泵壓反循環(huán)鉆井方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鉆井機(jī)械領(lǐng)域，具體而言，涉及一種泵壓反循環(huán)鉆井方法及系統(tǒng)。該泵壓反循環(huán)鉆井方法，包括以下步驟：向井筒的環(huán)空內(nèi)輸入鉆井液；所述鉆井液從鉆頭的水眼進(jìn)入所述鉆頭；所述鉆井液從所述鉆頭進(jìn)入鉆柱，并從所述鉆柱返出。本發(fā)明泵壓反循環(huán)鉆井方法及系統(tǒng)，當(dāng)井口密封裝置的耐壓能力和地層的破裂壓力值足夠時(shí)，理論鉆井深度可以無(wú)限大。
【專利說(shuō)明】泵壓反循環(huán)鉆井方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆井機(jī)械領(lǐng)域，具體而言，涉及一種泵壓反循環(huán)鉆井方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著油氣資源的勘探開(kāi)發(fā)難度的增加，鉆井工程技術(shù)人員面臨著種種技術(shù)難題。鉆井機(jī)械鉆速低是制約勘探開(kāi)發(fā)成本的關(guān)鍵因素之一，頁(yè)巖氣水平井鉆進(jìn)過(guò)程中鉆速低導(dǎo)致裸眼段長(zhǎng)時(shí)間浸泡在鉆井液中，井壁坍塌嚴(yán)重；致密砂巖氣鉆進(jìn)速度低導(dǎo)致鉆井成本急劇增加，傳統(tǒng)的鉆頭選型、鉆具組合優(yōu)化、井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化等提速方法也難以取得令人滿意的效果。在大斜度井、水平井、大位移井的鉆井過(guò)程中，因巖屑床的存在，導(dǎo)致井筒凈化不好、巖屑重復(fù)破碎、鉆柱摩阻扭矩增大、套管磨損嚴(yán)重、卡鉆事故頻繁等一系列問(wèn)題，造成鉆井成本急劇增加。
[0003]目前反循環(huán)鉆井技術(shù)從原理上講主要有泵吸反循環(huán)和氣舉反循環(huán)兩種，泵吸反循環(huán)通過(guò)離心泵的抽吸作用，在大氣壓與循環(huán)管路之間壓差的作用下建立反循環(huán)，壓差有限，其反循環(huán)深度不足200米。氣舉反循環(huán)依靠雙壁鉆桿，向管柱內(nèi)注入氣體，使循環(huán)管路內(nèi)外形成一定的泥漿密度差，在此壓差下形成反循環(huán)，因受雙壁鉆桿強(qiáng)度的限制，反循環(huán)深度不足3500米，在大斜度井、水平井和大位移井中鉆進(jìn)深度更小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種泵壓反循環(huán)鉆井方法及系統(tǒng)，以解決上述的問(wèn)題。
[0005]在本發(fā)明的實(shí)施例中提供了一種泵壓反循環(huán)鉆井方法，其包括以下步驟:
[0006]向井筒的環(huán)空內(nèi)輸入鉆井液；
[0007]鉆井液從鉆頭的水眼進(jìn)入鉆頭；
[0008]鉆井液從鉆頭進(jìn)入鉆柱，并從鉆柱返出。
[0009]進(jìn)一步的，環(huán)空內(nèi)輸入的鉆井液經(jīng)過(guò)鉆井液泵入短節(jié)進(jìn)入環(huán)空。
[0010]進(jìn)一步的，使用旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)對(duì)井筒遠(yuǎn)離鉆頭的一端進(jìn)行密封，用于保證環(huán)空內(nèi)流體不泄漏。
[0011 ] 進(jìn)一步的，水眼沿鉆井液流動(dòng)方向漸縮。
[0012]還提供了一種泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)，其包括鉆頭、鉆柱、井筒和動(dòng)力裝置；
[0013]井筒上設(shè)置有進(jìn)液口，進(jìn)液口用于向井筒內(nèi)輸送鉆井液；
[0014]鉆柱為中空?qǐng)A柱體，其一端連接鉆頭，另一端連接方鉆桿，動(dòng)力裝置用于驅(qū)動(dòng)鉆柱轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆柱用于驅(qū)動(dòng)鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)和鉆井液回流；
[0015]鉆柱穿過(guò)井筒，井筒遠(yuǎn)離鉆頭一端與鉆柱之間密封；
[0016]鉆頭上設(shè)有水眼，用于鉆井液回流。
[0017]進(jìn)一步的，水眼為八個(gè)；
[0018]四個(gè)水眼沿鉆頭徑向均勻分布在鉆頭側(cè)部；
