一种气体钻井完井一体化工具、管柱与方法技术

本发明专利技术提出一种气体钻井完井一体化工具、管柱与方法，涉及石油天然气、地热资源钻井技术领域，该气体钻井完井一体化工具包括：工具本体，呈筒状并具有上下贯通的容置腔；分隔机构，套设于工具本体外并能径向膨胀；坐封机构，包括滑套和投球，滑套呈筒状并穿设于容置腔内，投球能推动滑套移动以使分隔机构膨胀；滑套对投球具有最大束缚力，超过最大束缚力后，投球脱离滑套；工具本体的侧壁上开设有用于安装破裂盘的第一贯通孔，第一贯通孔位于坐封机构下方，破裂盘封闭第一贯通孔，破裂盘具有最大承压力，超过最大承压力，破裂盘破裂。本发明专利技术钻至设计井深后无须再上提钻柱和下放完井管柱即可完成完井作业。柱即可完成完井作业。柱即可完成完井作业。

【技术实现步骤摘要】
一种气体钻井完井一体化工具、管柱与方法


[0001]本专利技术涉及石油天然气、地热资源钻井
，特别涉及一种气体钻井完井一体化工具、管柱与方法。

技术介绍

[0002]气体钻井技术是以气体作为循环介质的钻井工艺。钻至目的层后，井筒与地层处于欠平衡状态，由于地层产气量大易造成导致井筒压力过高，常规带压起钻和下油管完井作业过程中出现井喷等复杂事故的风险高，甚至无法进行完井作业。
[0003]目前也具有一些将钻井和完井结合为一体的技术，但都没有完全解决在完井作业中出现井喷的问题。例如，一种钻井管柱和钻井完井一体化方法(CN111119747B)提出了一种包括钻杆和设置在钻杆上的防气侵装置的钻井管柱，但该方法在钻至目的层后需起出上部钻杆，没有解决钻遇高压井后难以带压起下管柱的根本问题；钻井套管及大井眼多分支井快速钻井完井方法(CN109236186B)采用钻井套管钻井技术，钻井过程与下套管同步完成，但是该专利技术没有有效建立产层与井筒的连通通道。经过对国内外现有的技术专利文献的检索发现，目前还没有完全解决该问题的气体钻井完井一体化工具与方法相关的专利。
[0004]有鉴于此，本专利技术人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，经过反复试验设计出一种气体钻井完井一体化工具、管柱与方法，以期解决现有技术存在的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种气体钻井完井一体化工具、管柱与方法，钻至设计井深后无须再上提钻柱和下放完井管柱即可完成完井作业。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提出一种气体钻井完井一体化工具，其中，所述气体钻井完井一体化工具包括：
[0007]工具本体，呈筒状并具有上下贯通的容置腔；
[0008]分隔机构，套设于所述工具本体外并能沿所述工具本体的径向膨胀；
[0009]坐封机构，包括滑套和投球，所述滑套呈筒状并穿设于所述容置腔内，所述投球能推动所述滑套移动以使所述分隔机构膨胀；所述滑套对所述投球具有最大束缚力，超过所述最大束缚力后，所述投球脱离所述滑套；
[0010]破裂盘，所述工具本体的侧壁上开设有用于安装所述破裂盘的第一贯通孔，所述第一贯通孔位于所述坐封机构下方，所述破裂盘封闭所述第一贯通孔，所述破裂盘具有最大承压力，超过所述最大承压力，所述破裂盘破裂。
[0011]本专利技术提出一种气体钻井完井一体化管柱，其中，所述气体钻井完井一体化管柱包括气体钻柱、气体钻头和一个以上如上所述的气体钻井完井一体化工具，一个以上的所述气体钻井完井一体化工具串联于所述气体钻柱和所述气体钻头之间。
[0012]本专利技术还提出一种气体钻井完井一体化方法，其中，将如上所述的气体钻井完井一体化管柱下入井下，气体介质经所述气体钻柱和所述气体钻井完井一体化工具流至所述
气体钻头并驱动所述气体钻头进行钻进作业，所述气体钻头钻至目标层后，向所述气体钻井完井一体化管柱投入所述投球，所述投球推动所述滑套移动以使所述分隔机构膨胀，所述分隔机构坐封于井下套管，当所述气体介质的注入压力超过所述最大束缚力后，所述投球脱离所述滑套，继续注入所述气体介质，当所述气体介质的压力超过所述最大承压力后，所述破裂盘破裂，所述气体介质通过所述第一贯通孔与油套环空相连通。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下特点和优点：
[0014]本专利技术提供一种一种气体钻井完井一体化工具、管柱及方法，不同于常规钻井方法即钻井和完井是两个独立的环节，在钻至设计井深后无须上提钻柱(起钻)和下放完井管柱，充分利用钻进时的整套工具和管柱，避免了钻柱上提下放(起下钻)过程中的非生产时间、缩短建井周期、避免了卡钻等复杂井下事故的发生、提高钻进效率、降低综合作业成本，为气体钻高压井投产提供了一种新技术。
附图说明
[0015]在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。
[0016]图1为本专利技术一种气体钻井完井一体化管柱钻井示意图；
[0017]图2为本专利技术一种气体钻井完井一体化管柱完井过程示意图；
