專利名稱：油氣井反循環(huán)鉆井方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屑于石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域，是一種制造并利用鉆柱內(nèi)、外的鉆井液密度差，實現(xiàn)鉆井液反循環(huán)的鉆井方法和實現(xiàn)本方法所采用的配套設(shè)備。本發(fā)明通過雙層鉆具的氣體通道，向雙層鉆具內(nèi)注入壓縮空氣，注入的空氣在一定深度處進入鉆具內(nèi)與鉆具內(nèi)鉆井液混合，降低鉆柱內(nèi)鉆井液的密度，使鉆柱內(nèi)的鉆井液密度小于鉆柱外鉆井液密度，鉆柱內(nèi)、外鉆井液形成密度差，將鉆柱內(nèi)鉆井液舉升到地面。在地面將鉆井液處理后，通過循環(huán)泵，將處理后的鉆井液灌注到鉆柱和井壁之間的環(huán)空，實現(xiàn)油氣井鉆探的鉆井液反循環(huán)鉆井新技術(shù)。
目前，石油、天然氣井鉆井施工中，廣泛采用的是常規(guī)正循環(huán)鉆井液的鉆井方法。這種方法是通過循環(huán)泵將鉆井液加壓送入水龍頭，高壓鉆井液通過水龍頭，進入鉆柱內(nèi)到達鉆頭，在井底攜帶巖屑，通過鉆柱與井壁之間的環(huán)形空間，向上流出井眼。在鉆井過程中，由于地質(zhì)情況復(fù)雜，地層壓力變化很大。經(jīng)常會遇到地層壓力較低的滲透地層或高壓油氣層。遇到低壓滲透地層時，采用常規(guī)的正循環(huán)鉆井，即使鉆井液密度降到很低，也經(jīng)常出現(xiàn)鉆井液漏失到地層里的情況，造成攜帶井底巖屑困難，污染油氣層。遇到高壓油氣層時，需要提高鉆井液密度，造成鉆井速度降低、卡死鉆具等問題。為完成石油、天然氣井鉆井工作，適應(yīng)復(fù)雜地層情況，必須投入大量設(shè)備與泥漿材料，即增加鉆井成本，又對油層造成污染，減少了油氣產(chǎn)量或不產(chǎn)油，有時甚至無法鉆達目的層。
現(xiàn)在，有一種氣舉反循環(huán)的鉆井新方法，主要應(yīng)用于水井、水文地質(zhì)井鉆井工程的施工中。這種鉆井方法的特點是采取氣舉反循環(huán)水?dāng)y帶巖屑。這種方法具有攜帶巖屑能力強，鉆進速度快，鉆頭的使用壽命長，鉆井成本低，防止漏失等優(yōu)點。這種氣舉反循環(huán)的方法主要是，利用空氣壓縮機先將空氣壓縮成高壓氣體。高壓氣體通過進氣管進入雙層水龍頭，再經(jīng)雙層水龍頭、雙層方鉆桿、雙層鉆桿內(nèi)管和外管之間的氣體通道，進入混氣器并壓入雙層鉆桿內(nèi)管。壓入的高壓空氣進入內(nèi)管形成細小氣泡與鉆柱內(nèi)水混合。細小氣泡在鉆柱內(nèi)水中不斷舉升并膨脹，推動鉆柱內(nèi)管中的水上升。高壓空氣不斷進入鉆桿內(nèi)與水混合，在混和器上部的內(nèi)管中形成低密度氣、水混合物。而鉆柱外部的環(huán)形空間中，水的密度保持不變。這樣形成了鉆柱外環(huán)空中的水密度大于鉆柱內(nèi)氣、水混合物的密度，鉆柱內(nèi)壓強小于鉆柱外的壓強。根據(jù)連通器原理，鉆柱外部的水在壓差的作用下，攜帶著井底巖屑，通過鉆頭水眼不斷進入鉆柱內(nèi)并向上流動，形成反循環(huán)，直至地面，到達沉沙池。經(jīng)過沉淀，清除巖屑以后的水流回井眼環(huán)形空間，經(jīng)環(huán)形空間到達井底。水到達井底后，又經(jīng)鉆頭水眼進入鉆柱內(nèi)。如此鉆井液不斷反循環(huán)，鉆桿和鉆頭在轉(zhuǎn)盤的帶動下不停轉(zhuǎn)動，被鉆頭破碎的巖屑通過反循環(huán)的水帶到地面。所使用高壓氣體的壓力一般在0.6-3Mpa之間。