[0019]四個(gè)水眼沿鉆頭徑向均勻分布在鉆頭底部；[0020]和/ 或，
[0021]四個(gè)側(cè)部水眼與四個(gè)鉆頭底部水眼沿鉆頭軸向錯(cuò)開(kāi)45° ;
[0022]水眼由外向內(nèi)逐漸縮小。
[0023]進(jìn)一步的，泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)還包括旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)，所述旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)用于密封井筒遠(yuǎn)離鉆頭的一端，其包括方鉆桿、旋轉(zhuǎn)體和外套；
[0024]方鉆桿為中空柱體，方鉆桿穿過(guò)旋轉(zhuǎn)體，方鉆桿一端與鉆柱連接，方鉆桿用于驅(qū)動(dòng)鉆柱轉(zhuǎn)動(dòng)和鉆井液回流，方鉆桿另一端連接動(dòng)力裝置，由動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)方鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0025]旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在外套內(nèi)，能由方鉆桿帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)體在外套內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0026]進(jìn)一步的，旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)還包括卡瓦，設(shè)置在方鉆桿與旋轉(zhuǎn)體之間；
[0027]和/ 或，
[0028]旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)還包括主軸承，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體與外套之間；
[0029]和/ 或，
[0030]所述旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)還包括限位軸承，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體與外套之間，用于防止旋轉(zhuǎn)體上下震動(dòng)；
[0031]和/ 或，
[0032]旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)還包括支撐座，外套固定安裝在支撐座的一端，支撐座的另一端與井筒固定連接。
[0033]進(jìn)一步的，泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)還包括泥漿泵和單向閥，單向閥一端連接井筒，另一端連接泥漿泵，單向閥用于控制液流方向。
[0034]進(jìn)一步的，泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)還包括鉆井液池，用于為井筒提供鉆井液和回收鉆柱中回流的鉆井液。
[0035]本發(fā)明泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)，通過(guò)向井筒內(nèi)輸入鉆井液，鉆井液經(jīng)井筒進(jìn)入鉆頭，再進(jìn)入鉆柱將鉆井液排出，鉆井液壓力用于克服循環(huán)過(guò)程中的壓力損耗，完成泵壓反循環(huán)，當(dāng)井口密封裝置的耐壓能力和地層的破裂壓力值足夠時(shí)，理論鉆井深度可以無(wú)限大。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0036]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)【具體實(shí)施方式】或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0037]圖1為本發(fā)明實(shí)施例泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2為本發(fā)明實(shí)施例旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖3為本發(fā)明實(shí)施例泵入短節(jié)系統(tǒng)；
[0040]圖4為本發(fā)明實(shí)施例鉆頭水眼布置圖。
