[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

本發明公開了一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置及工藝，地面鉆探部包括鉆機、鉆井液降溫系統和鉆井液循環系統；井下鉆具部包括鉆桿、鉆鋌、動力組件、近鉆頭減壓短節和鉆頭；近鉆頭減壓短節具有環空通道；環空通道周向均勻開設有多條吸入流道；近鉆頭減壓短節外側壁周向開設有與吸入流道連通的混砂喉管；近鉆頭減壓短節的外側壁還開設有抽吸流道，抽吸流道與吸入流道和混砂喉管的節點連通。本發明旨在綜合利用沖擊、回轉、熱破裂三種方式共同作用破壞井底巖石，近鉆頭減壓短節在近鉆頭位置的環空通道中產生局部負壓，抽吸剛由聚能噴嘴噴出沖擊井底后攜帶巖屑上返至地面的鉆井液，降低井底正壓差，降低壓持效應。

技術領域

本發明涉及直井、定向井、水平井技術領域，更具體的說是涉及一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置及工藝。

背景技術

在深部地球資源勘探開發過程中，鉆探是獲取地下實物資料、建立生產通道的最有效手段，但深部高溫鉆探面臨巖石硬度大、破巖效率低、高溫對鉆井液和鉆具產生不利影響、深部井底動力不足等難題，嚴重影響了勘探開發進展。目前常用的破巖方法是轉盤回轉鉆進或螺桿鉆具復合鉆進，但隨著孔深增加，鉆具托壓逐漸增強，轉盤驅動傳遞到井底的動力不足，采用螺桿或渦輪鉆具破巖過程中僅能提供回轉動力，對于硬巖破巖效果不佳。

因此，如何提供一種降低壓持效應、提高機械鉆速、延長鉆頭壽命、增加單趟進尺的鉆井裝置及工藝，是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置及工藝，旨在解決上述技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置，包括：

地面鉆探部；所述地面鉆探部包括鉆機，通過循環管道與鉆機連接的鉆井液降溫系統，所述循環管道上還串聯安裝有位于所述鉆井液降溫系統兩側的鉆井液循環系統；

井下鉆具部；所述井下鉆具部包括鉆桿，所述鉆桿與所述鉆機連接，且與所述循環管道連通；以及與所述鉆桿依次連接的鉆鋌、動力組件、近鉆頭減壓短節和鉆頭；所述動力組件用于提供鉆探動力同時測量鉆探參數；所述近鉆頭減壓短節具有軸向與所述鉆桿連通的環空通道；所述環空通道周向均勻開設有多條吸入流道；所述近鉆頭減壓短節外側壁周向開設有與所述吸入流道連通的混砂喉管；所述近鉆頭減壓短節的外側壁還開設有抽吸流道，所述抽吸流道與所述吸入流道和所述混砂喉管的節點連通；所述鉆頭前端具有聚能噴嘴，所述聚能噴嘴與所述環空通道連通。

通過上述技術方案，本發明提供的鉆井裝置旨在綜合利用沖擊、回轉、熱破裂三種方式共同作用破壞井底巖石，近鉆頭減壓短節利用文丘里管效應或渦流抽吸原理在近鉆頭位置的環空通道中產生局部負壓，抽吸剛由聚能噴嘴噴出至井底后攜帶巖屑上返至地面的鉆井液，降低井底正壓差，降低壓持效應、提高機械鉆速、延長鉆頭壽命、增加單趟進尺。

優選的，在上述一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置中，所述吸入流道和混砂喉管一體連通，且由所述環空通道內壁向遠離所述鉆頭的方向傾斜延伸；所述抽吸流道由所述近鉆頭減壓短節的外側壁向遠離所述鉆頭的方向傾斜延伸。利用文丘里管效應或渦流抽吸原理在近鉆頭位置的環空通道中產生局部負壓，抽吸剛由聚能噴嘴噴出攜帶巖屑的鉆井液，降低井底正壓差，降低壓持效應。

優選的，在上述一種深部高溫井用欠壓復合鉆井裝置中，動力組件根據不同的井段采用不同的組合方式，具體的：

當進行直井段鉆進時，所述鉆桿底端依次連接鉆鋌和耐高溫復合動力鉆具，所述耐高溫復合動力鉆具與所述近鉆頭減壓短節連接。

當進行定向段鉆進時，所述鉆桿底端依次連接鉆鋌或加重鉆桿、耐高溫MWD、耐高溫復合動力鉆具和近鉆頭測量短節，所述近鉆頭測量短節與所述近鉆頭減壓短節連接。