風(fēng)量由鉆桿內(nèi)徑大小決定。比如使用鉆桿的內(nèi)徑為95mm時，其風(fēng)量約為4m3/min；使用鉆桿內(nèi)徑為120mm時，其風(fēng)量約為5m3/min。現(xiàn)有技術(shù)氣舉反循環(huán)水的鉆井方法，應(yīng)用于水井、水文地質(zhì)井鉆井工程施工中，已經(jīng)得到了推廣使用。取得了較好的效果，解決了鉆水井、水文地質(zhì)井技術(shù)中存在的許多實際問題?，F(xiàn)有技術(shù)氣舉反循環(huán)水的方法，所鉆探的目的層為粘土層或低壓穩(wěn)定層，不會造成高壓井噴，更不可能象石油、天然氣井那樣鉆至高壓油氣層，發(fā)生井噴，噴出天然氣或石油?，F(xiàn)有的氣舉反循環(huán)水的鉆井方法所采用的設(shè)備主要有空氣壓縮機、高壓進氣管、雙層水龍頭、雙層方鉆桿、雙層鉆桿、混氣器、普通鉆桿、鉆頭。用高壓進氣管將空氣壓縮機和雙層水龍頭連接。雙層水龍頭下接雙層方鉆桿。雙層方鉆桿下用螺紋連接雙層鉆桿。雙層鉆桿下接混氣器。混氣器下接普通鉆桿、鉆鋌和鉆頭。
在以石油、天然氣為目的的鉆井工程中，完成一口井，一般需要鉆深在2000米至6000米，最深的井能達到10000米。井下地質(zhì)情況非常復(fù)雜，地層壓力變化大，有時遇到高壓油氣層，可能發(fā)生井噴；有時遇到低壓漏失層，可能發(fā)生鉆井液漏失現(xiàn)象?，F(xiàn)有氣舉反循環(huán)水鉆井方法中，采用的循環(huán)流體是水，水的密度為1g/cm3，不能根據(jù)地層壓力情況改變其密度?，F(xiàn)有氣舉反循環(huán)鉆井液技術(shù)的地面設(shè)備不能適應(yīng)石油、天然氣井鉆井要求，缺少井控設(shè)備，沒有有效控制井噴或井漏的工藝措施。當(dāng)鉆探至高壓油氣層時，井眼中鉆井液密度控制不當(dāng)容易引發(fā)井噴事故。發(fā)生井噴后，現(xiàn)有的氣舉反循環(huán)水鉆井方法，沒有控制井噴的設(shè)備，也沒有壓井措施，一旦發(fā)生井噴，會造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。當(dāng)發(fā)生井漏時，鉆井液大量漏失，加大鉆井成本，嚴重漏失時無法鉆進，也無法調(diào)整鉆井液密度防止漏失?，F(xiàn)有氣舉反循環(huán)鉆井方法及設(shè)備無法實現(xiàn)油氣井鉆井作業(yè)。
本發(fā)明的目的是，克服現(xiàn)有氣舉反循環(huán)鉆井方法和裝備只能適應(yīng)于鉆水井、水文地質(zhì)井，即地層壓力變化小的井，不能適應(yīng)地質(zhì)情況復(fù)雜的石油、天然氣井鉆井要求的缺點。從鉆井工藝和設(shè)備方面進行創(chuàng)新、改進，預(yù)防和控制井噴事故、井漏事故發(fā)生，使氣舉反循環(huán)鉆井技術(shù)能應(yīng)用于石油、天然氣井鉆井要求，能完成石油、天然氣井鉆井任務(wù)。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，在現(xiàn)有反循環(huán)水鉆井技術(shù)的基礎(chǔ)上，對其鉆井工藝方法、所使用的循環(huán)液及設(shè)備配置方面都進行了較大的創(chuàng)新和改進。
