[發明專利]一種適用于空氣鉆井的連續循環鉆井工藝

有效

• 申請號: 201210561390.0
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103046883A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 俞祖英;徐著華;李康健;王洪杰;張銳
• 申請（專利權）人: 成都歐迅海洋工程裝備科技有限公司
• 主分類號: E21B21/16
• 分類號: E21B21/16;E21B21/08;E21B21/10
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及石油鉆井技術領域，特別是一種適用于空氣鉆井的連續循環鉆井工藝。

背景技術

石油鉆井被譽為石油工業的鑰匙，表明了鉆井在石油工業的關鍵地位。從勘探階段找油找氣，到開發生產油氣，直至油氣田增產措施的實施，都必須經鉆井來實現。與使用傳統水基鉆井液鉆井相比，用氣體型流體鉆井有更多的優點：能提高機械鉆速，減少或避免井漏，延長鉆頭壽命，減少井下復雜事故，減少完井增產措施，降低鉆井綜合成本，保護油氣產層，增加油氣產量等。

但常規氣體鉆井作業時，在接單根前，必選首先關閉增壓泵，停止氣體循環，此時井底將產生負壓力激動，這極易造成井底壓力低于空隙壓力，并可能導致井壁坍塌和埋鉆等事故，同時會對后續的下套管固井作業造成不利影響。當加接完鉆桿重新啟動循環時，將會引起正壓力激動，使得井底壓力高于正常循環壓力，甚至超過地層破裂壓力，造成循環氣體漏失和壓差卡鉆。在鉆井氣體停止循環時，常用的地面回壓控制方法只能通過壓力補償方式保持井底壓力的穩定，但無法避免環空壓力梯度的改變，而在近海和深水鉆井中，海底地層具有特殊的孔隙壓力和破裂壓力曲線，使得保持裸眼段壓力梯度的穩定比僅僅保持井底壓力的穩定更為重要。鉆井氣體停止循環時，巖屑沉降，在重新開始循環式，要花費大量時間來清除沉降堆積的巖屑，在恢復循環時可能造成壓井而傷害儲層，同時又造成較長的停鉆時間來重建平衡，影響鉆井效率。

中國專利2011101301394，公開了一種石油鉆井用不間斷連續循環短接及其連續循環泥漿方法，該不間斷連續循環短接包括短接本體、自動中心閘閥和側向常閉單流閥；自動中心閘閥與短接本體同軸設置；側向常閉單流閥設置在自動中心閘閥下方的短接本體側壁上。由于采用了大通徑無障礙自動中心閘閥和三重式側向常閉單流閥相組合的短接本體結構，在需要拆裝鉆桿上扣、卸扣和起下鉆時，改從側向常閉單流閥不間斷循環泥漿，利用循環泥漿的壓力自動關閉自動中心閘閥，從而連續保持了井眼壓力的穩定。但該連續循環短接僅適用于泥漿鉆井，不能適用于空氣鉆井中。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種可有效控制井眼環空的當量循環密度、有效保持井眼壓力穩定的適用于空氣鉆井的連續循環鉆井工藝。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種適用于空氣鉆井的連續循環鉆井工藝，它包括以下步驟：

S1、開鉆前，先連接增壓機至供氣控制裝置的供氣管路，再分兩路從供氣控制裝置連接至連續循環短接的管路，第一路管路A，通過頂驅裝置連接至連續循環短接的中心單向閥，第二路管路B，由快速接頭設置在連續循環短接的側向立式單向閥旁邊，備用；

S2、下鉆前將連續循環短接的連接公扣與鉆桿母扣連接，再將鉆具連接在頂驅上，正常鉆井作業時，連續循環短接的中心單向閥處于開通狀態，側向立式單向閥處于關閉狀態，接通管路A的通道，使氣體由管路A進入，實現氣體的循環；循環氣體通過管路A經連續循環短接的中心單向閥進入鉆桿實現循環；

?S3、當接單根下鉆、鉆桿停止轉動時，由管路A通過頂驅繼續保持向連續循環短接中心單向閥供氣，然后將備用的管路B連接到連續循環短接的側向立式單向閥上，然后，逐漸增大管路B內氣體壓力，使側向立式單向閥的閥板B打開，循環氣體由側向立式單向閥進入連續循環短接的內部，再逐漸降低管路A內氣體的壓力，當管路A內氣體壓力降低到一定程度時，中心單向閥在側向循環氣體的高壓作用下自動關閉，管路A卸壓后，卸下鉆具與連續循環短接的連接，在連續循環短接的上端接上新的鉆桿，然后在新的鉆桿上端再連接一根連續循環短接B，再將連接有頂驅的鉆具連接到新接上的連續循環短接B上，安裝完畢后，再次逐漸打開管路A，向連續循環短接B的中心單向閥供氣，并逐漸增大管路A內氣體的壓力，中心單向閥的閥板A打開，循環氣體由中心單向閥進入鉆桿串，在逐漸加大管路A的氣體壓力時，逐漸降低管路B內氣體的壓力，使側向立式單向閥關閉，管路B卸壓后，將管路B與側向立式單向閥斷開，繼續進行鉆井作業；反復實施上述操作，直到完成鉆井作業；