CCV井下钻井工具及其新工艺、新技术在苏丹油田的使用

章进荡

中国石化中原石油勘探局 钻井一公司 （河南 濮阳 457331）

CCV井下钻井工具及其新工艺、新技术在苏丹油田的使用

章进荡

中国石化中原石油勘探局 钻井一公司 （河南 濮阳 457331）

在油气勘探开发中，研究先进的钻井工具、新工艺、新技术对降低钻井成本、降低事故发生率、提高钻井效率有着重要意义。钻井过程中发生的轻微的漏失会使钻井工作中断，如井漏得不到及时处理，还会引起井喷和卡钻等事故，CCV(Centurion circulate valve（可多次开关式循环分水接头）)接头的出现，对处理井漏事故复杂提供了工具保证和技术支持。

井下工具 井漏 分水接头

CCV接头一般接在一根钻铤或螺杆钻具的上面，也可使用在清洗井眼时提高循环的速率。循环孔的开关主要是通过投球来控制，可以多次投球，开关的次数主要与接头内的球篮的容量有关，它有以下几方面的作用：①可以打堵漏剂；②可以提高环空流量以帮助携带岩屑；③在钻进过程中可分流；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压降的钻具组合。

1 工作原理

图1和图2为CCV接头的结构，图1为上部分，图2为工具下部分。

从图1、图2中的CCV接头结构图中可以看出，图1和图2实为一整体，只因标注需要才把他们分2图，顶部接头和下部公扣扣型一致，扣型为168.28mm （68″）REG 或 114.3mm(42⅟″)IF,长 度 约3m，外带一组不绣钢球（投球时用），接头中部有4个直径25mm的旁通循环孔，具体的内部结构和工作原理如下：

（1）钻具组合，下到预定位置，此时钻具组合处于正常的工作状态，相当于一个接头。投球后，泥浆运送球到达球座后，压力升高，憋压，打开泥浆循环孔，继续憋压，使球通过上球座而进入球篮，

此时泥浆循环孔处于开的位置，可以提高泥浆泵的泵冲，以提高环空返速，在工具内部仍有部分泥浆通过钻头进行循环，保证冷却和润滑的作用。

图1 CCV接头的上部分

图2 CCV接头的下部分

（2）在这个位置，CCV接头可以用来打堵漏剂，如果堵漏剂会损坏井下工具，例如CCV接头下接有MWD，为了不损坏MWD，我们可以再投入一个球，把流向钻头的泥浆关闭，此时100%的排量经过环空。

（3）如果想使钻井液再次全部从钻头通过,则再投一个球，泥浆运送球到达球座后，压力升高，憋压，使球能过球座，压力下降，工作球和用于关循环孔的球将一起被泥浆送到球篮，而CCV接头上的循环孔也同时被关闭，开和关能够使用多少回，主要取决于接头里的球篮容量，可以容纳8个或12个不等。

2 应用情况分析

2.1 DIFFRA-2R井

中原油田钻井一公司757钻井队2004年3月所钻进的DIFFRA-2R井是DIFFRA-2井的重钻井，既是一口探井也是定向井，长城钻井公司打的DIFFRA-2井由于钻遇裂缝性漏层而最终报废，所以施工难度非常大，我们同样钻遇到该漏层，最后我们下CCV接头，采取边漏边钻法在井口一直不返泥浆的情况下连续用清水钻井3d，可以说创造了一个奇迹，穿过漏层后顺利下入244.48mm(98″)技术套管。

（1）首先，加强对DIFFRA-2井及其邻井进行研究分析，发现该井和邻井都在钻进AMAL地层中钻遇漏层，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井直接由于井漏导致卡钻，原井眼报废。

（2）打完二开后,钻具组合为：钻头+螺杆+MWD+CCV接头+钻铤+加重钻杆+钻杆。2004年3月10日，工况为正常钻进，钻井参数：钻压为 2～3t，顶驱转数为 60r/min，泵冲双泵 75，泵压 20MPa，钻时28m/h，当钻进至1 847.65m时，司钻发现钻具突然放空，泥浆工程师和井架工发现泥冰浆槽不返泥浆。立即起钻至套管鞋1 497m，同时不停地向环空灌浆，环空泥浆不能灌满，接方钻杆，小排量泵冲25进行循环，泥浆不返，泥浆工程师准备堵漏剂，堵漏剂主要是云母片和果壳，颗粒比较大。

（3）下钻至 1 820m，打开 CCV接头，打 7 950L(50bbl)的堵漏剂，成份为MICA，NUT SHELL（果壳），CaCl2，泥浆不返，没有立压；起钻 5柱，往环空灌浆5m3，不返；再次下至1 820m，再打12 720L(80bbl)堵漏剂，泥浆不返，没有立压；起8柱，往环空灌浆 5m3，泥浆不返；起钻至 1 495m（套管鞋在1 497m）， 当天累计漏失 225.5×104L(1 465bbl)，约23m3。

（4）起钻，下光钻杆打水泥塞，再起钻，组合钻具，钻具组合为：钻头+钻铤+CCV接头+钻铤+加重钻杆+钻杆。打水泥塞，泥浆不返。

准备好清水和高黏堵漏剂，打开CCV接头，用清水和高黏堵漏剂继续钻进，在钻进的过程中，活动钻具，没有遇阻和多拨的现象，钻至1 995m，钻时1～2m/h，三开完钻，循环井眼，再次打开CCV接头，打19 500L(100bbl)高黏堵漏剂，短起下，到井底后，再打29 250L(150bbl)高黏堵漏剂，起钻，并成功下套管至1 986m，开泵冲到1 995m井底，固完井。该井顺利穿过漏层，为该井下一步施工奠定了坚实的基础。

表1 漏失统计表

2.2 NEEM-11井

2.2.1 该井发生井漏的原因和事故处理过程中的难点

2006年1 2月，757钻井队施工的NEEM-11井发生严重的井漏井下复杂事故，该井在事故的处理过程中难点和发生的原因主要有以下几个方面：①漏层在2 213～2 250m之间，为裂缝性漏失；②井眼在800～700m之间为易缩径井段；③1 350～1 450m之间有流沙层，井壁垮塌严重，井径很大；④井壁已经彻底破坏，井眼状况不好；⑤处理过程中，泥浆已经漏完，新配泥浆性能达不到处理复杂的要求；⑥漏失越来越严重，泥浆液面在什么位置不得而知，套管以下地层垮塌、缩径在所难免，施工难度非常大。

2.2.2 事故发生的经过和前期处理情况

灌泥浆，但无返出。测得泥浆漏速为95m3/h，共计漏失243m3。发现井漏后队上组织人员快速起钻，同时配高黏堵漏泥浆。起钻至1 700m，泥浆准备完毕，下钻至井底堵漏，使用19 500L(100bbl)堵漏泥浆，泥浆返出。5min后再次漏失，继续灌入堵漏泥浆至返出后起钻至套管鞋（700m）静止1.5h，泥浆漏失轻微。

下钻至2 215m，下钻泥浆返出正常，开泵后发现泥浆继续漏失。泵入堵漏泥浆15m3，同时发现泥浆返出。鉴于井下钻具组合复杂而贵重的事实，起钻更换牙轮钻头，甩掉螺杆、MWD和扶正器后下钻。下钻到底后，我们边漏边打，强穿漏层，钻进至2 220m，井内不返泥浆。又泵入15m3高黏泥浆堵漏后起出套管鞋，静止1.5h后再次下钻至井底，循环过程中发现漏速没有减小，泵冲稍有提高井眼不返泥浆，随即起钻。

下光钻杆准备堵漏，下钻到2 213m沉沙遇阻，由于下不到漏失层位，决定起钻。组合18m钟摆钻具，下入井底后发现轻微漏失，按指令钻进至2 225m，泥浆无返出。起至2 213m，重新建立循环。在井中泵入9.5m3堵漏泥浆，起钻下光钻杆到井底，用斯伦贝谢水泥车泵入20m3堵漏剂。起钻至1 800m循环，无漏失。

2.2.3 使用ccv（可多次开关式循环分水接头）处理井漏事故过程

起钻并组合18m钟摆钻具带CCV工具下钻。

下钻到井深2 170m遇阻，划眼到井底，泥浆一直有漏失，钻进至2 228m，不返泥浆，停泵投球，泥浆不经过钻头从CCV接头旁通建立循环，泵入堵漏剂到漏失层位后起钻至井深1 820m，关封井器在1.7MPa(250psi)蹩压10min，将堵漏剂挤入漏层，继续起钻配堵漏泥浆，泥浆到位后下钻至2 219m遇阻，泵入较大颗粒堵漏剂后起钻。