本發(fā)明在設(shè)備配置方面是這樣實現(xiàn)的石油、天然氣井氣舉反循環(huán)鉆井液鉆井技術(shù)的設(shè)備與原有技術(shù)氣舉反循環(huán)的設(shè)備有所不同。本發(fā)明采用的主要設(shè)備有空氣壓縮機、高壓進氣管、水龍頭、雙層方鉆桿、雙層鉆桿、混氣器、普通鉆桿、鉆鋌和鉆頭。高壓進氣管一端連接空氣壓縮機。雙層方鉆桿下用螺紋連接雙層鉆桿?；鞖馄飨陆悠胀ㄣ@桿、鉆鋌和鉆頭。本發(fā)明采用配套設(shè)備方面的技術(shù)特征在于高壓進氣管另一端連接雙層注氣接頭。高壓進氣管是一種能承受1-15MPa軟管，長度在20米至40米之間。雙層注氣接頭上部接出液控制閥，出液控制閥上部接普通鉆井水龍頭。水龍頭上部接高壓水龍帶、高壓管線并連接循環(huán)泵。雙層注氣接頭下接雙層方鉆桿。雙層鉆桿下部下接環(huán)形防噴閥。環(huán)形防噴閥是一種單流閥，發(fā)生井噴時自動關(guān)閉。環(huán)形防噴閥下接混氣器。這些裝備的安裝工作，在鉆井技術(shù)工人都能完成，不詳細敘述。在井口安裝有防噴器。防噴器是定型產(chǎn)品，其安裝工作是由鉆井工人完成的。防噴器上部有回注鉆井液的回注口。高壓管線一端連接循環(huán)泵，一端連接防噴器回注口。這樣可以實現(xiàn)地面的鉆井液回注到井口環(huán)形空間。循環(huán)泵可以通過高壓管線、回注口向井內(nèi)環(huán)形空間回注鉆井液。本發(fā)明技術(shù)特征還有水龍頭下安裝出液控制閥。出液控制閥是當(dāng)發(fā)生井涌，鉆柱內(nèi)鉆井液涌出時，可以及時關(guān)閉，有效控制鉆柱內(nèi)的井噴。雙層鉆桿下連接環(huán)形防噴閥，當(dāng)發(fā)生井噴時，環(huán)形防噴閥自動關(guān)閉，防止井液從雙層鉆具內(nèi)管和外管之間的氣體通道噴出。在井口上安裝防噴器，當(dāng)發(fā)生井噴時，及時關(guān)閉井眼環(huán)形空間，控制鉆柱外的井噴。在地面安裝壓井節(jié)流管匯、鉆井液處理器。安裝本發(fā)明設(shè)備的工作可在鉆井技術(shù)人員的指導(dǎo)下，由井隊工人完成。
本發(fā)明的具體操作方法是利用空氣壓縮機先將空氣壓縮成高壓氣體。高壓氣體通過高壓進氣管進入雙層鉆具內(nèi)管和外管之間的氣體通道，壓入混氣器并進入雙層鉆具內(nèi)管。壓入的壓縮空氣進入內(nèi)管形成細小氣泡與鉆柱內(nèi)鉆井液混合。在混氣器上部的內(nèi)管中形成比鉆柱外的鉆井液密度低的鉆井液。鉆柱外部的鉆井液在壓差的作用下，攜帶巖屑，通過鉆頭水眼進入鉆柱內(nèi)并向上流動，經(jīng)水龍頭、水龍帶、高壓管線，直至到達鉆井液處理器。轉(zhuǎn)盤帶動鉆具和鉆頭轉(zhuǎn)動，破碎巖層。本發(fā)明在操作工藝過程的技術(shù)特征是高壓氣體是通過雙層注氣接頭進入雙層鉆具的空氣通道。高壓氣體壓強在0-6MPa之間，高壓氣體流量在2-5m3/min之間。由循環(huán)泵將鉆井液注入防噴器上的回注口，并進入井眼環(huán)形空間，為井眼環(huán)形空間補充鉆井液?；刈毫υ?-30MPa之間。在鉆井液自重和氣舉壓差共同作用下，鉆井液經(jīng)鉆頭水眼進入鉆柱內(nèi)，經(jīng)水龍頭、水龍帶等反循環(huán)回到鉆井液處理器。
當(dāng)鉆至井下地層壓力系數(shù)高于鉆井液密度，井下液柱的壓力小于井底壓力，發(fā)生井涌、井噴時，將鉆井液加重劑加入鉆井液處理器中，與鉆井液混合成壓井鉆井液。配制成壓井鉆井液密度在1.2-2.5g/cm3之間。鉆井液加重劑品種有重晶石粉、鐵礦粉等。由循環(huán)泵將壓井鉆井液注入到井眼環(huán)形空間。使井眼內(nèi)鉆井液密度提高，達到井筒液柱壓力接近地層壓力。循環(huán)泵的泵壓在5-30MPa之間。
