本实用新型专利技术公开了一种深部高温井用欠压复合钻井装置，地面钻探部包括钻机、钻井液降温系统和钻井液循环系统；井下钻具部包括钻杆、钻铤、动力组件、近钻头减压短节和钻头；近钻头减压短节具有环空通道；环空通道周向均匀开设有多条吸入流道；近钻头减压短节外侧壁周向开设有与吸入流道连通的混砂喉管；近钻头减压短节的外侧壁还开设有抽吸流道，抽吸流道与吸入流道和混砂喉管的节点连通。本实用新型专利技术旨在综合利用冲击、回转、热破裂三种方式共同作用破坏井底岩石，近钻头减压短节在近钻头位置的环空通道中产生局部负压，抽吸刚由聚能喷嘴喷出冲击井底后携带岩屑上返至地面的钻井液，降低井底正压差，降低压持效应。降低压持效应。降低压持效应。
【技术实现步骤摘要】
一种深部高温井用欠压复合钻井装置
[0001]本技术涉及直井、定向井、水平井
，更具体的说是涉及一种深部高温井用欠压复合钻井装置。
技术介绍
[0002]在深部地球资源勘探开发过程中，钻探是获取地下实物资料、建立生产通道的最有效手段，但深部高温钻探面临岩石硬度大、破岩效率低、高温对钻井液和钻具产生不利影响、深部井底动力不足等难题，严重影响了勘探开发进展。目前常用的破岩方法是转盘回转钻进或螺杆钻具复合钻进，但随着孔深增加，钻具托压逐渐增强，转盘驱动传递到井底的动力不足，采用螺杆或涡轮钻具破岩过程中仅能提供回转动力，对于硬岩破岩效果不佳。
[0003]因此，如何提供一种降低压持效应、提高机械钻速、延长钻头寿命、增加单趟进尺的钻井装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本技术提供了一种深部高温井用欠压复合钻井装置，旨在解决上述技术问题。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案：
[0006]一种深部高温井用欠压复合钻井装置，包括：
[0007]地面钻探部；所述地面钻探部包括钻机，通过循环管道与钻机连接的钻井液降温系统，所述循环管道上还串联安装有位于所述钻井液降温系统两侧的钻井液循环系统；
[0008]井下钻具部；所述井下钻具部包括钻杆，所述钻杆与所述钻机连接，且与所述循环管道连通；以及与所述钻杆依次连接的钻铤、动力组件、近钻头减压短节和钻头；所述动力组件用于提供钻探动力同时测量钻探参数；所述近钻头减压短节具有轴向与所述钻杆连通的环空通道；所述环空通道周向均匀开设有多条吸入流道；所述近钻头减压短节外侧壁周向开设有与所述吸入流道连通的混砂喉管；所述近钻头减压短节的外侧壁还开设有抽吸流道，所述抽吸流道与所述吸入流道和所述混砂喉管的节点连通；所述钻头前端具有聚能喷嘴，所述聚能喷嘴与所述环空通道连通。
[0009]通过上述技术方案，本技术提供的钻井装置旨在综合利用冲击、回转、热破裂三种方式共同作用破坏井底岩石，近钻头减压短节利用文丘里管效应或涡流抽吸原理在近钻头位置的环空通道中产生局部负压，抽吸刚由聚能喷嘴喷出至井底后携带岩屑上返至地面的钻井液，降低井底正压差，降低压持效应、提高机械钻速、延长钻头寿命、增加单趟进尺。
[0010]优选的，在上述一种深部高温井用欠压复合钻井装置中，所述吸入流道和混砂喉管一体连通，且由所述环空通道内壁向远离所述钻头的方向倾斜延伸；所述抽吸流道由所述近钻头减压短节的外侧壁向远离所述钻头的方向倾斜延伸。利用文丘里管效应或涡流抽吸原理在近钻头位置的环空通道中产生局部负压，抽吸刚由聚能喷嘴喷出携带岩屑的钻井
液，降低井底正压差，降低压持效应。
[0011]优选的，在上述一种深部高温井用欠压复合钻井装置中，动力组件根据不同的井段采用不同的组合方式，具体的：
[0012]当进行直井段钻进时，所述钻杆底端依次连接钻铤和耐高温复合动力钻具，所述耐高温复合动力钻具与所述近钻头减压短节连接。
[0013]当进行定向段钻进时，所述钻杆底端依次连接钻铤或加重钻杆、耐高温MWD、耐高温复合动力钻具和近钻头测量短节，所述近钻头测量短节与所述近钻头减压短节连接。
[0014]当进行水平段钻进时，所述钻杆底端依次连接钻铤或加重钻杆、附加钻杆、耐高温MWD、耐高温复合动力钻具和近钻头测量短节，所述近钻头测量短节与所述近钻头减压短节连接。
[0015]优选的，在上述一种深部高温井用欠压复合钻井装置中，所述钻井液降温系统为利用轴流风机对喷淋的钻井液进行吹扫降温的风冷机构，或者为利用载冷剂与钻井液在对流换热器中进行非接触式换热降温的液冷机构。增大钻井液与孔底岩石温度差，进而增大岩石内部热应力。
[0016]优选的，在上述一种深部高温井用欠压复合钻井装置中，所述钻井液循环系统包括振动筛、除砂器、除泥器、离心机、除气器和泥浆泵，用于建立钻井液地面循环，去除钻井液中的岩屑颗粒。
