一种气举反循环钻井方法及钻具组合装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于气举钻井技术领域，具体而言，涉及一种气举反循环钻井方法及钻具组合装置，上述方法包括A、通过方钻杆向钻柱内腔中注入高压气体；B、高压气体经双壁钻杆与钻井液形成气液混合流体；C、气液混合流体由旁通短节进入钻柱与井壁之间的环空；D、进入环空中的气体和钻井液在重力作用下进行分离，钻井液则向井底运移并携带井底岩屑进入钻柱内腔；E、岩屑沉淀在沉沙管中，钻井液再次进入钻柱与井壁之间的环空，形成钻井液由钻柱内腔‑钻柱与井壁之间环空的内循环；F、随着钻头的钻进，重复步骤B至E。本发明专利技术提供的气举反循环钻井方法及钻具组合装置，在不降低钻井液密度和不增加井底回压的情况下，就可实现在低压地层的安全钻进。

A gas lift reverse circulation drilling method and a drilling tool combination device

The invention belongs to the technical field of gas drilling, in particular, relates to a gas lift reverse circulation drilling method and drilling tool combination device, the method includes injecting high-pressure gas into the cavity through the drill string A, Kelly; B, high pressure gas by dual wall drilling pipe and drilling fluid to form gas-liquid mixing and gas-liquid mixed fluid; C the fluid into the annular space between the drill string and borehole wall by D, into the gas bypass short; annulus and drilling fluid were separated under the action of gravity, drilling fluid to the bottom and carrying cuttings migration into the drill string cavity; E, debris precipitation in the sand pipe, drilling fluid into the annular space between the drill again column and wall, formed by drilling drilling fluid column cavity between the drill string and borehole wall annulus with inner circulation; F, drilling, repeat steps B to E. The air lift reverse circulation drilling method and the drilling tool assembly provided by the invention can achieve safe drilling in low pressure formation without decreasing drilling fluid density and increasing bottom hole back pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种气举反循环钻井方法及钻具组合装置
本专利技术涉及一种气举反循环钻井方法及钻具组合装置，属于气举钻井

技术介绍
