專利名稱:雙壁鉆桿低壓鉆井技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于油田低壓油藏定向井水平井的鉆井工藝技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著油田開發(fā)進入中后期，眾多的主力區(qū)塊地層壓力虧空嚴重，井漏、卡鉆、油層污染等問題成為油田中后期鉆井技術(shù)的難點，而再鉆調(diào)整井(其中主要是定向井、水平井)又是提高主力油藏采收率、保持油田穩(wěn)產(chǎn)的重要手段，因而針對此類低壓油藏的低壓鉆井技術(shù)成為解決鉆井過程上述難點的重要技術(shù)支撐。低壓鉆井是指使用鉆井液密度低于1.0g/cm3的鉆井施工。一般地講，使用純液相鉆井液，密度都大于1.0g/cm3。因此，低壓鉆井采用的鉆井液(嚴格講為循環(huán)介質(zhì))一般情況下都不是純液相，特殊情況下，如水包油或油包水鉆井液、加減輕材料的普通鉆井液除外。目前，低壓鉆井主要方式分為空氣、霧化、泡沫和充氣鉆井。空氣鉆井密度適用范圍0～0.02g/cm3，需要使用大規(guī)模的空氣壓縮機和增壓機等設(shè)備；霧化鉆井密度適用范圍0.02～0.07g/cm3，在空氣鉆井的基礎(chǔ)上還需增加霧化泵等裝置；泡沫鉆井密度適用范圍0.07～0.60g/cm3，由于可循環(huán)泡沫技術(shù)還不成熟，不循環(huán)的泡沫液成本高，不能大范圍應(yīng)用；充氣鉆井為常用的立管注氣方式，其密度適用范圍為0.7～0.9g/cm3，是目前應(yīng)用廣泛的一種鉆井方法。上述低壓鉆井方式的共同缺點是在鉆井過程中無法使用無線隨鉆測量儀器和常規(guī)井下動力鉆具，因此也就無法進行井眼軌跡控制，大大限制了低壓鉆井技術(shù)的應(yīng)用范圍，特別是在水平井中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于提供一種能夠解決充氣鉆井井眼軌跡控制和常規(guī)井下動力鉆具正常工作問題、使充氣鉆井技術(shù)能夠應(yīng)用于定向井特別是水平井鉆井的雙壁鉆桿低壓鉆井技術(shù)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下此種低壓鉆井技術(shù)是利用由旋轉(zhuǎn)充氣接頭、旋轉(zhuǎn)控制頭、雙壁鉆桿和氣液分流短節(jié)構(gòu)成的注入系統(tǒng)，以正循環(huán)的方式分別從雙壁鉆桿的環(huán)形間隙和中心水眼向井內(nèi)充(泵)入一定量的壓縮空氣和鉆井液，壓縮空氣從井下某一位置處的氣液分流接頭進入井眼環(huán)空，鉆井液從鉆頭水眼處上返，在井眼的環(huán)空中形成兩個不同壓力梯度的氣液混合段和純液段，使井筒內(nèi)產(chǎn)生不穩(wěn)定的“U”型管效應(yīng)，從而達到降低液柱壓力的目的。其井底液柱壓力降低的幅度由井下分流接頭位置決定。雙壁鉆桿鉆井采用的專用設(shè)備工具包括井口和井下兩部分，井口主要有空氣壓縮機、注氣管線、鉆井泥漿泵、旋轉(zhuǎn)充氣接頭和雙壁六方鉆桿，井下主要有雙壁鉆桿、雙壁單流閥(井口回壓控制工具)、雙壁管氣液分流短節(jié)(雙壁氣壓控制裝置)。其它還有配套的專用補芯、驅(qū)動補芯、氣液分離設(shè)備、脈沖接收器、信號終端顯示等。