阀式连续循环钻井装置现场试验方案及保障措施

  试验采用空气压缩机、增压机、膜氮机、压力调控装置、过程控制记录装置等设备，开展地面模拟空气连续循环钻井的全流程试验，测试其连续循环功能动作、流道转换与压力波动、压力调控与安全泄压、控制系统的压耗检测等功能；测试控制系统执行机构操作压力与闸阀手动操作状况、循环阀的高低压工况下的动态密封状况等；开展液流介质连续循环钻井作业接卸单根试验、连续循环装备接入钻机系统的实践等。

 

  在进入总体流程实验之前，对循环短节各部件、控制系统各单体，按照质量控制体系，执行了严格的质量保证措施，主要有以下方面。

 

  （1）严格选材。材料强度要求高，主侧阀体阀座密封面硬度值要求超过 HRC42，保证 3 000 次敲击不变形，具良好密封性，并具高温酸性环境下的防腐蚀性能。

 

  （2）严格的炉号证书，机械性能与化学成分分析、加工件的磁粉检测、超声波探伤证书。

 

  （3）创新的侧阀防松防倒扣的安全结构设计，以及总体结构设计的 ANSYS 有限元安全性分析与阀板受力动量校核。

 

  （4）主阀板动作可靠性试验及开启关闭状态试验，负压 < 0.8 MPa 即可自动关闭。

 

  （5）单件循环短节液 / 气高低压静密封试验必须合格（钢对钢密封低压密封更比高压密封难）。静水高压 70 MPa，低压 2.5 MPa；空气高压 40 MPa，低压 2.0 MPa。不仅厂家要做，还需经有国家检测资质的中石油集团安全检测中心检测合格并出具证书。

 

  （6）循环短节批量抽检，经有国家检测资质的西安三维应力检测中心进行超高强度的 5 000 kN 抗拉、135 600 N·m 抗扭状况下侧阀孔变形量检测，结果均小于 0.02 mm，装卸正常及磁粉裂缝检测合格。

 

  （7）控制柜电控系统试验及液控系统试验，动作协调，操控可靠，可液控也可手动。

 

  （8）控制管汇系统旋塞阀和执行机构单件的高压100 MPa 静水压试验合格。

 

  （9）控制系统总体流程密封试验，静水压 70 MPa，空气 40 MPa，并实现连续循环和传统作业循环的零时间转换。

 

  （10）外径 45 mm 钻杆内测斜仪各种倾斜角度过阀体，防卡挂试验，不卡不挂安全上下。

 

  （11）圈闭气安全释放泄压装置试验合格。

 

  试验结果。

 

  完成上述一系列试验后，川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院组织了对四川、新疆 7 口不同循环介质和不同钻井方式的连续循环钻井实钻试验，除了四川南页 1 井不太适应，其他都获得成功。