[0041]圖中，1:泥衆(zhòng)栗；2:栗入地面管匯；3:栗入短節(jié)系統(tǒng)；4:井筒；5:環(huán)空；6:鉆頭；7:鉆柱；8:方鉆桿；9:防噴器法蘭；10:支撐座；11:旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)；12:水龍頭；13:鵝頸管；14:水龍帶；15:立管；16:流出地面管匯；17:沉淀池；18:泥漿池；19:動(dòng)力裝置；301:法蘭；302:單向閥；601:鉆頭體；602:連接螺紋；603:上層側(cè)水眼；604:下層側(cè)水眼；605:下層水眼；1101:外套；1102:快速接頭；1103:旋轉(zhuǎn)體；1104:主軸承；1105:限位軸承；1106:防震軸承；1107:旋轉(zhuǎn)密封組件；1108:滑動(dòng)密封組件；1109:卡瓦。
【具體實(shí)施方式】
[0042]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所得到的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明所保護(hù)的范圍。
[0043]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。
[0044]本發(fā)明提供了一種泵壓反循環(huán)鉆井方法，其包括以下步驟:
[0045]向井筒4的環(huán)空5內(nèi)泵入鉆井液；
[0046]鉆井液從鉆頭6的水眼進(jìn)入鉆頭6 ；
[0047]鉆井液從鉆頭6進(jìn)入鉆柱7，并從鉆柱7返出。
[0048]本發(fā)明的工作原理是通過(guò)地面泥漿泵I向環(huán)空5泵入有一定壓力的鉆井液，迫使鉆井液進(jìn)入鉆頭6的水眼并經(jīng)鉆柱7內(nèi)部上返出地表，從而完成循環(huán)。
[0049]鉆柱7內(nèi)排出的鉆井液再次被重復(fù)利用之前進(jìn)行沉淀或過(guò)濾。
[0050]鉆井液經(jīng)過(guò)鉆柱7排出時(shí)，會(huì)帶有大量的巖屑，如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)沉淀或過(guò)濾就繼續(xù)使用的話，可能會(huì)損壞井口密封裝置，在井筒4的環(huán)空5內(nèi)或鉆頭6的水眼處造成堵塞，增加循環(huán)壓耗，甚至對(duì)機(jī)器造成很大的破壞，從而影響正常鉆井工作。
[0051]進(jìn)一步的，環(huán)空5內(nèi)輸入的鉆井液經(jīng)過(guò)鉆井液泵入短節(jié)系統(tǒng)3進(jìn)入環(huán)空5。
[0052]向環(huán)空5內(nèi)輸入的鉆井液經(jīng)過(guò)鉆井液泵入短節(jié)系統(tǒng)3進(jìn)入井筒4，從而保證鉆井液可以栗入井筒4,而井筒4內(nèi)的鉆井液不能從井筒4流出。
[0053]進(jìn)一步的，使用旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11對(duì)井筒4遠(yuǎn)離鉆頭6的一端進(jìn)行密封，能保證鉆柱7旋轉(zhuǎn)時(shí)泵入的鉆井液不泄漏。
[0054]進(jìn)一步的，水眼沿鉆井液流動(dòng)方向漸縮。
[0055]鉆頭6上水眼這樣的設(shè)置，可以保證鉆井液上返阻力較小，巖屑能夠及時(shí)上返，從而不會(huì)影響鉆井的進(jìn)程。
[0056]如圖1所示，基于上述方法，本發(fā)明還提供了一種泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)，其包括鉆頭6、鉆柱7、井筒4和動(dòng)力裝置19 ；
[0057]井筒4上設(shè)置有進(jìn)液口，進(jìn)液口用于向井筒4內(nèi)輸送鉆井液；
[0058]鉆柱7為中空?qǐng)A柱體，其一端連接鉆頭6，另一端連接動(dòng)力裝置19，動(dòng)力裝置19用于驅(qū)動(dòng)鉆柱7轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆柱7用于驅(qū)動(dòng)鉆頭6轉(zhuǎn)動(dòng)和鉆井液回流；
[0059]鉆柱7穿過(guò)井筒4，井筒4遠(yuǎn)離鉆頭6 —端與鉆柱7之間密封；
[0060]鉆頭6上設(shè)有水眼,用于鉆井液回流。
