[發明專利]一種用于深水的無隔水管氣舉反循環鉆井系統及方法

在審

• 申請號: 201810488673.4
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108425651A
• 公開（公告）日: 2018-08-21
• 發明（設計）人: 葉建良;秦緒文;邱海峻;張偉;謝文衛;王偲
• 申請（專利權）人: 廣州海洋地質調查局
• 主分類號: E21B21/16
• 分類號: E21B21/16
• 代理公司: 廣州君咨知識產權代理有限公司 44437
• 代理人: 江超

本發明涉及一種用于深水的無隔水管氣舉反循環鉆井系統及方法，包括泥漿注入系統和氣舉反循環取心鉆進系統；所述泥漿注入系統包括依次連接的重返錐、注入管道、泥漿注入泵和泥漿罐；所述氣舉反循環取心鉆進系統包括空氣壓縮機、氣水龍頭、雙壁鉆桿、氣水混合器和單壁鉆桿，空氣壓縮機與氣水龍頭連接，氣水龍頭下端與雙壁鉆桿連接，雙壁鉆桿的下端與氣水混合器分別連接，氣水混合器的下端與單壁鉆桿連接，所述重返錐設置在鉆桿連接的外壁上。本發明無需隔水措施，實現鉆進中泥漿循環和保護井壁，可應用于任意水深；采用氣舉反循環原理輸送巖心和巖屑，降低施工時間和成本；降低對泥漿注入泵的要求，可靠性好。

技術領域

本發明涉及油氣鉆探技術領域，具體是一種用于深水的無隔水管氣舉反循環鉆井系統及方法。

背景技術

如今，涉及到油氣勘探的水深是越來越深，鉆井深度甚至超過幾千米，常規的海洋深水鉆井中，通常采用隔水管正循環閉路鉆井或者無隔水管正循環開路鉆井的方法，以上現有的鉆井系統及方法均存在不足：1)采用隔水管鉆井系統配套復雜、操作復雜，載荷作用在井口軟地層，影響井口穩定性，且常規隔水管內保持泥漿(亦稱鉆井液)閉路循環時，造成了泥漿循環壓降增大，對狹窄空間密度窗口施工造成極大的制約，對閉路鉆井井口密封性要求非常嚴格，并且遇突發情況的緊急解脫程序復雜，風險高；2)使用常規開路正循環回轉，開路鉆井泥漿從船上通過鉆桿流至鉆頭處，通過水眼流出至鉆桿與井壁間的環空，環空無閉循環，泥漿直接從井口排到海水中，不僅泥漿消耗量非常大，泥漿成本高，而且鉆井液直接排海造成污染環境；如果是反循環鉆井系統，現有方法常用泵壓反循環，需要大功率的注入泵系統將泥漿源源不斷地注入到環空，然后通過鉆井液攜帶巖屑從鉆頭進入鉆桿直至返出，這就要對注入泵的能力提出很高的要求，如果運用到深海，需要流經幾千米的水深，這樣的注入泵提供的動力攜帶巖屑流經幾千米返出顯得非常困難，成本和風險更高；3)井壁尤其井口處容易受到泥漿沖擊，穩定性得不到有效保障，并且泥漿流速不足，導致鉆孔中的巖屑攜帶效果差，易造成卡鉆，巖心容易掉塊，巖心樣品的質量難以保證；4)氣舉反循環技術通常應用于陸地水文地質井、水井經常用到，但是這些井深度只有幾百米，而深海環境下，需要克服幾千米的沿程阻力，常規配置難以滿足深海要求。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于循環鉆井液的無隔水管快速取心鉆井系統，其能夠解決深水環境下鉆井難的問題，特別是要求注入泵能量高的問題。

本發明的技術方案為：一種用于深水的無隔水管氣舉反循環鉆井系統，其特征在于：包括泥漿注入系統和氣舉反循環取心鉆進系統；所述泥漿注入系統包括依次連接的重返錐、注入管道、泥漿注入泵和泥漿罐；所述氣舉反循環取心鉆進系統包括空氣壓縮機、氣水龍頭、雙壁鉆桿氣水混合器和單壁鉆桿，空氣壓縮機與氣水龍頭的上端連接，雙壁鉆桿的上端和氣水龍頭的下端連接，雙壁鉆桿的下端和氣水混合器的上端連接，氣水混合器的下端與單壁鉆桿連接，所述單壁鉆桿與取心鉆頭連接，單壁鉆桿從重返錐的中腔穿過，重返錐的內壁與單壁鉆桿的外壁之間形成環空區域；所述氣水龍頭的上端與頂驅連接，頂驅通過管道與取樣裝置連接，取樣裝置用于存儲獲取的巖心樣品；空氣壓縮機通過雙壁鉆桿外管與氣水混合器之間形成氣通路，泥漿注入泵與氣水混合器之間形成泥漿流通通道,氣水混合器通過雙壁鉆桿內管與取樣裝置形成通路。

進一步地，所述注入管道上設有流量控制閥，用于控制注入管道內流程的泥漿壓力和流量。

進一步地，所述重返錐上設有防噴器。

進一步地，所述空氣壓縮機與氣水龍頭之間設有進氣逆止閥，用于防止壓縮空氣逆向流動。

進一步地，所述頂驅通過頂驅上的接口與管道連接，管道與取樣裝置連接，頂驅與接口的連接處設有用于防止泥漿噴出的防噴接頭。

一種用于深水的無隔水管氣舉反循環鉆井系統的方法，包括以下步驟：

S1：將重返錐和防噴器放入海底孔井的井口頭上，并進行固定；