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

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910038302.0
• 申請(qǐng)日: 2019-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN109763771B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qiáng);劉和興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B7/12
• 分類號(hào): E21B7/12;E21B33/064;E21B33/13;E21B43/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動(dòng)的雙梯度鉆井系統(tǒng)，屬于天然氣水合物和海底淺層油氣鉆探設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。所述雙梯度鉆井井下防噴器系統(tǒng)包括：領(lǐng)眼鉆進(jìn)系統(tǒng)和水合物攪吸系統(tǒng)；所述領(lǐng)眼鉆進(jìn)系統(tǒng)包括連續(xù)油管、電纜線、空心電動(dòng)多級(jí)離心泵、變徑接頭、雙層鉆桿、外套管、簡(jiǎn)易井口、套管防噴器、提升泵、轉(zhuǎn)換接頭、連接套管、空心電機(jī)、鉆頭、鉆頭水眼；所述水合物攪吸系統(tǒng)包括連續(xù)油管、電纜線、空心電動(dòng)多級(jí)離心泵、變徑接頭、雙層鉆桿、外套管、簡(jiǎn)易井口、套管防噴器、提升泵、轉(zhuǎn)換接頭、連接套管、空心電機(jī)、鉆頭、鉆頭水眼。本發(fā)明能夠有效對(duì)海洋天然氣水合物進(jìn)行開采，提高開采成功率，是一種可靠性較高的工藝設(shè)備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及天然氣水合物鉆探和海底淺層油氣鉆探技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動(dòng)的雙梯度鉆井系統(tǒng)。

背景技術(shù)

21世紀(jì)，能源與環(huán)境是人們?cè)絹碓疥P(guān)注的兩大問題，隨著我國環(huán)境問題的日益嚴(yán)重以及能源問題的日漸枯竭，降低能源消費(fèi)，減少污染物的排放是重中之重。海底淺層油氣和天然氣水合物儲(chǔ)備豐厚，分布廣泛，高效清潔，商業(yè)開發(fā)前景廣闊。地質(zhì)勘測(cè)專家表示，中國天然氣水合物和海底淺層油氣儲(chǔ)量豐厚，高于常規(guī)可用資源，具備成為未來清潔能源的條件。因此對(duì)于天然氣水合物以及海底淺層油氣的開采，對(duì)于未來能源具有重要的戰(zhàn)略意義。天然氣水合物雖然資源儲(chǔ)量豐富，但是開采過程卻面臨很多問題。天然氣水合物及海底淺層油氣埋藏在海底，開采運(yùn)輸所需要的工程量大，成本高。如果開采方法不當(dāng)，就可能導(dǎo)致天然氣水合物大量氣化，擴(kuò)散至大氣中，加速地球的氣候變暖。常規(guī)天然氣水合物和海底淺層油氣的開采方式為：在天然氣水合物儲(chǔ)層直接采集海底固態(tài)天然氣水合物，再將天然氣水合物拖至淺水區(qū)進(jìn)行控制性分解。這種方法進(jìn)而演化為混合開采或礦物泥漿開采。該方法的具體步驟是：首先促使天然氣水合物在海底原地分解為氣液混合相，采集混有氣、液、固體水合物的混合泥漿，然后將這種混合泥漿導(dǎo)入海面作業(yè)船或生產(chǎn)平臺(tái)進(jìn)行處理，促使天然氣水合物徹底分解從而獲取天然氣水合物。基于以上分析，天然氣水合物的開發(fā)成本高昂，因此迫切需要我們研發(fā)一種有效的開采天然氣水合物的技術(shù)，以降低天然氣水合物的開發(fā)成本。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動(dòng)的雙梯度鉆井系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)天然氣水合物安全、高效、可持續(xù)開發(fā)利用。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種基于連續(xù)油管電驅(qū)動(dòng)的雙梯度鉆井系統(tǒng)，其特征在于：包括領(lǐng)眼鉆進(jìn)系統(tǒng)和水合物攪吸系統(tǒng)；所述領(lǐng)眼鉆進(jìn)系統(tǒng)和水合物攪吸系統(tǒng)包括：連續(xù)油管、變徑接頭、電纜線、空心電動(dòng)多級(jí)離心泵、雙層鉆桿、簡(jiǎn)易井口、套管防噴器、提升泵、外套管、轉(zhuǎn)換接頭、連接套管、空心電機(jī)、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(jī)，用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)閥體開度；所述上閥體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(hào)，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(jìn)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(jìn)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(jìn)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)壁路進(jìn)入旋轉(zhuǎn)閥體內(nèi)腔，經(jīng)上閥體內(nèi)腔由主通道收集至母船。

所述雙層鉆桿內(nèi)腔安裝提升泵，上端部與空心電動(dòng)多級(jí)離心泵相連接；在工作狀態(tài)下，提升泵功率大于空心電動(dòng)多級(jí)離心泵功率，形成負(fù)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(jìn)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)。

所述連續(xù)油管中牽引電纜線，電纜線傳輸信號(hào)驅(qū)動(dòng)空心電動(dòng)多級(jí)離心泵、提升泵、空心電機(jī)；所述空心電動(dòng)多級(jí)離心泵與雙層鉆桿之間設(shè)有變徑接頭；所述電纜線通過傳輸信號(hào)控制鉆頭，從而進(jìn)行破巖操作形成領(lǐng)眼，為后續(xù)鉆進(jìn)起到引導(dǎo)作用。