利用本發(fā)明提供的低壓鉆井技術(shù)作業(yè)時，其鉆進過程如下從空氣壓縮機出來的壓縮空氣經(jīng)注氣管線由旋轉(zhuǎn)充氣接頭的外環(huán)空進入雙壁鉆桿的氣體通道，再經(jīng)氣液分流接頭進入雙壁鉆桿與井壁之間的外環(huán)空；從鉆井泥漿泵出來的泥漿經(jīng)立管進入雙壁鉆桿的中心管，再經(jīng)動力鉆具和鉆頭攜帶巖屑后，從井壁與普通鉆桿之間的環(huán)空在氣液分流接頭處與壓縮空氣混合；氣液混合流體經(jīng)井壁和雙壁鉆桿之間的外環(huán)空，在旋轉(zhuǎn)控制頭的導(dǎo)流作用下流到氣液分離系統(tǒng)，分離出的泥漿經(jīng)震動篩除砂后流入循環(huán)罐使用，分離出的空氣則排入大氣。在上述過程中，鉆桿中心的循環(huán)介質(zhì)處于純液相狀態(tài)，環(huán)空氣液分流接頭以上處于氣液兩相流狀態(tài)，這樣便可降低環(huán)空的循環(huán)壓力，從而實現(xiàn)了低壓鉆井。此種低壓鉆井作業(yè)的隨鉆測量過程如下在雙壁鉆桿鉆井方式下，隨鉆測量儀器發(fā)出的脈沖信號經(jīng)普通鉆桿和雙壁鉆桿中心管的泥漿傳遞，被脈沖信號接收器接收，然后通過電纜傳到信號終端顯示，由此可讀出井底井斜、方位、工具面等參數(shù)值，從而實現(xiàn)定向井或水平井鉆進的井眼軌跡控制。
本發(fā)明提供的雙壁鉆桿低壓鉆井技術(shù)能夠在定向井、水平井鉆井過程中實現(xiàn)低壓鉆井，并能解除充氣鉆井受井眼軌跡無法控制和井下動力鉆具在充氣泥漿狀態(tài)下不能正常工作的限制，有利于充氣鉆井技術(shù)的推廣應(yīng)用。
圖1為本發(fā)明提供的雙壁鉆桿低壓鉆井技術(shù)工藝流程和所采用的地面設(shè)備、井下裝置示意圖。圖2、圖3、圖4分別為旋轉(zhuǎn)充氣接頭6、雙壁鉆桿8和氣液分流接頭9結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式本發(fā)明由以下實施例給出，下面結(jié)合附圖予以說明。
如圖所示本發(fā)明采用的工藝流程由空氣壓縮機1、注氣管線2、鉆井泥漿泵3、脈沖接收器4、信號終端顯示5、旋轉(zhuǎn)充氣接頭6、旋轉(zhuǎn)控制頭7、雙壁鉆桿8、氣液分流接頭9和氣液分離系統(tǒng)10構(gòu)成。圖中，標號“11”為井壁，標號“12”、“13”、“14”、“15”分別為普通鉆桿，隨鉆測量儀器、動力鉆具和鉆頭。其中，空氣壓縮機1、充氣管線2、鉆井泥漿泵3、脈沖接收器4、信號終端顯示5、氣液分離系統(tǒng)10以及普通鉆桿12、隨鉆測量儀器13、動力鉆具14和鉆頭15均為現(xiàn)有或常規(guī)設(shè)備工具。其中，旋轉(zhuǎn)充氣接頭6(圖2)由外體16、氣體注入口17、中心管18、扶正軸承19、限位軸承20組成，工作時，中心管18隨鉆具旋轉(zhuǎn)，而外體16不旋轉(zhuǎn)，中心管18為高壓泥漿通道，外體16一側(cè)的氣體注入口接高壓氣體軟管線注入氣體。雙壁鉆桿8(圖3)由外筒21和中心管22組成，中心管22由上、下接頭和主體三部分構(gòu)成，上、下端分別采用插入式密封連接，共有中心孔、小環(huán)空、大環(huán)空三個通道，中心孔為高壓泥漿通道，小環(huán)空為高壓氣體通道，大環(huán)空為上返氣液共用通道。氣液分流接頭9(圖4)由本體23、中心管24、活塞環(huán)25、彈簧26、密封圈27、限位銷釘28組成，中心管24為環(huán)形單向閥體，其上設(shè)有活塞環(huán)25、彈簧26和密封圈27，本體23側(cè)壁上設(shè)有分流孔和平衡孔，本體23和中心管24通過限位銷釘28相連接固定。