在常规的油气钻井作业中，钻井液从方钻头水龙头进入钻柱内腔，从钻头水眼喷出，在井底携带岩屑后，由钻柱与井壁之间的环空循环返出地面，称之为正循环钻井。钻井液从上述环空注入，流经钻头携带岩屑后，由钻柱内孔返出地面，称之为反循环钻井。通过钻井液循环将岩屑带出井筒防止卡钻是钻井液的主要功能之一，建立钻井液循环是钻井工程得以正常进行的前提。钻井液在井筒内的液柱压力不高于地层压力是建立钻井液循环和不大量漏失的基础。但当钻遇极低压地层时，很难用降低钻井液密度方法来建立钻井液循环，岩屑无法循环出井筒，经常发生卡钻事故，给钻井工程带了来极大困难。为了在低压地层建立钻井液循环和减少漏失，产生了很多公知降低钻井液密度的方法，但还是没法在一些压力极低地层的井中建立钻井液循环，从而无法实施钻井工作。
技术实现思路
本专利技术提供了一种气举反循环钻井方法及钻具组合装置，其目的在于，解决现有技术中存在的上述问题。本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供了一种气举反循环钻井方法，包括下列步骤：A、当钻遇低压地层时，通过方钻杆持续向钻柱内腔中注入高压气体；B、高压气体沿双壁钻杆一通道进入另一通道，然后与钻井液形成气液混合流体；C、气液混合流体由旁通短节上的旁通孔进入钻柱与井壁之间的环空；D、进入环空中的气体和钻井液在重力作用下进行分离，其中气体沿钻柱与井壁之间的环空向井口运移并经放空管线排出，而钻井液则向井底运移并携带井底岩屑经钻头水眼再次进入钻柱内腔；E、钻柱内腔中的岩屑和钻井液在沉沙管中进行分离，岩屑沉淀在沉沙管中，钻井液则向上与高压气体混合后经旁通短节再次进入钻柱与井壁之间的环空，从而在近井底处形成了钻井液由钻柱内腔-钻柱与井壁之间环空-钻头水眼-钻柱内腔的内循环体系；F、随着钻头的钻进，重复步骤B至E。在本专利技术中，上述步骤F包括两种情况：1)、当沉沙管中装满岩屑而未钻穿低压地层时，停钻，并停止向方钻杆中注入高压气体，起出钻柱，取下沉沙管，清理沉沙管内沉淀的岩屑，再重新安装好沉沙管，下放钻柱，重复步骤A至F，直到钻穿低压地层。2)、当沉沙管中装满或未装满岩屑，但已钻穿低压地层时，停止向方钻杆中注入高压气体，并立即向方钻杆中注入钻井液并开始循环钻井液，待将钻柱内腔和环空钻井液中的气体都经放空管线排完后，再继续进行正常钻进，而沉沙管中的岩屑可等下次起钻时再进行清理。本专利技术还提供了一种气举反循环钻具组合装置，包括钻柱和井口防喷装置，井口防喷装置套设在钻柱上。钻柱包括沿井口至井底依次螺纹连接的方钻杆、第一单壁钻杆组、旁通短节、双壁钻杆、混合短节、第二单壁钻杆组、沉沙管、第三单壁钻杆组、钻挺和钻头。井口防喷装置包括旋转控制头和防喷器，防喷器一端和井内套管螺纹连接，另一端和旋转控制头螺栓连接。在本专利技术提供的实施例中，上述防喷器下部的四通上设有放空管线。在本专利技术提供的实施例中，上述第一单壁钻杆组中设有钻具止回阀，钻井止回阀用于防止井内流体沿钻柱内腔上返至井口。在本专利技术提供的实施例中，上述旁通短节上设有旁通孔，旁通孔用于连通钻柱内腔和钻柱与井壁之间的环空。在本专利技术提供的实施例中，上述双壁钻杆包括内管和外管，内管一端伸入到混合短节中，且伸入混合短节中的内管上设有排气孔。外管分别与旁通短节和混合短节螺纹连接。在本专利技术提供的实施例中，上述沉沙管包括沉沙内管和沉沙外管。在本专利技术提供的实施例中，上述第一单壁钻杆组、第二单壁钻杆组、第三单壁钻杆组均包括至少一根单壁钻杆。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过在钻柱上接入“旁通短节+双壁钻杆+沉沙管”的钻具组合装置，再结合反循环钻井技术，最后在低压地层井中建立了钻井液循环，实现了在低压地层且不改变钻井液密度的情况下实施钻井作业的目标；此外，该专利技术又通过向环空中注入高压气体来降低环空钻井液柱压力的方式，避免了环空钻井液柱压力大于地层破裂压力或地层坍塌压力而造成的井漏或井壁坍塌现象，保证了在低压地层中实施钻井作业的安全性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。图1本专利技术提供的气举反循环钻具组合装置结构图。