當(dāng)鉆至井下地層壓力系數(shù)低于鉆井液密度時，井下鉆井液的液柱壓力高于井底地層壓力，可能發(fā)生井漏現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生井漏時，將鉆井液減輕劑加入鉆井液處理器中，配制成低密度鉆井液。低密度鉆井液的密度在0.6-1.2g/cm3之間。鉆井液減輕劑種類很多，如發(fā)泡劑、柴油等。由循環(huán)泵將低密度鉆井液注入到井眼環(huán)形空間。使井眼內(nèi)鉆井液密度降低，達到井眼液柱壓力接近地層壓力。泥漿泵泵壓在0-5MPa之間。
本發(fā)明的效果用高壓管線將循環(huán)泵與防噴器回注閥門連接。循環(huán)泵通過高壓管線、防噴器回注閥門向井內(nèi)環(huán)形空間回注鉆井液?；刈@井液的密度可以根據(jù)地層壓力變化進行調(diào)整，到達井眼內(nèi)鉆井液的壓力和地層壓力保持平衡，預(yù)防井噴、井涌或井漏事故。水龍頭下安裝出液控制閥，當(dāng)發(fā)生井涌，鉆柱內(nèi)鉆井液涌出時，及時關(guān)閉，有效控制鉆柱內(nèi)的井噴。在雙層鉆桿和混氣器之間的環(huán)形防噴閥，當(dāng)發(fā)生井噴時，自動關(guān)閉，防止井液從雙層鉆柱氣體通道噴出。在井口上安裝防噴器，當(dāng)發(fā)生井噴時，及時關(guān)閉井眼環(huán)形空間設(shè)置的，控制鉆柱外的井噴。在地面安裝有鉆井液處理器可以清除鉆井液中的巖屑，更重要的是調(diào)整鉆井液密度，使回注的鉆井液與地層壓力保持平衡。由于采取多項預(yù)防和控制井噴、井漏措施，適應(yīng)了石油、天然氣井地質(zhì)條件復(fù)雜，地層壓力系數(shù)變化大的特點?？朔F(xiàn)有氣舉反循環(huán)鉆井方法及裝備只能適應(yīng)于水井、地質(zhì)井的鉆探，不能適應(yīng)地質(zhì)情況復(fù)雜的石油、天然氣井鉆井要求的缺點，達到預(yù)防或控制井噴事故、井漏事故發(fā)生，使氣舉反循環(huán)鉆井技術(shù)能適合石油、天然氣井的鉆井要求，完成鉆井任務(wù)。


本申請附圖所表示是，本發(fā)明氣舉反循環(huán)鉆井的主要裝備和工藝流程示意圖。小箭頭所指的是高壓空氣所經(jīng)過的路線。長箭頭所指的是鉆井液反循環(huán)流動的方向和路線，其中斷續(xù)的長箭頭所指的是鉆井液與高壓氣體混合后流動的方向和路線，連續(xù)的長箭頭所指的是經(jīng)過處理后的鉆井液流動的方向和路線。水龍頭(1)、出液控制閥(2)、雙層注氣接頭(3)、雙層方鉆桿(4)、轉(zhuǎn)盤(5)、高壓進氣管(6)、空氣壓縮機(7)、防噴器(8)、雙層鉆桿(9)、環(huán)形防噴閥(10)、混氣器(11)、鉆桿(12)、鉆鋌(13)、鉆頭(14)、氣液分離器(15)、壓井節(jié)流管匯(16)、高壓管線(17)、水龍帶(18)、泥漿泵(19)、閥門(20)、鉆井液處理器(21)、實施例以完成一口3400米深的石油井為例。根據(jù)以往在本地區(qū)的勘探數(shù)據(jù)得知，本口井地層壓力變化情況在2300-2400米地層為低壓漏失段，地層壓力系數(shù)為0.90；在2900-3100米為高壓地層段，壓力系數(shù)在1.50，容易發(fā)生井涌、井噴。如果采用現(xiàn)有技術(shù)反循環(huán)鉆井水技術(shù)，是無法完成鉆井工作的。
實現(xiàn)本發(fā)明鉆井液反循環(huán)的設(shè)備及安裝主要設(shè)備有空氣壓縮機(7)，型號為WF-5/60，排氣壓力為6MPa、容積流量為5m3/min。高壓進氣管(6)是能承受10MPa的高壓軟管，內(nèi)徑為100毫米，長度為35米。水龍頭(1)是石油鉆井使用的普通水龍頭(1)。雙層注氣接頭(3)是一種旋轉(zhuǎn)密封雙層接頭，其上部連接出液控制閥(2)，下部連接雙層方鉆桿(4)。氣體通道的密封方式與原有技術(shù)的雙層方鉆桿(4)、雙層鉆桿(9)相同。