[0061]鉆頭6包括鉆頭體601和連接部，連接部用于固定連接鉆柱7，水眼設(shè)置在鉆頭體601 上。[0062]泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)通過(guò)向井筒4內(nèi)輸入鉆井液，鉆井液經(jīng)井筒4與鉆柱7之間的環(huán)空5，通過(guò)鉆頭6上的水眼進(jìn)入鉆頭6，再進(jìn)入鉆柱7，之后將鉆井液排出，完成泵壓反循環(huán)；井筒4遠(yuǎn)離鉆頭6的一端密封設(shè)置，保證反循環(huán)過(guò)程中的鉆井液不泄漏。
[0063]通過(guò)這樣的方式，將鉆井液與現(xiàn)有的方式相反的方向進(jìn)行循環(huán)，由泵吸或氣舉變?yōu)槔鯄?，隨著鉆井的深度的加深，通過(guò)不斷將鉆井液輸入井筒4內(nèi)來(lái)提聞鉆井液在環(huán)空5內(nèi)的壓力，可以克服循環(huán)過(guò)程中的壓力損耗，完成泵壓反循環(huán)，理論鉆井深度由井口密封裝置的耐壓能力和地層的破裂壓力值決定，即只要環(huán)空5遠(yuǎn)離鉆頭6的一端能密封好和裸眼段地層有足夠的耐壓能力，那么理論鉆井深度就由地面機(jī)泵的能力決定。
[0064]如圖4所示，優(yōu)選的實(shí)施方式為，水眼為八個(gè)；
[0065]四個(gè)水眼沿鉆頭6徑向均勻分布在鉆頭6側(cè)部；
[0066]四個(gè)水眼沿鉆頭6徑向均勻分布在鉆頭6底部。
[0067]水眼數(shù)量最多可設(shè)置8個(gè)水眼，根據(jù)需要對(duì)各個(gè)水眼進(jìn)行封堵或者開(kāi)啟。當(dāng)安裝八個(gè)水眼的時(shí)候，鉆頭6的側(cè)部可以設(shè)置四個(gè)水眼，因鉆頭6工作中一直在旋轉(zhuǎn)下行，所以四個(gè)水眼可以不在同一平面上，如圖4所示，上層側(cè)水眼603與下層側(cè)水眼604不在同一平面上，但在鉆頭6徑向進(jìn)行均勻分布，以保證能夠均勻吸取鉆頭6破碎的巖屑，不會(huì)有的水眼吸取的多有的水眼吸取的少，從而使吸取的多的使用壽命降低；在鉆頭6底部設(shè)置四個(gè)水眼，如圖4所示的下層水眼605，其也需要沿鉆頭6徑向均勻分布，以保證各水眼的使用壽命O
[0068]更優(yōu)選的實(shí)施方式為，水眼由外向內(nèi)漸縮；
[0069]和/或，四個(gè)側(cè)部水眼與四個(gè)鉆頭6底部水眼沿鉆頭6軸向錯(cuò)開(kāi)45°。
[0070]因鉆井液在水眼中的行進(jìn)方向?yàn)橛赏庀騼?nèi)，所以為了方便鉆井液的流動(dòng)，及巖屑的吸取，將水眼設(shè)置為外大內(nèi)小的方式，其由外向內(nèi)漸縮，從而可以保證巖屑及鉆井液能夠快速進(jìn)入水眼。
[0071]四個(gè)側(cè)部水眼與四個(gè)底部水眼沿鉆頭6軸向錯(cuò)開(kāi)45°，即八個(gè)水眼在鉆頭6徑向方向均勻分布，進(jìn)一步保證了各水眼的使用壽命相差不多，從而能保證鉆頭6的最大使用壽命。
[0072]如圖2所示，泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)還包括旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11，旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11用于密封井筒4遠(yuǎn)離鉆頭6的一端，其包括方鉆桿8、旋轉(zhuǎn)體1103和外套1101。
[0073]方鉆桿8為中空柱體，方鉆桿8穿過(guò)旋轉(zhuǎn)體1103，方鉆桿8 一端固定連接鉆柱7遠(yuǎn)離鉆頭6的一端,方鉆桿8用于驅(qū)動(dòng)鉆柱7轉(zhuǎn)動(dòng)和鉆井液回流以及提供破巖動(dòng)力，方鉆桿8另一端連接動(dòng)力裝置19,由動(dòng)力裝置19驅(qū)動(dòng)方鉆桿8轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0074]旋轉(zhuǎn)體1103設(shè)置在外套1101內(nèi)，能由方鉆桿8帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)體1103在外套1101內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0075]外套1101上部為圓柱體，下部為四方體或六方體。
[0076]旋轉(zhuǎn)體1103與外套1101相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)體1103中心有一個(gè)四方孔或六方孔，方鉆桿8可穿過(guò)其中。
[0077]旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11還包括卡瓦1109，設(shè)置在方鉆桿8與旋轉(zhuǎn)體1103之間。