图中所示：20-气举反循环钻具组合装置；1-方钻杆；2-旋转控制头；3-防喷器；4-放空管线；5-第一单壁钻杆组；6-钻具止回阀；7-旁通短节；70-旁通孔；8-双壁钻杆；80-外管；82-内管；84-排气孔；9混合短节；10-沉沙管；100-沉沙管外管；102-沉沙管内管；11-钻挺；12-钻头；13-第二单壁钻杆组；14-第三单壁钻杆组。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。实施例：如图1所示，本实施例提供了一种气举反循环钻井方法，具体步骤如下：A、当钻遇低压地层时，通过方钻杆1持续向钻柱内腔中注入高压气体；B、高压气体沿双壁钻杆8一通道进入另一通道，然后与钻井液形成气液混合流体；C、气液混合流体由旁通短节7上的旁通孔70进入钻柱与井壁之间的环空；D、进入环空中的气体和钻井液在重力作用下进行分离，其中气体沿钻柱与井壁之间的环空向井口运移并经放空管线4排出，而钻井液则向井底运移并携带井底岩屑经钻头12水眼再次进入钻柱内腔；E、钻柱内腔中的岩屑和钻井液在沉沙管10中进行分离，岩屑沉淀在沉沙管10中，钻井液则继续向上流动与高压气体混合后经旁通短节7上的旁通孔70再次进入钻柱与井壁之间的环空，从而在近井底处形成了钻井液由钻柱内腔-钻柱与井壁之间环空-钻头12水眼-钻柱内腔的内循环体系；F、随着钻头的钻进，重复步骤B至E。在本实施例中，上述步骤B中高压气体既可以沿双壁钻杆8内腔进入双壁钻杆8内管80与外管82之间的环空，也可以沿双壁钻杆8内管80与外管82之间的环空进入双壁钻杆8内腔，然后与钻井液在混合短节9中形成气液混合流体。在本实施例中，上述步骤F包括两种情况：1)、当沉沙管10中装满岩屑而未钻穿低压地层时，停钻，并停止向方钻杆1中注入高压气体，起出钻柱，取下沉沙管10，清理沉沙管10内沉淀的岩屑，再重新安装好沉沙管10，下放钻柱，重复步骤A至F，直到钻穿低压地层。2)、当沉沙管10中装满或未装满岩屑，但已钻穿低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气举反循环钻井方法，其特征在于，包括下列步骤：A、当钻遇低压地层时，通过方钻杆持续向钻柱内腔中注入高压气体；B、高压气体沿双壁钻杆一通道进入另一通道，然后与钻井液形成气液混合流体；C、气液混合流体由旁通短节上的旁通孔进入钻柱与井壁之间的环空；D、进入环空中的气体和钻井液在重力作用下进行分离，其中气体沿钻柱与井壁之间的环空向井口运移并经放空管线排出，而钻井液则向井底运移并携带井底岩屑经钻头水眼再次进入钻柱内腔；E、钻柱内腔中的岩屑和钻井液在沉沙管中进行分离，岩屑沉淀在沉沙管中，钻井液则继续向上流动与高压气体混合后经旁通短节再次进入钻柱与井壁之间的环空，从而在近井底处形成了钻井液由钻柱内腔‑钻柱与井壁之间环空‑钻头水眼‑钻柱内腔的内循环体系；F、随着钻头的钻进，重复步骤B至E。

【技术特征摘要】
1.一种气举反循环钻井方法，其特征在于，包括下列步骤：A、当钻遇低压地层时，通过方钻杆持续向钻柱内腔中注入高压气体；B、高压气体沿双壁钻杆一通道进入另一通道，然后与钻井液形成气液混合流体；C、气液混合流体由旁通短节上的旁通孔进入钻柱与井壁之间的环空；D、进入环空中的气体和钻井液在重力作用下进行分离，其中气体沿钻柱与井壁之间的环空向井口运移并经放空管线排出，而钻井液则向井底运移并携带井底岩屑经钻头水眼再次进入钻柱内腔；E、钻柱内腔中的岩屑和钻井液在沉沙管中进行分离，岩屑沉淀在沉沙管中，钻井液则继续向上流动与高压气体混合后经旁通短节再次进入钻柱与井壁之间的环空，从而在近井底处形成了钻井液由钻柱内腔-钻柱与井壁之间环空-钻头水眼-钻柱内腔的内循环体系；F、随着钻头的钻进，重复步骤B至E。2.一种气举反循环钻具组合装置，其特征在于，包括钻柱和井口防喷装置，井口防喷装置套设在钻柱上；钻柱包括沿井口至井底依次螺纹连接的方钻杆、第一单壁钻杆组...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，
申请(专利权)人：成都西南石大石油工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51