【技术实现步骤摘要】
用于地质勘探钻井的钻井系统
本公开涉及一种用于深水和超深水地质勘探钻井的钻井系统，特别地涉及一种用于进行深海或超深海海底地质勘探的无隔水管钻井系统。
技术介绍
超深水钻井通常由大型钻井平台和连接水下井到钻井平台的大口径隔水管系统组成。当前最先进的钻井平台设计在能够达到3600米水深进行钻井，当前钻井水深的世界记录是3402m(2016年)。隔水管具有多种功能：导管用于返回井内钻井液；刚性的节流和压井管线连接钻井平台和水下防喷器用于井控作用。无隔水管和有隔水管钻井的主要区别是常规钻井使用隔水管。安装在浮动钻井船上的钻井液泵将钻井所需的钻井液通过钻杆泵入井中，钻井液通过隔水管返回到浮动钻井船上，其动力由同样的钻井液泵提供。当前已经开发出达到1500米水深的无隔水管钻井技术，并应用于在安装防喷器之前的表层钻井。现有的水下钻井液泵系统具有局限性。在一种现有的无隔水管钻井技术中，通过在水下防喷器顶部安装一个旋转控制头来隔离海底海水与水下防喷器和井内钻井液的压力，创造一个封闭的无隔水管钻井液循环回路，还在测试中的泵系统的...
【技术保护点】
1.一种用于地质勘探钻井的钻井系统，包括：/n钻井平台(17)，其能够在水面(20)上浮动和移动；/n开采部分(4)，其包括：/n钻孔(40)，其形成于海底地层(13)中；/n钻杆(42)，其从所述钻井平台(17)向下延伸至所述钻孔(40)中；/n无隔水管水下防喷器(15)，其设置在所述钻孔(40)的井口处且所述钻杆(42)延伸穿过所述无隔水管水下防喷器(15)以进行钻井；以及/n钻井液体积控制器(14)，其设置在所述无隔水管水下防喷器(15)的顶部，/n其中，所述无隔水管水下防喷器(15)被构造为基于所述钻孔(40)中的压力状态而允许或阻止所述钻孔(40)中的钻井液进入到...
【技术特征摘要】
1.一种用于地质勘探钻井的钻井系统，包括：
钻井平台(17)，其能够在水面(20)上浮动和移动；
开采部分(4)，其包括：
钻孔(40)，其形成于海底地层(13)中；
钻杆(42)，其从所述钻井平台(17)向下延伸至所述钻孔(40)中；
无隔水管水下防喷器(15)，其设置在所述钻孔(40)的井口处且所述钻杆(42)延伸穿过所述无隔水管水下防喷器(15)以进行钻井；以及
钻井液体积控制器(14)，其设置在所述无隔水管水下防喷器(15)的顶部，
其中，所述无隔水管水下防喷器(15)被构造为基于所述钻孔(40)中的压力状态而允许或阻止所述钻孔(40)中的钻井液进入到所述钻井液体积控制器(14)；以及
钻井液回流系统(1)，其连接至所述钻井平台(17)且与所述开采部分(4)隔开，其包括：
双层管(2)，其包括外层管(65)和内层管(3)，在所述外层管(65)和所述内层管(3)之间形成环形空间(5)；以及
终端模块(9)，其连接至所述双层管(2)的下端且包括设置在所述环形空间(5)和所述钻井液体积控制器(14)之间的第一管线(6)；连接在所述内层管(3)和所述环形空间(5)之间的第二管线(7)；以及连接在所述内层管(3)和所述无隔水管水下防喷器(15)之间的第三管线(8)，其中，能够基于所述钻孔(40)中的压力状态而打开或关闭所述第一管线(6)、所述第二管线(7)以及所述第三管线(8)，以实现不同的功能。
2.根据权利要求1所述的钻井系统，所述终端模块(9)包括可拆卸地连接在一起的第一部分(23)和第二部分(24)，所述第一部分(23)连接至所述双层管(2)的下端，且所述第二部分(24)通过第一柔性管道(10)连接至所述钻井液体积控制器(14)，且通过第二柔性管道(12)连接至所述无隔水管水下防喷器(15)，其中所述第一柔性管道(10)和所述第二柔性管道(12)均位于所述终端模块(9)的外部。
3.根据权利要求2所述的钻井系统，其中，所述终端模块(9)的第一管线(6)包括设置在所述第一部分(23)中的钻井液转移泵(28)和钻井液控制阀(29)，以及所述第一柔性管道(10)，其中
所述钻井液控制阀(29)连接在所述钻井液转移泵(28)和所述双层管(2)的环形空间(5)之间，其能够打开或关闭以导通或阻断所述第一管线(6)；以及