用高壓進氣管(6)將空氣壓縮機(7)和雙層注氣接頭(3)連接。雙層注氣接頭(3)上部接普通鉆井水龍頭(1)。水龍頭(1)上部接高壓水龍帶(18)、高壓管線(17)并連接循環(huán)泵(19)。出液控制閥(2)下安裝雙層注氣接頭(3)，出液控制閥(2)外徑為230毫米，長度600毫米，兩端有鉆桿絲扣。雙層注氣接頭(3)下接雙層方鉆桿(4)。雙層方鉆桿(4)內(nèi)管直徑為73毫米，長度為13米。雙層方鉆桿(4)下用螺紋連接雙層鉆桿(8)。雙層鉆桿(8)內(nèi)徑也是73毫米，長度為9米。雙層鉆桿(9)下接混氣器(11)。混氣器(11)與原有技術(shù)的混氣器相同?；鞖馄?11)下接普通鉆桿(12)、鉆鋌(13)和鉆頭(14)。在井口安裝有防噴器(8)。防噴器(8)是一種能承受工作壓力為35MPa的防噴器。其安裝工作是由鉆井工人能完成的。防噴器(8)個有回注鉆井液的回注口。用高壓管線(17)將泥漿泵(19)與回注口連接，通過倒換閘門(20)，實現(xiàn)鉆井液正、反循環(huán)。
地面井場安裝有氣液分離器(15)、壓井節(jié)流管匯(16)、鉆井液處理器(21)。這些設(shè)備有定型產(chǎn)品，其安裝工作由現(xiàn)場工人完成。
本發(fā)明的操作工藝過程利用空氣壓縮機(7)先將空氣壓縮成高壓氣體。高壓氣體通過雙層注氣接頭(3)進入雙層方鉆桿(4)的空氣通道。高壓氣體的壓強為4MPa，高壓氣體流量為5m2/min。高壓氣體進入雙層方鉆桿(4)、雙層鉆桿(8)內(nèi)管和外管之間的氣體通道，經(jīng)過環(huán)形單流閥(10)進入混氣器(11)并壓入雙層鉆桿(9)內(nèi)管。壓入的壓縮空氣進入內(nèi)管形成細小氣泡與鉆柱內(nèi)鉆井液混合。在混和器(11)上部內(nèi)管中形成比鉆柱外鉆井液密度低的鉆井液。鉆柱內(nèi)鉆井液的密度為0.8g/cm3，鉆柱外環(huán)形空間鉆井液密度為1.3g/cm3。鉆柱外部的鉆井液在壓差的作用下，攜帶巖屑，通過鉆頭(14)水眼不斷進入鉆柱內(nèi)并向上流動，直至地面，最后到達鉆井液處理器(21)。轉(zhuǎn)盤(5)帶動鉆具和鉆頭(14)轉(zhuǎn)動，破碎巖層。經(jīng)過凈化處理的鉆井液通過循環(huán)泵(19)回注井內(nèi)。井眼環(huán)形空間內(nèi)鉆井液在自重和氣舉壓差共同作用下，經(jīng)鉆頭(14)水眼進入鉆柱內(nèi)，反循環(huán)回到鉆井液處理器(21)。
當(dāng)鉆至井下2300-2400米地層為低壓漏失段地層壓力系數(shù)在0.90時，井下鉆井液的密度為1.30，高于井底壓力，可能發(fā)生井漏現(xiàn)象。當(dāng)發(fā)生井漏時，將鉆井液減輕劑加入鉆井液處理器(21)中，配制密度在1.1g/cm3的低密度鉆井液。加入的減輕劑為發(fā)泡劑。配制好的低密度鉆井液由循環(huán)泵(19)注入到防噴器(8)上的回注口。使井筒內(nèi)鉆井液密度降低，液柱壓力隨之下降。達到井筒液柱壓力接近地層壓力，保持壓力平衡，克服井漏。如果采用原有技術(shù)，鉆至地層壓力系數(shù)為0.9的漏失地層時，不能調(diào)整鉆井液性能，降低密度，遇到這樣的地層，無法鉆進。