權(quán)利要求
1.一種雙壁鉆桿低壓鉆井技術(shù)，其特征在于該技術(shù)是利用由旋轉(zhuǎn)充氣接頭、旋轉(zhuǎn)控制接頭、雙壁鉆桿和氣液分流短節(jié)構(gòu)成的注入系統(tǒng)，以正循環(huán)的方式分別從雙壁鉆桿的環(huán)形間隙和中心水眼向井內(nèi)充(泵)入一定量的壓縮空氣和鉆井液，壓縮空氣從井下某一位置處的氣液分流接頭進入井眼環(huán)空，鉆井液從鉆頭水眼處上返，在井眼的環(huán)空中形成兩個不同壓力梯度的氣液混合段和純液段，使井筒內(nèi)產(chǎn)生不穩(wěn)定的“U”型管效應(yīng)，從而達到降低液柱壓力的目的；利用本發(fā)明提供的低壓鉆井技術(shù)作業(yè)時，其鉆進過程如下從空氣壓縮機出來的壓縮空氣經(jīng)注氣管線由旋轉(zhuǎn)充氣接頭的外環(huán)空進入雙壁鉆桿的氣體通道，再經(jīng)氣液分流接頭進入雙壁鉆桿與井壁之間的外環(huán)空；從鉆井泥漿泵出來的泥漿經(jīng)立管經(jīng)入雙壁鉆桿的中心管，再經(jīng)動力鉆具和鉆頭攜帶巖屑后，從井壁與普通鉆桿之間的環(huán)空在氣液分流接頭處與壓縮空氣混合；氣液混合流體經(jīng)井壁和雙壁鉆桿之間的外環(huán)空，在旋轉(zhuǎn)控制頭的導(dǎo)流作用下流到氣液分離系統(tǒng)，分離出的泥漿經(jīng)震動篩除砂后流入循環(huán)罐使用，分離出的空氣則排入大氣，在上述過程中，鉆桿中心的循環(huán)介質(zhì)處于純液相狀態(tài)，環(huán)空氣液分流接頭以上處于氣液兩相流狀態(tài)，這樣便可降低環(huán)空的循環(huán)壓力，從而實現(xiàn)了低壓鉆井；此種低壓鉆井作業(yè)的隨鉆測量過程如下在雙壁鉆桿鉆井方式下，隨鉆測量儀器發(fā)出的脈沖信號經(jīng)普通鉆桿和雙壁鉆桿中心管的泥漿傳遞，被脈沖信號接收器接收，然后通過電纜傳到信號終端顯示，由此可讀出井底井斜、方位、工具面等參數(shù)值，從而實現(xiàn)定向井或水平井鉆進的井眼軌跡控制。
專利摘要
本發(fā)明涉及一種用于油田低壓油藏定向井水平井的雙壁鉆桿低壓鉆井技術(shù)，該技術(shù)是利用由旋轉(zhuǎn)充氣接頭、旋轉(zhuǎn)控制接頭、雙壁鉆桿和氣液分流短節(jié)構(gòu)成的注入系統(tǒng)，以正循環(huán)的方式分別從雙壁鉆桿的環(huán)形間隙和中心水眼向井內(nèi)充(泵)入一定量的壓縮空氣和鉆井液，壓縮空氣從井下某一位置處的氣液分流接頭進入井眼環(huán)空，鉆井液從鉆頭水眼處上返，在井眼的環(huán)空中形成兩個不同壓力梯度的氣液混合段和純液段，使井筒內(nèi)產(chǎn)生不穩(wěn)定的“U”型管效應(yīng)，從而達到降低液柱壓力的目的。本發(fā)明提供的雙壁鉆桿低壓鉆井技術(shù)，能夠在定向井、水平井充氣鉆井過程中實現(xiàn)低壓鉆井并能解除充氣鉆井受井眼軌跡無法控制和井下動力鉆具在充氣泥漿狀態(tài)下不能正常工作的限制，有利于充氣鉆井技術(shù)的推廣應(yīng)用。
文檔編號E21B7/04GK1995691SQ200610134984
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月18日
發(fā)明者李永和, 吳興國, 陳思路 申請人:遼河石油勘探局導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan