鉆桿8下方連接雙壁下旋塞9和雙壁鉆桿13 ;或者頂驅(qū)下端通過(guò)正扣直接連接雙壁鉆桿13 ;
雙壁鉆桿13下方依次連接雙壁鉆鋌14、環(huán)形止回閥15和氣體反循環(huán)破巖工具16 ;
所述套管12位于井口 11下方，井口 11的上方連接旋轉(zhuǎn)防噴器10，旋轉(zhuǎn)防噴器10上端連接雙壁下旋塞9。
[0022]氣體反循環(huán)破巖工具采用常規(guī)反循環(huán)工具即可。
[0023]實(shí)施例2
在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述井口 11的一側(cè)設(shè)有節(jié)流管匯25。正循環(huán)氣體鉆井排砂管線23通過(guò)閥門F與旋轉(zhuǎn)防噴器10殼體側(cè)出口連接。所述的高壓是指不低于21 MPa的壓強(qiáng)。
[0024]實(shí)施例3
本發(fā)明的具體應(yīng)用實(shí)例:一種全井段自吸式反循環(huán)氣體鉆井系統(tǒng)由以下設(shè)備和工具構(gòu)成:注氣單元1、泄壓?jiǎn)卧?、流量計(jì)3、地面注氣管匯4、高壓注氣軟管5、配氣接頭6、雙壁上旋塞7、雙壁方鉆桿8、雙壁下旋塞9、雙壁鉆桿10、雙壁鉆鋌11、環(huán)形止回閥12、反循環(huán)破巖工具(反循環(huán)空氣錘、反循環(huán)牙輪鉆頭或者反循環(huán)PDC鉆頭)13、雙壁鉆桿14、井口裝置15、旋轉(zhuǎn)防噴器16、水龍頭(或頂驅(qū))17、耐沖蝕鵝頸管18、高壓反循環(huán)排砂軟管19、地面反循環(huán)排砂管線20、取樣短節(jié)21、降塵水短節(jié)22、正循環(huán)氣體鉆井排砂管線23、至泥漿栗24、至節(jié)流管匯25，同時(shí)還包括一系列相配套的閥門和短節(jié)。
[0025]注氣單元I由空壓機(jī)和增壓機(jī)組成，具體多少設(shè)備應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程實(shí)際來(lái)定。通常444.5mm井眼100m以內(nèi)需要2臺(tái)空壓機(jī)并備用I臺(tái)增壓機(jī)。注氣單元I提供鉆井必需的壓縮氣體。注氣單元I與泄壓?jiǎn)卧?通過(guò)高壓管線(通常不低于21MPa)連接。泄壓?jiǎn)卧?由一系列閥門、消聲設(shè)備、壓力儀表等組成，屬于安全裝置，用于釋放系統(tǒng)壓力和調(diào)節(jié)進(jìn)入系統(tǒng)的氣量。泄壓?jiǎn)卧?出口設(shè)置流量計(jì)3，用于計(jì)量進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)際氣量。地面注氣管匯4為高壓管匯(通常不低于21MPa)，由一系列的高壓硬管線、高壓軟管線、轉(zhuǎn)換接頭等通過(guò)由壬連接形成。高壓注氣管線在井架上的部分可采用軟管線，也可采用硬管線，這由現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定。與配氣接頭6相連接的高壓注氣軟管5壓力級(jí)別通常不低于21MPa，二者通過(guò)由壬連接。配氣接頭6為雙壁結(jié)構(gòu)，其上端與水龍頭(或頂驅(qū))相連，下端與雙壁方鉆桿(或雙壁鉆桿)相連。配氣接頭6的作用是將來(lái)自高壓注氣軟管5的高壓氣體分配到雙壁鉆具的內(nèi)管和外管的環(huán)狀間隙中。配氣接頭6上部連接水龍頭(或者頂驅(qū))17，若連接水龍頭17，則為反扣連接；若連接頂驅(qū)，則為正扣連接。水龍頭(或頂驅(qū))17上面的鵝頸管為耐沖蝕鵝頸管18，該鵝頸管轉(zhuǎn)彎處有緩沖區(qū)域，可有效降低高速流體對(duì)鵝頸管的沖蝕，且該耐沖蝕鵝頸管18屬于可更換部件。配氣接頭6下部連接雙壁上旋塞7，該上旋塞為雙壁結(jié)構(gòu)，可以對(duì)雙壁鉆具環(huán)空實(shí)現(xiàn)密封。雙壁上旋塞7下面連接雙壁方鉆桿8，雙壁方鉆桿8通常為六棱雙壁方鉆桿。雙壁方鉆桿8下端連接雙壁下旋塞9。雙壁下旋塞9為正扣，雙壁上旋塞7為反扣。若使用頂驅(qū)，則可以不使用雙壁上旋塞7、雙壁方鉆桿8和雙壁下旋塞9。A井鉆具組合從上至下為:雙壁鉆桿13、雙壁鉆鋌14、環(huán)形止回閥15和氣體反循環(huán)破巖工具16。雙壁鉆桿13、雙壁鉆鋌14的外管為常規(guī)鉆桿，內(nèi)部通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)加入內(nèi)管。