當(dāng)鉆至2900米時，進入高壓地層，地層壓力系數(shù)在1.5，發(fā)生井涌，控制不好可能發(fā)生井噴。井下鉆井液密度為1.2，低于井底壓力。及時將鉆井液加重劑加入鉆井液處理器(21)中，配制密度在1.6g/cm3的壓井液。加入的加重劑為重晶石粉。配制好的壓井液由循環(huán)泵(19)注入到防噴器(8)上的回注口，進入井眼環(huán)形空間。使井眼內(nèi)鉆井液密度提高到1.6g/cm3，達到井眼液柱壓力接近地層壓力。循環(huán)泵(19)泵壓在10MPa，其流量為2m3/min。提前預(yù)防井涌、井噴事故。
如果上述預(yù)防井噴沒有成功，發(fā)生了井噴事故，也不可怕。已經(jīng)做好了控制井噴的準備工作。水龍頭(1)下安裝出液控制閥(2)。出液控制閥(2)當(dāng)發(fā)生井涌，鉆柱內(nèi)鉆井液涌出時，及時關(guān)閉，有效控制鉆柱內(nèi)井液的噴出。在井口上安裝防噴器(8)，發(fā)生井噴時，可關(guān)閉防噴器(8)，控制鉆柱外環(huán)形空間鉆井液噴出。
當(dāng)反循環(huán)鉆井液鉆井不能實現(xiàn)時，可以改用正循環(huán)鉆井繼續(xù)完成鉆井工作。改變?yōu)檎h(huán)鉆井的過程是首先，停止空氣壓縮機(7)的工作，停止向鉆具內(nèi)注高壓空氣。其次，倒換閘門(20)，使鉆井液通過循環(huán)泵(19)加壓后，經(jīng)高壓管線(17)、水龍帶(18)、水龍頭(1)向鉆具內(nèi)注鉆井液。鉆井液通過鉆頭(14)到環(huán)空，向上到防噴器(8)并流向鉆井液處理器(21)。清除巖屑后的鉆井液，通過循環(huán)泵(19)加壓進入鉆具內(nèi)。本發(fā)明能在鉆井工作需要時，將反循環(huán)鉆井液鉆井改變?yōu)檎h(huán)鉆井液鉆井。
權(quán)利要求
1.一種石油、天然氣井氣舉反循環(huán)鉆井方法，是利用空氣壓縮機(7)先將空氣壓縮成高壓氣體，高壓氣體進入雙層方鉆桿(4)、雙層鉆桿(9)內(nèi)管和外管之間的氣體通道，進入混氣器(11)并壓入雙層鉆桿(9)內(nèi)管，在鉆柱內(nèi)與鉆井液混合，在混和器(11)上部的內(nèi)管中形成比鉆柱外的鉆井液密度低的混合鉆井液，鉆柱外部的鉆井液在壓差的作用下，攜帶巖屑，在鉆柱內(nèi)向上流動，通過水龍頭(1)、水龍帶(18)到達地面鉆井液處理器(21)，經(jīng)過清除巖屑等處理后，補充進鉆柱外環(huán)形空間，其技術(shù)特征在于高壓氣體的壓強為0-6MPa之間，高壓氣體流量在2-5m3/min之間，壓強高壓氣體是通過雙層注氣接頭(3)進入雙層方鉆桿(4)的空氣通道，經(jīng)過處理的鉆井液通過循環(huán)泵(19)回注井眼環(huán)形空間，回注壓力在0-30MPa之間，當(dāng)發(fā)生井涌、井噴時，將鉆井液加重劑加入鉆井液處理器(21)中，配制壓井鉆井液，密度在1.2-2.5g/cm3之間，由循環(huán)泵(19)注入到防噴器(8)上的回注口，壓注到井眼環(huán)形空間，循環(huán)泵(19)的泵壓在5-30MPa之間，當(dāng)發(fā)生井漏時，將鉆井液減輕劑加入鉆井液處理器(21)中，配制密度在0.6-1.2g/cm3之間的低密度鉆井液，由循環(huán)泵(19)將鉆井液注入到防噴器(8)回注口，并壓注到井眼環(huán)形空間，循環(huán)泵(19)的泵壓在0-5MPa之間。