其中，所述钻井液转移泵(28)连接在所述钻井液控制阀(29)和所述第一柔性管道(10)之间且被构造为在所述钻井液控制阀(29)打开以导通所述第一管线(6)的状态下通过所述第一柔性管道(10)从所述钻井液体积控制器(14)中抽吸钻井液。
4.根据权利要求3所述的钻井系统，其中，所述终端模块(9)的第一管线(6)还包括设置在所述第一部分(23)中的钻井液管线压力控制器(33)，
所述钻井液管线压力控制器(33)连接在所述钻井液控制阀(29)和所述钻井液转移泵(28)之间，且被构造为将从所述钻井液转移泵(28)的出口流出的钻井液的压力保持为高于海水静水压力，从而避免因U型管效应导致海水从所述钻井液体积控制器(14)吸入所述钻井液回流系统(1)。
5.根据权利要求3所述的钻井系统，其中，所述终端模块(9)的第二管线(7)包括设置在所述第一部分(23)中的旁通管线(21)，所述旁通管线(21)连接在所述内层管(3)中的内部空间与所述环形空间(5)之间，其中，旁通阀(32)设置在所述旁通管线(21)中且其能够打开或关闭以导通或阻断所述第二管线(7)。
6.根据权利要求2所述的钻井系统，其中，所述终端模块(9)的第三管线(8)包括设置在所述第一部分(23)中的压井管线控制阀(31)和模块内压井管线(34)，以及所述第二柔性管道(12)；
所述压井管线控制阀(31)连接在所述内层管(3)和所述模块内压井管线(34)之间，其能够打开或关闭以导通或阻断所述第三管线(8)，且所述模块内压井管线(34)连接至所述第二柔性管道(12)；
在所述第三管线(8)导通的情况下，压井液能够从所述钻井平台(17)供给到所述钻孔(40)，或者钻井液能够从所述钻孔(40)中返回到所述钻井平台(17)。
7.根据权利要求6所述的钻井系统，其中，所述终端模块(9)的第三管线(8)还包括设置在所述第一部分(23)中的压井管线压力控制器(27)，
所述压井管线压力控制器(27)设置在所述模块内压井管线(34)上，且被构造为控制从所述钻井平台(17)通过所述无隔水管水下防喷器(15)泵入到所述钻孔(40)中的压井液的压力和体积，以及从所述钻孔(40)中返回到所述钻井平台(17)的钻井液的压力和体积。
8.根据权利要求2所述的钻井系统，其中，所述第一部分(23)和所述第二部分(24)通过紧急断开系统(25)可拆卸地连接在一起；
所述紧急断开系统(25)被构造为：在不适宜作业的恶劣天气或钻井平台(17)需要紧急离开钻井现场的情况下，使得所述第一部分(23)和所述第二部分(24)能够分离；
所述第二部分(24)设置有浮力块(46)；以及
所述浮力块(46)被构造为：在执行紧急断开后，将保持紧急断开系统(25)处于水平状态，以便所述第一部分(23)能够重新连接到所述第二部分(24)。
9.根据权利要求1所述的钻井平台，所述钻井平台(17)设置有：用于向内层管(3)中供应高压气体的气体注入系统(19)；用于向内层管(3)中供应压井液的压井液供应和阻流系统(58)；以及用于从高压气体-钻井液混合物中分离出气体的钻井液分离器(18)。
10.根据权利要求9所述的钻井系统，还包括选择器和压力控制管汇(59)，其连接至所述双层管(2)的顶端，且连接至所述气体注入系统(19)、所述压井液供应和阻流系统(58)和钻井液分离器(18)；
所述选择器和压力控制管汇(59)被构造为使得所述双层管(2)可选择地连接至所述气体注入系统(19)、所述压井液供应和阻流系统(58)或所述钻井液分离器(18)。
11.根据权利要求9所述的钻井系统，其中，
在钻孔内压力正常的情况下，所述无隔水管水下防喷器(15)被操作为允许所述钻孔(40)中的低压钻井液被收集在所述钻井液体积控制器(14)中；
在钻孔超压失控的第一种情况下，所述无隔水管水下防喷器(15...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯迈·格莱迪奇，沈越，
申请(专利权)人：派格水下技术广州有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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