[發明專利]智能油氣井反循環鉆井系統

有效

• 申請號: 201610039792.2
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105696959B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 鄭雙進
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: E21B21/12
• 分類號: E21B21/12;E21B21/06;E21B21/14;E21B21/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及石油鉆探技術領域，具體涉及智能油氣井反循環鉆井系統。

背景技術

氣體鉆井技術可大幅提高火山巖、礫石層、碎屑巖、碳酸鹽巖等難鉆地層的機械鉆速，在川渝等地區應用，平均鉆速提高4～15倍。但采用正循環氣體鉆井時(特別是大直徑井)，設備投資大、占地多、耗氣量大、運行能耗高、成本高，如在26″井眼(500m)氣體鉆井所需氣量500m3/min以上，171/2″井眼所需氣量300m3/min；在井壁穩定性較差，或地層出水量較大的情況下，增大氣量進行氣體鉆井加劇了對井壁的沖蝕，增大了井壁失穩可能性；同時，處理地層出水問題的能力較差，倘若同時地層裂隙發育(即井漏失返且地層大量出水)，則很難建立正常循環，即使采用充氣鉆井，也容易出現漏水不漏砂的情況，難以保證井下安全；這些問題對正循環氣體鉆井的應用帶來了諸多限制。

現有一種氣舉反循環的鉆井方法，如專利申請號為CN101929309A專利公開了一種氣舉反循環鉆進工藝，其工藝步驟為：①先卸下雙壁方鉆桿向芯管內注滿液體，然后重新安裝好雙壁方鉆桿，②關閉排渣管出口處的高壓閥門，啟動空壓機供氣，③待進氣壓力上升到5.5-6MPa時，再迅速打開排渣管出口處的高壓閥門。是一種不用全部拔出所有鉆具就能解決鉆頭進水眼堵塞的氣舉反循環鉆進工藝。這種鉆井工藝提供了一種氣舉反循環的鉆井方法，但是這種鉆井工藝不能對井下情況及鉆井設備的各個運行參數進行監控，當井下由井噴或者井漏風險時，不能夠快速有效的做出應對措施，避免工程損失。

發明內容

本發明的目的主要是為了解決上述技術問題，而提供智能油氣井反循環鉆井系統。

本發明包括鉆桿機構、高壓氣反循環舉升機構、鉆井液循環機構和智能控制模塊，所述鉆桿機構包括龍門機架、多級內外鉆桿組件、鉆盤、鉆頭組件和鉆桿動力組件，所述龍門機架架設在油氣井地面上，所述多級內外鉆桿組件的內外鉆桿之間形成高壓空氣通道-，多級內外鉆桿組件的內鉆桿內設有鉆井液通道，多級內外鉆桿組件的外壁與油氣井內壁間形成鉆井液循環空間，所述高壓空氣通道-與多級內外鉆桿組件的鉆井液通道相通，多級內外鉆桿組件的頂部鉆桿段通過鉆盤與底部鉆桿段活動相連，所述鉆頭組件安裝在多級內外鉆桿組件的端部，所述鉆桿動力組件通過傳動裝置驅動多級內外鉆桿組件的底部鉆桿段轉動，所述高壓氣反循環舉升機構包括高壓空壓機組、高壓氣管、高壓氣電磁進氣閥、循環鉆井液出液電磁閥和循環鉆井液出液管，所述高壓空壓機組安裝在油氣井地面上，高壓空壓機組的高壓氣出氣口依次通過高壓氣管和高壓氣電磁進氣閥與多級內外鉆桿組件的高壓空氣通道-相通，所述循環鉆井液出液管通過循環鉆井液出液電磁閥與多級內外鉆桿組件內鉆桿的鉆井液通道頂部相通，所述鉆井液循環機構包括氣液分離器、循環鉆井液處理罐和鉆井液自動稱重配比裝置，所述氣液分離器的進液口與循環鉆井液出液管相通，所述循環鉆井液處理罐與氣液分離器的出液口相通，所述鉆井液自動稱重配比裝置包括配比罐、一組鉆井液配比料斗、一組稱重下料閥、進水管和循環鉆井液補充管，所述配比罐通過管道與循環鉆井液處理罐的出液口相通，所述一組鉆井液配比料斗分別通過一組稱重下料閥和管道與配比罐相通，所述進水管通過進水電磁閥與配比罐的進水口相通，所述配比罐的出液口通過補充閥門和循環鉆井液補充管與鉆井液循環空間相通，所述智能控制模塊分別監測系統各個環節壓力值和溫度值，并控制系統各電磁閥的開啟和關閉。

所述智能控制模塊包括井下壓力傳感器、井下溫度傳感器、高壓空氣通道壓力傳感器、鉆井液通道壓力傳感器、鉆井液循環空間壓力傳感器、模擬量輸入模塊、控制計算機和開關量輸出模塊，所述井下壓力傳感器和井下溫度傳感器分別通過安裝座安裝在鉆頭組件上，所述井下壓力傳感器、井下溫度傳感器、高壓空氣通道壓力傳感器、鉆井液通道壓力傳感器和鉆井液循環空間壓力傳感器分別通過模擬量輸入模塊與控制計算機通訊相連，所述控制計算機通過開關量輸出模塊分別控制系統各電磁閥的開啟和關閉。

所述智能控制模塊還有中控室大屏幕，所述中控室大屏幕與控制計算機通訊相連。

所述控制計算機根據各傳感器監測值，分別控制一組鉆井液配比料斗、一組稱重下料閥和進水電磁閥的進料量。

所述智能控制模塊還有報警裝置，所述控制計算機控制報警裝置的開關。

本發明優點是：本發明提供一種能夠實現氣舉反循環鉆井的智能化鉆井系統，系統結設計合理，操作簡捷，智能化程度高，能智能化應對井下及設備異常情況，安全系數高，具有很好的實用價值。

附圖說明