2.一種石油、天然氣井氣舉反循環(huán)鉆井方法所使用的配套設(shè)備，有空氣壓縮機(7)、高壓進氣管(6)、水龍頭(1)、雙層方鉆桿(4)、雙層鉆桿(9)、混氣器(11)、普通鉆桿(12)、鉆鋌(13)和鉆頭(14)，雙層方鉆桿(4)下連接雙層鉆桿(9)，混氣器(11下接普通鉆桿(12)、鉆鋌(13)和鉆頭(14)，本發(fā)明在配套設(shè)備方面的技術(shù)特征是高壓進氣管(6)另一端連接雙層注氣接頭(3)，高壓進氣管(6)能承受1-15MPa軟管，長度在20米至40米之間，雙層注氣接頭(3)上部接普通鉆井水龍頭(1)，水龍頭(1)上部接高壓水龍帶(18)、高壓管線(17)并連接循環(huán)泵(19)，水龍頭(1)下安裝出液控制閥(2)，出液控制閥(2)下接雙層注氣接頭(3)、雙層方鉆桿(4)，雙層鉆桿(9)下接環(huán)形防噴閥(10)，環(huán)形防噴閥(10)下接混氣器(11)，在井口安裝有防噴器(8)，防噴器(8)上有回注鉆井液的回注口，高壓管線(17)一端連接循環(huán)泵(19)，一端連接防噴器(8)回注口，在地面安裝有壓井節(jié)流管匯(16)、鉆井液處理器(21)和氣液分離器(15)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種石油、天然氣井氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于鉆井液加重劑為重晶石粉。
4.如權(quán)利要求1所述的一種石油、天然氣井氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于鉆井液減輕劑為發(fā)泡劑。
5.如權(quán)利要求1所述的一種石油、天然氣井氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于鉆井液加重劑為鐵礦粉。
6.如權(quán)利要求1所述的一種石油、天然氣井氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于鉆井液減輕劑為柴油。
7.如權(quán)利要求1、或3、或4、或5、或6所述的一種石油、天然氣井氣舉反循環(huán)鉆井方法，其特征在于當(dāng)反循環(huán)鉆井液鉆井不能實現(xiàn)時，改為正循環(huán)鉆井，首先，停止空氣壓縮機(7)的工作，停止往鉆具內(nèi)注高壓空氣，其次，倒換閘門(20)，使鉆井液通過循環(huán)泵(19)加壓后，經(jīng)高壓管線(17)、水龍帶(18)、水龍頭(1)向鉆具內(nèi)注鉆井液，鉆井液從防噴器(8)注入口返回鉆井液處理器(21)，清除巖屑后的鉆井液，通過循環(huán)泵(19)加壓進入鉆具內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明屬于石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域,是一種利用鉆柱內(nèi)、外鉆井液壓差,實現(xiàn)鉆井液反循環(huán)的新方法。本發(fā)明特征是利用空氣壓縮機(7)向雙層注氣接頭(3)內(nèi)注入壓縮空氣,通過混氣器(11)高壓氣體與鉆柱內(nèi)鉆井液混合,降低鉆柱內(nèi)鉆井液的密度,實現(xiàn)鉆井液反循環(huán)。為適應(yīng)地層在復(fù)雜情況,預(yù)防井噴、井漏事故發(fā)生,在設(shè)備配置上采用防噴器(8)、壓井節(jié)流管匯(16)、出液控制閥(2)、環(huán)形單流閥(10),以及利用循環(huán)泵(19)向井眼環(huán)形空間注入適合地質(zhì)情況的鉆井液。其效果能控制鉆柱內(nèi)與鉆柱外部鉆井液的壓差,又能保證地層壓力與鉆井液壓力平衡,預(yù)防或控制井噴、井漏事故發(fā)生。
文檔編號E21B21/00GK1356451SQ0210033
公開日2002年7月3日 申請日期2002年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月11日
發(fā)明者潘衛(wèi)國, 王益山, 劉東勤 申請人:華北石油管理局鉆井工藝研究院