[0078]由于方鉆桿8與旋轉(zhuǎn)體1103之間由于制造工藝問(wèn)題不可避免的會(huì)出現(xiàn)間隙，而在方鉆桿8與旋轉(zhuǎn)體1103之間設(shè)置卡瓦1109，卡瓦1109不僅可以密封方鉆桿8與旋轉(zhuǎn)體1103，還由于消除了間隙而保證了方鉆桿8與旋轉(zhuǎn)體1103之間沒(méi)有晃動(dòng)，從而延長(zhǎng)了兩者的使用壽命。
[0079]旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11還包括主軸承1104，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體1103與外套1101之間；
[0080]和/或，旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11還包括限位軸承1105，設(shè)置在旋轉(zhuǎn)體1103與外套1101之間，用于防止旋轉(zhuǎn)體1103上下震動(dòng)。
[0081]旋轉(zhuǎn)體1103與外套1101之間如果之間接觸的話，由于旋轉(zhuǎn)體1103與外套1101之間存在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而會(huì)有很大的摩擦。在旋轉(zhuǎn)體1103和外套1101之間設(shè)置主軸承1104后，兩者之間通過(guò)主軸承1104完成相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而大大減小了兩者之間的摩擦，延長(zhǎng)了旋轉(zhuǎn)體1103和外套1101的使用壽命。
[0082]旋轉(zhuǎn)體1103與外套1101之間還可以設(shè)置有限位軸承1105，用于放置旋轉(zhuǎn)體1103在外套1101內(nèi)上下震動(dòng),從而造成旋轉(zhuǎn)體1103或外套1101的損壞。在震動(dòng)較大的時(shí)候還可以加入多個(gè)限位軸承1105，或者還可以加入防震軸承1106，只要其能防止旋轉(zhuǎn)體1103在外套1101內(nèi)震動(dòng)即可。
[0083]旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11還包括支撐座10，外套1101固定安裝在支撐座10的一端，支撐座10的另一端與井筒4固定連接。
[0084]旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11與井筒4之間不易直接固定，因此在旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11上設(shè)置有支撐座10，將外套1101通過(guò)快速接頭1102固定在支撐座10的上方，支撐座10的下方通過(guò)防噴器法蘭9固定在井筒4上，可以很穩(wěn)定的將旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11固定，從而保證了井筒4的密封性。
[0085]旋轉(zhuǎn)體1103與外套1101密封連接；
[0086]和/或，鉆頭6與鉆柱7之間為螺紋連接。
[0087]旋轉(zhuǎn)體1103與外套1101下部設(shè)置有旋轉(zhuǎn)密封組件1107，方鉆桿8與旋轉(zhuǎn)體1103中心設(shè)置有滑動(dòng)密封組件1108，將井筒4內(nèi)高壓鉆井液密封。
[0088]由于卡瓦1109的存在，其可以傳遞方鉆桿8的扭力，使方鉆桿8的扭力不直接作用在方鉆桿8與旋轉(zhuǎn)體1103之間的滑動(dòng)密封組件1108上，從而不會(huì)影響滑動(dòng)密封組件1108的使用壽命。
[0089]鉆頭6與鉆柱7之間采用螺紋連接，即通過(guò)連接螺紋602進(jìn)行連接，這樣能有利于當(dāng)鉆頭6損壞時(shí)的更換。
[0090]需要指出的是，鉆頭6與鉆柱7之間不局限于螺紋連接，還可以是其他連接，如焊接、綁定等，只要能將兩者固定在一起的連接都可以。
[0091]泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)還包括泥漿泵I和單向閥302，如圖3所示，單向閥302與法蘭301共同組成泵入短節(jié)系統(tǒng)3，單向閥302固定連接在井筒4上，另一端通過(guò)法蘭301連接在泵入地面管匯2上。
[0092]單向閥302可以讓鉆井液只能流入井筒4不能從井筒4內(nèi)流出，保證了井涌或井噴時(shí)井筒4內(nèi)高壓流體不會(huì)噴出，避免傷害人員和損毀設(shè)備。
