公司生产的钻机质量最好，使用寿命可超过1015年。1国外石油钻机最新技术(1)Maritime Hydraulics公司可配置自动钻井系统(CADS)挪威海上钻井平台上使用了Maritime Hydraulics公司可编程管子处理系统，该系统属于可配置自动钻井系统(CADS)

39、，该系统实现了各种操作程序化，不需分别操作绞车、顶驱、管子处理装置和卡瓦，钻台上只需司钻1人。系统除可编程管子处理系统外，还包括一套先进的防碰系统，用来防止操作时的相互干扰。另外，还有一套E-Tally自动测量和记录系统，记录钻具规格、型号以及起下次数和上卸扣扭矩的大小，还可记录钻具在整个井下钻柱中的位置和起钻后在立根盒上的排放位置。两套司钻电脑操作系统，可相互配合使用。一个发生故障，另一个仍可进行操作。在司钻操作室内，触摸屏代替了按钮和开关。同时配备有手动操作的备用系统。由于不需手动控制操作，减少了起下钻时间，每小时可起下55柱立柱。(2)Varco公司监视与诊断系统Varco公司的e-dr

40、ill是第一套远程监视世界各地钻机的监测系统，钻机操作人员可在1h内和相关技术人员取得联系，同时各种参数可直接从置于Varco公司监测系统内的智能系统读取。通过该监测系统，操作人员可访问运行状况、检查情况等组成的档案数据库，且各钻机数据资源可共享。遇到故障时，可与技术人员及时取得联系，进行故障的排除。Transocean公司钻井船第一个使用该系统进行监测，运行结果表明：Varco监测系统可大大减少停钻检修时间，该公司的Discoverer Spirit等7部超深水钻机也将采用该系统。(3)National Oilwell公司Hawk系列监控软件National Oilwell公司最新开发的Ha

41、wk系列监控软件，包括三大部分：网络司钻、在线支持和陆上决策中心。该监控软件可利用互联网将设备的运行情况传到需要的地方。软件简化了司钻操作钻机的方式，可监控从钻井泵运行到井下钻具钻进方向的所有钻井情况。监视和测量的数据通过电话和计算机传给远离井场的技术中心。使用该软件还可将远程设计的图表和三维模型输入到计算机司钻操作台，司钻根据图表和模型进行操作。网络司钻：网络司钻是一种在线监控模块，可监控钻井数据，并使其在计算机或技术中心的闭路电视上实时显示。通过钻井设备上的传感器将数据传输至钻机操作人员、陆上或其它的海上钻井船中，各公司间的钻井数据库共享。经过授权的人员可通过全球互联网进入数据库，远程实时

42、监视和评估钻井参数、趋势曲线、报表等。在线支持：在线支持可提供全天24h的服务，可对所有软硬件和文件进行服务和支持，可指导用户选择和使用信息。司钻利用该软件可通过互联网向全球的National Oilwell公司技术服务人员进行技术咨询。30min内技术服务人员会对各种问题作出解答。National Oilwell公司在挪威、美国等设有服务中心。若需要，技术人员会亲临现场解决问题。通过Hawk系列监控软件实现的远程故障诊断和服务，减少了故障检修时间和费用。陆上决策中心：设立在基地的总部办公室。通过这个中心，专家可以查看所有的数据、报告和信息；也可以选择性地查看所需要的参数，并指导钻机人员的操作。National Oilwell公司还开发了钻井顾问系统，包括一个钻机网络、一个数据库、地质师、钻井液工程师、定向井司钻、随钻测量操作者、随钻录井操作者以及司钻提供的用户化的界面。钻井顾问系统可提供实时信息、更精确的井深计算、钻井液性能参数计算和钻头、井眼以及油藏的三维图形模拟显示。通过用户化界面，用户可选择性的查看自己感兴趣的信息，管理数据更容易。钻井顾问系统装置被永久性的安装在钻机上，服务公司不需要每次铺设新的电缆和传感器，大大节省了时间和费用。National Oilwell公司于2002年7月将第一套钻井顾问系统安装在Statfjord油田海洋