[0017]本技术还提供的深部高温井用欠压复合钻井工艺具体包括以下步骤：
[0018]S1、下钻到底后开泵循环钻进，高压钻井液驱动动力组件产生扭转与冲击，在钻压与周期性冲击力共同作用下，钻头逐渐吃入地层岩石，在动力组件扭矩作用下，钻头旋转切削掉周向岩石；
[0019]S2、经过钻井液降温系统冷却后的低温钻井液下行流经近钻头减压短节，大部分钻井液继续下行流经钻头的聚能喷嘴后以高速射流形式冲击岩石，利用高温岩石与低温钻井液间温度差在岩体内产生的热应力与射流冲击力使岩石内部产生微裂纹，降低岩石强度，使岩石在扭转与冲击负荷作用下破碎；少量钻井液流过抽吸流道后产生负压，经过吸入流道将环空通道中上返的钻井液吸入，降低钻头处的井底压力，减弱压持效应。
[0020]在步骤S1中，硬岩地层钻进时钻压为100
‑
120kN，排量30L/s。
[0021]当钻进过程中出现测得的钻头钻压与地面表显钻压相比较小、复合钻进扭矩低，滑动钻进扭矩基本不变时，井下可能出现托压情况，进行短起作业，拉划井壁，破坏岩屑床，增强钻井液净化，同时在钻井液中添加适量润滑剂；当钻进时出现扭矩、泵压突然升高时，钻头可能出现掉牙轮、断巴掌等事故，则起钻检查；当钻进时出现扭矩、泵压突然降低，耐高温复合动力钻具可能出现钻具失效等异常，观察钻井液循环系统中的振动筛是否有异常物体返出，如有则起钻检查；当钻进时出现扭矩不变，泵压逐渐降低时，上部钻杆或钻铤可能出现刺漏，则起钻检查；当起钻遇卡时，开泵循环，钻头处扭矩较大时判断卡点位置在钻头附近，钻头处扭矩较低时卡点位置在上部井眼直径突变位置，根据卡点位置进行解卡处理。
[0022]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本技术公开提供了一种深部高温井用欠压复合钻井装置，旨在综合利用冲击、回转、热破裂三种方式共同作用破坏井底岩石，近钻头减压短节利用文丘里管效应或涡流抽吸原理在近钻头位置的环空通道中产生局部负压，抽吸刚由聚能喷嘴喷出至井底后携带岩屑上返至地面的钻井液，降低井底正压差，
降低压持效应、提高机械钻速、延长钻头寿命、增加单趟进尺。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0024]图1附图为本技术提供的深部高温井用欠压复合钻井装置的结构示意图；
[0025]图2附图为本技术提供的近钻头减压短节和钻头连接的剖面图；
[0026]图3附图为本技术提供的直井段钻进时底部组合钻具的结构示意图；
[0027]图4附图为本技术提供的定向段钻进时底部组合钻具的结构示意图；
[0028]图5附图为本技术提供的水平段钻进时底部组合钻本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种深部高温井用欠压复合钻井装置，其特征在于，包括：地面钻探部(1)；所述地面钻探部(1)包括钻机(11)，通过循环管道(12)与所述钻机(11)连接的钻井液降温系统(13)，所述循环管道(12)上还串联安装有位于所述钻井液降温系统(13)两侧的钻井液循环系统(14)；井下钻具部(2)；所述井下钻具部(2)包括钻杆(21)，所述钻杆(21)与所述钻机(11)连接，且与所述循环管道(12)连通；以及与所述钻杆(21)依次连接的钻铤(22)、动力组件(23)、近钻头减压短节(24)和钻头(25)；所述动力组件(23)用于提供钻头钻进所需动力同时测量钻探参数；所述近钻头减压短节(24)具有轴向与所述钻杆(21)连通的环空通道(241)；所述环空通道(241)周向均匀开设有多条吸入流道(242)；所述近钻头减压短节(24)外侧壁周向开设有与所述吸入流道(242)连通的混砂喉管(243)；所述近钻头减压短节(24)的外侧壁还开设有抽吸流道(244)，所述抽吸流道(244)与所述吸入流道(242)和所述混砂喉管(243)的节点连通；所述钻头(25)前端具有聚能喷嘴(251)，所述聚能喷嘴(251)与所述环空通道(241)连通。2.根据权利要求1所述的一种深部高温井用欠压复合钻井装置，其特征在于，所述吸入流道(242)和所述混砂喉管(243)一体连通，且由所述环空通道(241)内壁向远离所述钻头(25)的方向倾斜延伸；所述抽吸流道(244)由所述近钻头减压短节(24)的外侧壁向远离所述钻...
【专利技术属性】
技术研发人员：翁炜，吴烁，贺云超，冯美贵，张德龙，李晓东，赵志涛，张培丰，杨鹏，徐军军，郭强，欧阳志勇，蒋睿，史新慧，
申请(专利权)人：北京探矿工程研究所，
类型：新型
国别省市：
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