雙壁鉆桿13和雙壁鉆鋌14的規(guī)格尺寸與常規(guī)鉆桿相同。環(huán)形止回閥15為近鉆頭的內(nèi)防噴工具，可有效防止井內(nèi)流體回灌進(jìn)入雙壁鉆具的內(nèi)、外管環(huán)狀間隙中。氣體反循環(huán)破巖工具16包括反循環(huán)空氣錘、反循環(huán)牙輪鉆頭和反循環(huán)PDC鉆頭。本發(fā)明所設(shè)計(jì)的反循環(huán)破巖工具具有自密封環(huán)空功能。在自密封的作用下，高壓氣體經(jīng)過(guò)該反循環(huán)破巖工具16后直接進(jìn)入到中心排砂通道(圖2所示)，同時(shí)反循環(huán)破巖工具16對(duì)井底有一定的抽吸作用(即形成自吸)，對(duì)反循環(huán)的形成有積極的作用。本發(fā)明涉及到的井口裝置11由單四通、雙四通、升高短節(jié)、單閘板防噴器、雙閘板防噴器、環(huán)形防噴器等裝置構(gòu)成。該井口裝置11的具體要求應(yīng)當(dāng)根據(jù)鉆井設(shè)計(jì)來(lái)定。本發(fā)明所涉及的全井段自吸式反循環(huán)氣體鉆井系統(tǒng)及工藝方法對(duì)井口裝置11沒有特別要求。對(duì)于旋轉(zhuǎn)防噴器10，安裝在常規(guī)井口裝置11之上，一方面可密封環(huán)空，在反循環(huán)鉆井需要密封環(huán)空的時(shí)候提供幫助；另一方面，在轉(zhuǎn)換為正循環(huán)氣體鉆井的時(shí)候，旋轉(zhuǎn)防噴器10是必不可少的裝置。高壓反循環(huán)排砂軟管19與耐沖蝕鵝頸管18通過(guò)由壬連接，且壓力級(jí)別不應(yīng)低于35MPa，長(zhǎng)度也應(yīng)當(dāng)根據(jù)井架高度合理選擇。地面反循環(huán)排砂管線20壓力級(jí)別也不能低于35MPa，且遠(yuǎn)端與正循環(huán)氣體鉆井排砂管線23并在一根排砂通道上，一同接出至沉砂池。正循環(huán)氣體鉆井排砂管線23的壓力級(jí)別不低于7MPa，通常為10"管線。
[0026]全井段自吸式反循環(huán)氣體鉆井的實(shí)施過(guò)程如下:關(guān)閉D、B、F閥門，打開A、C、E閥門。壓縮氣體由注氣單元I產(chǎn)生，流經(jīng)泄壓?jiǎn)卧?、流量計(jì)3、地面注氣管匯4、高壓注氣軟管5到達(dá)配氣接頭6。在配氣接頭6的作用下，壓縮氣體進(jìn)入到雙壁鉆具(雙壁方鉆桿8、雙壁鉆桿13、雙壁鉆鋌)的內(nèi)、外管環(huán)狀間隙中并順著環(huán)狀間隙下行，通過(guò)環(huán)形止回閥15后到達(dá)氣體反循環(huán)破巖工具16處。在氣體反循環(huán)破巖工具16的破巖、自密封環(huán)空、反循環(huán)排砂三大作用下，壓縮氣體攜帶巖肩順著雙壁鉆具內(nèi)管的中心排砂通道上返，經(jīng)過(guò)水龍頭(或頂驅(qū))17、耐沖蝕鵝頸管18、高壓反循環(huán)排砂軟管19、地面反循環(huán)排砂管線20、取樣短節(jié)21和降塵水短節(jié)22，最終排至沉砂池。
[0027]當(dāng)井下出現(xiàn)復(fù)雜，需要用正循環(huán)氣體鉆井處理復(fù)雜或轉(zhuǎn)換為正循環(huán)氣體鉆井工藝實(shí)施鉆井時(shí):關(guān)閉A、D、E閥門，打開B、C、F閥門。注氣單元I產(chǎn)生高壓氣體后，氣體經(jīng)過(guò)泄壓?jiǎn)卧?和流量計(jì)3，通過(guò)B閥門進(jìn)入到地面反循環(huán)排砂管線20中。壓縮氣體經(jīng)過(guò)地面反循環(huán)排砂管線20、高壓反循環(huán)排砂軟管19、耐沖蝕鵝頸管18、水龍頭(或頂驅(qū))17，直接進(jìn)入到配氣接頭6、雙壁鉆具(雙壁方鉆桿8、雙壁鉆桿13、雙壁鉆鋌14、氣體反循環(huán)破巖工具16 )的中心排砂通道中，并順著中心排砂通道下行至井底，攜帶井底巖肩沿雙壁鉆具與井壁之間的環(huán)空上返，在旋轉(zhuǎn)防噴器10的作用下，通過(guò)閥門F、正循環(huán)地面排砂管線23、取樣短節(jié)21、降塵水短節(jié)22，最終排至沉砂池。