[0093]向井筒4內(nèi)輸送鉆井液時(shí)，可以通過(guò)泥漿泵I進(jìn)行輸送。泥漿泵I通過(guò)泵入地面管匯2將鉆井液輸送進(jìn)井筒4內(nèi)。
[0094]泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)還包括鉆井液池，用于為井筒4提供鉆井液和回收鉆柱7中回流的鉆井液。[0095]當(dāng)鉆井液池很大的時(shí)候，可以為一個(gè)池就行，泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)回流的鉆井液中的巖屑在鉆井液池的一側(cè)沉淀，在另一側(cè)流出進(jìn)入泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)。
[0096]當(dāng)鉆井液池不大的時(shí)候，可以將鉆井液池分為沉淀池17和泥漿池18，沉淀池17和泥漿池18之間加濾網(wǎng)進(jìn)行過(guò)濾，方鉆桿8中回流的鉆井液進(jìn)入沉淀池17進(jìn)行沉淀，經(jīng)濾網(wǎng)過(guò)濾后進(jìn)入泥漿池18，泥漿池18通過(guò)泥漿泵I將鉆井液輸送入井筒4，完成反循環(huán)過(guò)程。
[0097]整個(gè)泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)的工作過(guò)程為:
[0098]泥漿泵I將鉆井液從泥漿池18中抽出，通過(guò)泵入地面管匯2和泵入短節(jié)系統(tǒng)3輸送進(jìn)井筒4內(nèi)，在井筒4內(nèi)通過(guò)環(huán)空5，利用地面泥漿泵I的壓力，克服循環(huán)壓耗，迫使鉆井液從環(huán)空5經(jīng)鉆頭6的水眼、鉆柱7內(nèi)孔上返，進(jìn)入方鉆桿8，再經(jīng)過(guò)水龍頭12、鵝頸管13、水龍帶14、立管15、流出地面管匯16，最后進(jìn)入沉淀池17，從而完成泵壓反循環(huán)過(guò)程。
[0099]當(dāng)方鉆桿8走完行程后，因鉆柱7及接頭比方鉆桿8尺寸小，將方鉆桿8及下部鉆柱7和鉆頭6從旋轉(zhuǎn)體1103中心孔上提，卸下方鉆桿8，接上一根鉆柱7，然后再將方鉆桿8接上，下方到旋轉(zhuǎn)體1103中心孔，從而可以繼續(xù)進(jìn)行鉆井工作。
[0100]當(dāng)旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11的密封件出現(xiàn)故障需要更換時(shí)，打開(kāi)快速接頭1102，將旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11 一同提離井口，可以很方便地在鉆機(jī)平臺(tái)上進(jìn)行拆卸和維修。維修好后，再將旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11下放，通過(guò)快速接頭1102固定支撐座10上，從而可以繼續(xù)進(jìn)行鉆井工作。
[0101]在地面泥漿泵I能力和旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)11的動(dòng)密封能力足夠大時(shí)，泵壓反循環(huán)鉆井的理論鉆井深度可以是無(wú)限深。
[0102]本發(fā)明泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)，通過(guò)向井筒4的環(huán)空5內(nèi)輸入鉆井液，鉆井液經(jīng)環(huán)空5進(jìn)入鉆頭6，再進(jìn)入鉆柱7將鉆井液排出，鉆井液壓力用于克服循環(huán)過(guò)程中的壓力損耗，完成泵壓反循環(huán)，井口密封裝置的耐壓能力和地層的破裂壓力值足夠時(shí)，理論鉆井深度可以無(wú)限大。
[0103]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種泵壓反循環(huán)鉆井方法，其特征在于，包括以下步驟: 向井筒的環(huán)空內(nèi)輸入鉆井液； 所述鉆井液從鉆頭的水眼進(jìn)入所述鉆頭； 所述鉆井液從所述鉆頭進(jìn)入鉆柱，并從所述鉆柱返出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，向所述環(huán)空內(nèi)輸入的鉆井液經(jīng)過(guò)鉆井液泵入短節(jié)進(jìn)入環(huán)所述環(huán)空。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)對(duì)所述井筒遠(yuǎn)離所述鉆頭的一端進(jìn)行密封，用于保證所述環(huán)空內(nèi)鉆井液不泄漏。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水眼沿鉆井液流動(dòng)方向漸縮。