[0018]图3为本专利技术一种气体钻井完井一体化工具结构剖面示意图(激活前)；
[0019]图4为本专利技术一种气体钻井完井一体化工具结构剖面示意图(激活过程)。
[0020]附图标记说明
[0021]100、气体钻井完井一体化工具；
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10、工具本体；
[0022]11、容置腔；
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12、第一贯通孔；
[0023]13、第二贯通孔；
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14、限位结构；
[0024]15、母扣；
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16、公扣；
[0025]20、分隔机构；
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21、膨胀封隔体；
[0026]22、导压单向阀；
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30、坐封机构；
[0027]31、滑套；
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32、投球；
[0028]40、破裂盘；
[0029]200、气体钻柱；
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300、气体钻头；
[0030]400、地面气体钻井设备；
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500、采油树。
具体实施方式
[0031]结合附图和本专利技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本专利技术的细节。但是，在此描述的本专利技术的具体实施方式，仅用于解释本专利技术的目的，而不能以任何方式理解成是对本专利技术的限制。在本专利技术的教导下，技术人员可以构想基于本专利技术的任意可能的变形，这些都应被视为属于本专利技术的范围。
[0032]如图1至图4所示，本专利技术提出一种气体钻井完井一体化工具100，该气体钻井完井
一体化工具100包括工具本体10、分隔机构20、坐封机构30和破裂盘40，其中，工具本体10呈筒状并具有上下贯通的容置腔11；分隔机构20套设于工具本体10外并能沿工具本体10的径向膨胀；坐封机构30包括滑套31和投球32，滑套31呈筒状并穿设于容置腔11内，投球32能推动滑套31移动以使分隔机构20膨胀；滑套31对投球32具有最大束缚力，超过最大束缚力后，投球32脱离滑套31；工具本体10的侧壁上开设有用于安装破裂盘40的第一贯通孔12，第一贯通孔12位于坐封机构30下方，破裂盘40封闭第一贯通孔12，破裂盘40具有最大承压力，超过最大承压力，破裂盘40破裂。
[0033]本专利技术还提出一种气体钻井完井一体化管柱，该气体钻井完井一体化管柱本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体钻井完井一体化工具，其特征在于，所述气体钻井完井一体化工具包括：工具本体，呈筒状并具有上下贯通的容置腔；分隔机构，套设于所述工具本体外并能沿所述工具本体的径向膨胀；坐封机构，包括滑套和投球，所述滑套呈筒状并穿设于所述容置腔内，所述投球能推动所述滑套移动以使所述分隔机构膨胀；所述滑套对所述投球具有最大束缚力，超过所述最大束缚力后，所述投球脱离所述滑套；破裂盘，所述工具本体的侧壁上开设有用于安装所述破裂盘的第一贯通孔，所述第一贯通孔位于所述坐封机构下方，所述破裂盘封闭所述第一贯通孔，所述破裂盘具有最大承压力，超过所述最大承压力，所述破裂盘破裂。2.如权利要求1所述气体钻井完井一体化工具，其特征在于，所述分隔机构包括膨胀封隔体和导压单向阀，所述膨胀封隔体套设于所述工具本体外，所述工具本体上开设有对位向所述膨胀封隔体充气的第二贯通孔，所述导压单向阀安装在所述第二贯通孔内，所述导压单向阀仅允许气体流向所述膨胀封隔体。3.如权利要求2所述的气体钻井完井一体化工具，其特征在于，所述滑套的初始位置封闭所述第二贯通孔，所述滑套向下滑动后所述第二贯通孔与所述容置腔相连通。4.如权利要求3所述的气体钻井完井一体化工具，其特征在于，所述工具本体的内壁设有防止所述滑套脱落的限位结构，所述限位结构位于所述第一贯通孔和所述第二贯通孔之间。5.如权利要求4所述的气体钻井完井一体化工具，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冰，张富成，周波，汪海阁，张宏源，于璟，何柳，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：