[0028]當(dāng)井下出現(xiàn)復(fù)雜，需要用常規(guī)泥漿鉆井處理復(fù)雜或轉(zhuǎn)換為常規(guī)泥漿鉆井工藝實(shí)施鉆井時(shí):關(guān)閉A、B、E、F閥門，打開D、C閥門。來(lái)自泥漿栗24的泥漿(或其它鉆井液)，通過(guò)D閥門、C閥門、地面反循環(huán)排砂管線20、高壓反循環(huán)排砂軟管19、耐沖蝕鵝頸管18、水龍頭(或頂驅(qū))17，直接進(jìn)入到配氣接頭6、雙壁鉆具(雙壁方鉆桿8、雙壁鉆桿13、雙壁鉆鋌14、氣體反循環(huán)破巖工具16 )的中心排砂通道中，并順著中心排砂通道下行至井底，攜帶井底巖肩沿雙壁鉆具與井壁之間的環(huán)空上返到井口，由于旋轉(zhuǎn)防噴器10處的F閥門關(guān)閉，從井底上返到井口的泥漿將進(jìn)入節(jié)流管匯25，最終回收至泥漿循環(huán)系統(tǒng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種反循環(huán)氣體鉆井鉆具組合結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括水龍頭或頂驅(qū)(17)、配氣接頭(6)、雙壁上旋塞(7)、雙壁方鉆桿(8)、雙壁下旋塞(9)、旋轉(zhuǎn)防噴器(10)、套管(12)、雙壁鉆桿(13)、雙壁鉆鋌(14)、環(huán)形止回閥(15)和氣體反循環(huán)破巖工具(16)，其中: 耐沖蝕鵝頸管(18)與水龍頭或頂驅(qū)(17)連接，高壓注氣軟管(5)與配氣接頭(6)相連，正循環(huán)氣體鉆井排砂管線(23)與旋轉(zhuǎn)防噴器(10)殼體側(cè)出口連接； 所述水龍頭的下端通過(guò)螺紋與配氣接頭(6)連接，配氣接頭(6)下端通過(guò)螺紋與雙壁上旋塞(7)連接，雙壁上旋塞(7)下方連接雙壁方鉆桿(8)，雙壁方鉆桿(8)下方連接雙壁下旋塞(9)和雙壁鉆桿(13);或者頂驅(qū)下端通過(guò)正扣直接連接雙壁鉆桿(13); 雙壁鉆桿(13)下方依次連接雙壁鉆鋌(14)、環(huán)形止回閥(15)和氣體反循環(huán)破巖工具(16)； 所述套管(12)位于井口(11)下方，井口(11)的上方連接旋轉(zhuǎn)防噴器(1 )，旋轉(zhuǎn)防噴器(10)上端連接雙壁下旋塞(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反循環(huán)氣體鉆井鉆具組合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述井口(11)的一側(cè)設(shè)有節(jié)流管匯(25)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反循環(huán)氣體鉆井鉆具組合結(jié)構(gòu)，其特征在于:正循環(huán)氣體鉆井排砂管線(23)通過(guò)閥門F與旋轉(zhuǎn)防噴器(10)殼體側(cè)出口連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種反循環(huán)氣體鉆井鉆具組合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述的高壓是指不低于21 MPa的壓強(qiáng)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種反循環(huán)氣體鉆井鉆具組合結(jié)構(gòu)，包括水龍頭或頂驅(qū)、配氣接頭、雙壁上旋塞、雙壁方鉆桿、雙壁下旋塞、旋轉(zhuǎn)防噴器、套管、雙壁鉆桿、雙壁鉆鋌、環(huán)形止回閥和氣體反循環(huán)破巖工具，將本鉆具組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于全井段自吸式反循環(huán)氣體鉆井系統(tǒng)中，不需要常規(guī)單壁鉆具、氣水混合接頭等工具的參與，全井段用空氣作為循環(huán)介質(zhì)，不需要泥漿或者其他鉆井液的參與也可形成反循環(huán)，尤其適用于嚴(yán)重缺水、井漏嚴(yán)重或者無(wú)法實(shí)施氣舉反循環(huán)的井段。
【IPC分類】E21B21/16
【公開號(hào)】CN105134114
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510653001
【發(fā)明人】范黎明, 曾紹清, 周長(zhǎng)虹, 王虎, 李宬曉, 吳俊
【申請(qǐng)人】中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年10月10日