[發(fā)明專利]一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動的雙梯度鉆井系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910038302.0
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109763771B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王國榮;黎偉;劉清友;陳曦;蔣少玖;鐘林;周守為;王川;李中;李炎軍;付強;劉和興
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號: E21B7/12
• 分類號: E21B7/12;E21B33/064;E21B33/13;E21B43/01
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• 代理人: 暫無信息

1.一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動的雙梯度鉆井系統(tǒng)，所述系統(tǒng)應(yīng)用于海洋天然氣水合物產(chǎn)層或海底淺層鉆井，其特征在于：包括領(lǐng)眼鉆進系統(tǒng)和水合物攪吸系統(tǒng)；所述領(lǐng)眼鉆進系統(tǒng)和水合物攪吸系統(tǒng)包括：連續(xù)油管、電纜線、空心電動多級離心泵、變徑接頭、雙層鉆桿、外套管、簡易井口、套管防噴器、提升泵、轉(zhuǎn)換接頭、連接套管、空心電機、鉆頭、鉆頭水眼；所述轉(zhuǎn)換接頭由上閥體、下閥體、旋轉(zhuǎn)閥體共同組成，下閥體內(nèi)腔安裝有空心電機，用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)閥體開度；所述上閥體內(nèi)腔與雙層鉆桿主通道連接形成主通路；所述連接套管上端連接外套管，與轉(zhuǎn)換接頭外壁形成環(huán)形通路；所述雙層鉆桿內(nèi)腔牽引電纜線，在破巖和開采過程中傳遞電信號，控制轉(zhuǎn)換接頭起到不同作用；所述轉(zhuǎn)換接頭在領(lǐng)眼鉆進過程中，上閥體與旋轉(zhuǎn)閥體連接之間通路打開，海水從環(huán)形通路變道進入旋轉(zhuǎn)閥體內(nèi)腔，下閥體與旋轉(zhuǎn)閥體側(cè)壁通路關(guān)閉，海水由鉆頭底部鉆頭水眼流出，沖刷巖屑后經(jīng)下閥體側(cè)通孔流入環(huán)形通路，再經(jīng)上閥體內(nèi)腔進入主通路；所述轉(zhuǎn)換接頭在水合物攪吸過程中，上閥體與旋轉(zhuǎn)閥體連接之間通路關(guān)閉，海水經(jīng)環(huán)形通路從下閥體側(cè)壁通孔流出，裹挾天然氣水合物漿體再由下閥體與旋轉(zhuǎn)閥體側(cè)壁通路進入旋轉(zhuǎn)閥體內(nèi)腔，經(jīng)上閥體內(nèi)腔由主通道至母船；所述雙層鉆桿內(nèi)腔安裝提升泵，上端部與空心電動多級離心泵相連接；在鉆采狀態(tài)下，提升泵工作功率大于空心電動多級離心泵工作功率，形成負壓環(huán)境；所述套管防噴器安裝在套管外壁一端，在領(lǐng)眼鉆進系統(tǒng)中，套管防噴器不工作，在開采天然氣水合物漿體系統(tǒng)中，套管防噴器處于工作狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動的雙梯度鉆井系統(tǒng)，其特征在于:所述連續(xù)油管中牽引電纜線，信號通過電纜線傳輸，驅(qū)動空心電動多級離心泵、提升泵、空心電機；所述空心電動多級離心泵與雙層鉆桿之間設(shè)有變徑接頭。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動的雙梯度鉆井系統(tǒng)，其特征在于:所述電纜線通過傳輸信號控制鉆頭，從而進行破巖操作形成領(lǐng)眼，為后續(xù)鉆進起到引導(dǎo)作用。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動的雙梯度鉆井系統(tǒng)，其特征在于:所述空心電動離心泵將海水泵入雙層鉆桿，配合轉(zhuǎn)換接頭鏡像噴射，起到攪動天然氣水合物漿體作用。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動的雙梯度鉆井系統(tǒng)，其特征在于:所述提升泵配合轉(zhuǎn)換接頭，將抽回的天然氣水合物漿體送入主通道。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動的雙梯度鉆井系統(tǒng)，其特征在于:所述套管防噴器連接在套管外壁上，在水合物攪吸過程中，套管防噴器處于工作狀態(tài)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任一項所述的一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動的雙梯度鉆井系統(tǒng)，其特征在于：包括以下步驟：

S1：連續(xù)油管牽引電纜線，電纜線傳遞信號控制鉆頭對埋藏天然氣水合物礦藏的巖石進行破巖，并鉆出一個領(lǐng)眼，輔助后續(xù)設(shè)備深入水合物層；

S2:通過電纜線驅(qū)動空心電動多級離心泵，將海水打壓入雙層鉆桿環(huán)形通路，通過空心電機控制轉(zhuǎn)換接頭開度，海水經(jīng)轉(zhuǎn)換接頭的旋轉(zhuǎn)閥體內(nèi)腔由鉆頭底部鉆頭水眼部位排出；

S3:從鉆頭水眼排出的海水沖刷井壁，裹挾鉆井過程中產(chǎn)生的巖屑形成泥漿；電纜線驅(qū)動提升泵工作從而形成負壓環(huán)境，使泥漿由下閥體側(cè)壁通孔抽取至主通道，再由主通道輸送至海面母船進行處理；

S4：在完成鉆井工作后，下放套管并注水泥完成固井工作形成簡易井口；

S5:在開采天然氣水合物漿體過程中，電纜線驅(qū)動空心電動多級離心泵打壓海水，通過空心電機控制轉(zhuǎn)換接頭開度，海水進入環(huán)形通路后由下閥體的側(cè)壁通孔鏡像噴射，可覆蓋較大工作面積，此時套管防噴器處于工作狀態(tài)；

S6:電纜線驅(qū)動提升泵工作形成負壓環(huán)境，所產(chǎn)生的甲烷水合物漿體由下閥體側(cè)壁通孔進入旋轉(zhuǎn)閥體內(nèi)腔，再由主通道輸送至海面母船進行收集。