5.一種泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)，其特征在于，包括鉆頭、鉆柱、井筒和動(dòng)力裝置； 所述井筒上設(shè)置有進(jìn)液口，所述進(jìn)液口用于向所述井筒內(nèi)輸送鉆井液； 所述鉆柱為中空?qǐng)A柱體，其一端連接所述鉆頭，另一端連接所述動(dòng)力裝置，所述動(dòng)力裝置用于驅(qū)動(dòng)所述鉆柱轉(zhuǎn)動(dòng)，所述鉆柱用于驅(qū)動(dòng)所述鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)和鉆井液回流； 所述鉆柱穿過(guò)所述 井筒，所述井筒遠(yuǎn)離所述鉆頭一端與所述鉆柱之間密封； 所述鉆頭上設(shè)有水眼，用于鉆井液回流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)，其特征在于，所述水眼為八個(gè)； 四個(gè)所述水眼沿所述鉆頭徑向均勻分布在所述鉆頭側(cè)部； 四個(gè)所述水眼沿所述鉆頭徑向均勻分布在所述鉆頭底部； 和/或，四個(gè)側(cè)部所述水眼與四個(gè)鉆頭底部所述水眼沿所述鉆頭軸向錯(cuò)開(kāi)45° ; 所述水眼由外向內(nèi)逐漸縮小。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)，其特征在于，還包括旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)，所述旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)用于密封所述井筒遠(yuǎn)離所述鉆頭的一端，其包括方鉆桿、旋轉(zhuǎn)體和外套； 所述方鉆桿為中空柱體，所述方鉆桿穿過(guò)所述旋轉(zhuǎn)體，所述方鉆桿一端與所述鉆柱連接，所述方鉆桿用于驅(qū)動(dòng)所述鉆柱轉(zhuǎn)動(dòng)和鉆井液回流，所述方鉆桿另一端連接所述動(dòng)力裝置，由所述動(dòng)力裝置驅(qū)動(dòng)所述方鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述旋轉(zhuǎn)體設(shè)置在所述外套內(nèi)，能由所述方鉆桿帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)體在所述外套內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)還包括卡瓦，設(shè)置在所述方鉆桿與所述旋轉(zhuǎn)體之間； 和/或， 旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)還包括主軸承，設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)體與所述外套之間； 和/或， 所述旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)還包括限位軸承，設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)體與所述外套之間，用于防止所述旋轉(zhuǎn)體上下震動(dòng)； 和/或， 旋轉(zhuǎn)送鉆系統(tǒng)還包括支撐座，所述外套固定安裝在所述支撐座的一端，所述支撐座的另一端與所述井筒固定連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)，其特征在于，還包括泥漿泵和單向閥，所述單向閥一端連接所述井筒，另一端連接所述泥漿泵，所述單向閥用于控制液流方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求5-9任一項(xiàng)所述的泵壓反循環(huán)鉆井系統(tǒng)，其特征在于，還包括鉆井液池，用于 為所述井筒提供鉆井液和回收所述鉆柱中回流的鉆井液。
【文檔編號(hào)】E21B3/00GK103615191SQ201310658941
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月6日
【發(fā)明者】周勁輝, 高德利, 房軍, 張勇 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)