[發明專利]一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置及工藝

在審

• 申請號: 202110546059.0
• 申請日: 2021-05-19
• 公開（公告）號: CN113187384A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 翁煒;吳爍;賀云超;馮美貴;張德龍;李曉東;趙志濤;張培豐;楊鵬;徐軍軍;郭強;歐陽志勇;蔣睿;史新慧
• 申請（專利權）人: 北京探礦工程研究所
• 主分類號: E21B7/00
• 分類號: E21B7/00;E21B21/00;E21B21/06
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 王姝尹

1.一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置，其特征在于，包括：

地面鉆探部(1)；所述地面鉆探部(1)包括鉆機(11)，通過循環管道(12)與所述鉆機(11)連接的鉆井液降溫系統(13)，所述循環管道(12)上還串聯安裝有位于所述鉆井液降溫系統(13)兩側的鉆井液循環系統(14)；

井下鉆具部(2)；所述井下鉆具部(2)包括鉆桿(21)，所述鉆桿(21)與所述鉆機(11)連接，且與所述循環管道(12)連通；以及與所述鉆桿(21)依次連接的鉆鋌(22)、動力組件(23)、近鉆頭減壓短節(24)和鉆頭(25)；所述動力組件(23)用于提供鉆頭鉆進所需動力同時測量鉆探參數；所述近鉆頭減壓短節(24)具有軸向與所述鉆桿(21)連通的環空通道(241)；所述環空通道(241)周向均勻開設有多條吸入流道(242)；所述近鉆頭減壓短節(24)外側壁周向開設有與所述吸入流道(242)連通的混砂喉管(243)；所述近鉆頭減壓短節(24)的外側壁還開設有抽吸流道(244)，所述抽吸流道(244)與所述吸入流道(242)和所述混砂喉管(243)的節點連通；所述鉆頭(25)前端具有聚能噴嘴(251)，所述聚能噴嘴(251)與所述環空通道(241)連通。

2.根據權利要求1所述的一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置，其特征在于，所述吸入流道(242)和所述混砂喉管(243)一體連通，且由所述環空通道(241)內壁向遠離所述鉆頭(25)的方向傾斜延伸；所述抽吸流道(244)由所述近鉆頭減壓短節(24)的外側壁向遠離所述鉆頭(25)的方向傾斜延伸。

3.根據權利要求1或2所述的一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置，其特征在于，當進行直井段鉆進時，所述動力組件(23)包括與所述鉆桿(21)底端連接的耐高溫復合動力鉆具(231)，所述耐高溫復合動力鉆具(231)與所述近鉆頭減壓短節(24)連接。

4.根據權利要求1或2所述的一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置，其特征在于，當進行定向段鉆進時，所述動力組件(23)包括與所述鉆桿(21)底端依次連接的耐高溫MWD(232)、耐高溫復合動力鉆具(231)和近鉆頭測量短節(233)，所述近鉆頭測量短節(233)與所述近鉆頭減壓短節(24)連接。

5.根據權利要求1或2所述的一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置，其特征在于，當進行水平段鉆進時，所述動力組件(23)包括與所述鉆桿(21)底端依次連接的附加鉆桿(234)、耐高溫MWD(232)、耐高溫復合動力鉆具(231)和近鉆頭測量短節(233)，所述近鉆頭測量短節(233)與所述近鉆頭減壓短節(24)連接。

6.根據權利要求1所述的一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置，其特征在于，所述鉆井液降溫系統(13)為利用軸流風機對噴淋的鉆井液進行吹掃降溫的風冷機構，或者為利用載冷劑與鉆井液在對流換熱器中進行非接觸式換熱降溫的液冷機構。

7.根據權利要求1所述的一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置，其特征在于，所述鉆井液循環系統(14)包括振動篩、除砂器、除泥器、離心機、除氣器和泥漿泵，用于建立鉆井液地面循環，去除鉆井液中的巖屑顆粒。

8.一種采用權利要求1-7任一項所述的深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置的工藝，其特征在于，具體包括以下步驟：

S1、下鉆到底后開泵循環鉆進，高壓鉆井液驅動動力組件(23)產生扭轉與沖擊，在鉆壓與周期性沖擊力共同作用下，鉆頭(25)逐漸吃入地層巖石，在動力組件(23)扭矩作用下，鉆頭(25)旋轉切削掉周向巖石；

S2、經過鉆井液降溫系統(13)冷卻后的低溫鉆井液下行流經近鉆頭減壓短節(24)，大部分鉆井液繼續下行流經鉆頭(25)的聚能噴嘴(251)后以高速射流形式沖擊巖石，利用高溫巖石與低溫鉆井液間溫度差在巖體內產生的熱應力與射流沖擊力使巖石內部產生微裂紋，降低巖石強度，使巖石在扭轉與沖擊負荷作用下破碎；少量鉆井液流過抽吸流道(244)后產生負壓，經過吸入流道(242)將環空通道(241)中上返的鉆井液吸入，降低鉆頭(25)處的井底壓力，減弱壓持效應。