起钻至792m后上提遇阻，多次活动无法起出，接方钻杆，投球建立钻头循环，循环期间多次采用上提钻具、坐卡瓦倒划眼的方法依然无法起出，下钻至1 800m后起钻至792m依旧遇阻，多次开泵，上提活动数次起出，起出钻具后发现分水接头损坏，泥浆从离钻头3.2m旁通阀处短路循环，钻头水眼、钻头接头全部被堵漏剂填死。

更换新的牙轮钻头、分水接头（CCV）、震击器，组合钻具下钻，鉴于井下复杂的事实，分段循环下钻至井深2 162m遇阻，划眼至井深2 218m时发现不返泥浆，泵入堵漏剂提高泵冲后泥浆返出，边漏边划到井底2 228m，钻进至井深2 232m时再次不返泥浆，循环配堵漏剂，由于漏速太快，立即起钻，起钻到井深834m开始遇阻，同时755～756m之间遇阻严重，上提下放都有遇阻现象。起至737m时，井底钻具无法起出，循环开泵下放转动都正常采取了反复倒划眼的办法后，遇阻钻具顺利提离遇阻点。起钻过程平稳。

钻具起出后，扶正器泥包。钻头及CCV良好。

简化钻具组合，甩掉扶正器分段循环下钻处理泥浆，循环下钻期间无漏失。下钻到2 202m在循环划眼时开始缓慢漏失。为了保证最大限度地揭开漏层，利用CCV打堵漏泥浆，采取边漏边打的办法，强行穿越漏层。期间钻具放空2次，漏速加快，泵压下降，在钻进至2 250m时泥浆消耗完了起钻。

下钻至1 057m，遇阻，划眼至1 111m。下钻至1 422m，遇阻，划眼。划眼过程中，钻具上提遇阻，钻具无法提出，阻点井深2 151m。采取了通过下放钻具循环的办法，在震击器的作用下多次上提解卡。在划眼至漏层顶部2 200m时，下划至2 225m时开始不返泥浆，强划到井底，漏速比前几次更快，泵压很低，下钻进2m后因泥浆数量不充足，起钻。起至2 232～2 222m遇阻，上提下放在震击器的作用下解卡，上部井段起钻正常，但一直灌不满泥浆。

起钻，换牙轮通井，下光钻杆固井，井眼恢复正常后组合螺杆＋MWD+CCV接头钻具下钻钻进。

2.2.4 从该井使用的情况得到的结论

从该井的处理过程中可以看出CCV在处理井下漏失及漏失后的遇阻有以下3大优点：

（1）下钻分段循环，打堵漏剂，特别是大颗粒的堵漏剂，避免堵水眼，为边漏边钻提供了技术保障。

（2）在发生重大漏失以后，泵入大颗粒的堵漏材料后，造成水眼和井下动力工具堵死，仍可通过CCV进行旁通循环，避免了在起钻过程中遇阻无法开泵而导致井下更复杂更难处理的现象。

（3）CCV接头可以用来分段打堵漏剂，对深井、超深井的承压试验打入大小不同、类型不同的堵漏剂提高很好的技术保障。

3 结论

用CCV接头进行堵漏，在井漏发生时能够及时地进行堵漏或预堵漏，提高环空排量等方面技术有着极大的优点，而其最大的钻井工艺就是进行边漏边钻，成功的边漏边钻技术大大地降低了钻井成本，节省了泥浆材料，缩短了钻井时间，由于漏失后井底的压持效应降低，机械钻速得到了大幅度的提高，节省了大量的堵漏时间和堵漏材料。

CCV接头的其它功能也在其它的区块和井队生产中得到了广泛地应用，但也有一些缺点，例如，在边钻边漏的钻井过程中，还没有考虑对生态环境的破坏。CCV接头在我国的使用具有广泛的前景。例如，在新疆塔地区，该区块在石炭系下统巴楚组5 000～5 500m这个范围含有上百米厚的盐膏层，所以上部地层就需要进行预堵漏，为提高井液密度穿盐进行试压试验，且封堵的层位不同，堵漏剂要求也不一样，其中T726井在承压试验中就花了15d的时间，如果使用CCV接头，则能够节约好多起下钻的时间，从而提高效益。

[1]徐同台.井壁稳定技术研究现状及发展方向[J].钻井液与完井液,1997,14（4）.

[2]赵辉.加快深井钻井速度的几点建议[J].民营科技,2008（3）.

[4]钱殿存,孙明波,杜素珍,等.深层盐膏层钻井液技术研究与应用[J].钻采工艺,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

章进荡（1978-），男，现主要从事石油开采与钻井工作。

尉立岗

2011-09-19▌