基于油气开发工程钻机表层施工的智能钻井施工工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种基于油气开发工程钻机表层施工的智能钻井施工工艺，包括，步骤S1：获取钻井平台条件，确定待钻井井身结构，并选择一开钻井前下放导管的层数；步骤S2：所述中控单元根据钻井井身结构及一开钻井的导管层次选择不同钻具组合，并且选择各钻具组合各参数，各层导管管体随钻头钻进底层下放；步骤S3：获取下放导管的下钻过程中实际的岩屑返出时间和岩屑返出的经验时间，所述中控单元判定是否进行划眼，并调节顶驱转速和钻机加压力；步骤S4：所述中控单元根据下放导管的调整后的最终顶驱转速选取用于一开钻井的空气钻钻具的顶驱转速和钻机的加压力，并使钻具直接钻至设计井深；步骤S5：完钻后向井筒内下入套管，封固已钻地层。钻地层。钻地层。

【技术实现步骤摘要】
基于油气开发工程钻机表层施工的智能钻井施工工艺


[0001]本专利技术涉及油气开发领域，尤其涉及基于油气开发工程钻机表层施工的智能钻井施工工艺。

技术介绍

[0002]现有的钻井技术主要通过陆地钻井钻机使用牙轮钻头或PDC钻头破岩，通过液体钻井液循环携带岩屑、支撑井壁稳定、润滑冷却钻头，形成裸露井眼后下入套管进行封固的常规工艺，然而，现有的工艺存在处理盆地表层恶性井漏、井塌复杂时效率低、时间长，且配套钻井设备多使用率低，人员成本高，批钻搬迁不灵活等问题。
[0003]中国专利CN103046883B提供了一种适用于空气钻井的连续循环钻井工艺在中心单向阀的阀板上设置密封部，在阀体上设置密封配合部，在侧向立式单向阀的阀板上设置密封部，在阀体上设置密封配合部；正常钻井作业时，将管路连接中心单向阀向钻杆内供气；需要拆装钻杆时，将管路连接至侧向立式单向阀向钻杆内供气；能够有效控制井眼环空的当量循环密度、有效保持井眼压力稳定；缩短了钻井时间，对降低钻井成本具有重大意义。但是，仍未解决处理表层恶性井漏、井塌复杂时效率低、时间长，且配套钻井设备多使用率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于油气开发工程钻机表层施工的智能钻井施工工艺，其特征在于，包括：步骤S1，获取钻井平台地质参数及同平台旧井施工时长井段多层次漏失情况，确定待钻井井身结构，中控单元根据待钻井井身结构判定一开钻井前下放的导管层数；步骤S2，所述中控单元根据待钻井井身结构及一开钻井前下放的导管层次选择不同钻具组合，和各层使用的钻具组合的钻头直径、导管直径及下钻深度，所述钻具组合包括用于钻进地层表部的跟管钻钻具组合以及用于钻进地层深处的空气钻钻具组合，各层导管管体随钻头钻进地层进行下放；步骤S3，以选定的参数进行钻井施工时，将获取导管下放的下钻过程中实际的岩屑返出时间和岩屑返出的经验时间进行对比，所述中控单元根据对比结果判定是否进行划眼并选取划眼方式，当选取的划眼方式为正划眼时，所述中控单元提高设置于底盘上方与井架相连接的顶驱的转速，增大与所述井架相连接的钻机的加压力，直至所述空气钻钻具组合或所述跟管钻钻具组合钻至下放导管的预设总深度；当选取的划眼方式为倒划眼时，所述中控单元降低顶驱转速，并根据降低后的顶驱转速选取提升力以使钻具组合提升，当再次下钻时，中控单元根据降低后的顶驱转速选取再下钻时所述钻机的加压力和顶驱转速，直至所述空气钻钻具组合或所述跟管钻钻具组合钻至一开钻井前下放导管的预设总深度；步骤S4，所述中控单元根据导管下放时调整后的最终顶驱转速选取用于一开钻井的空气钻钻具的顶驱转速，并根据所述用于一开钻井的空气钻钻具组合的顶驱转速选取所述钻机对空气钻钻具组合的加压力，并使所述用于一开钻井的空气钻钻具组合直接钻至一开钻井的设计井深；步骤S5，完钻后向井筒内下入套管，固井后，将已钻地层进行封固。2.根据权利要求1所述的基于油气开发工程钻机表层施工的智能钻井施工工艺，其特征在于，在所述步骤S1中，所述中控单元根据同平台旧井施工是否发生长井段多层次漏失及地勘报告中碎石堆积层深度H判定待钻井井身结构并根据所述待钻井井身结构选择一开钻井前的下放导管层次，其中，当同平台旧井施工发生长井段多层次漏失，或碎石堆积层深度H≥50m时，所述中控单元判定待钻井为难度井，中控单元设定下放导管层次为3层，各所述下放导管分别为第一层导管、下放至所述第一层导管底部且嵌套于第一层导管的第二层导管、下放至所述第二层导管底部且嵌套于第二层导管的第三层导管；当同平台旧井施工未发生长井段多层次漏失，且碎石堆积层深度20m≤H≤50m时，所述中控单元判定待钻井为一般井，中控单元设定下放导管层次为2层，各所述下放导管分别为所述第一层导管和下放至所述第一层导管底部且嵌套于第一层导管的所述第二层导管；当同平台旧井施工未发生长井段多层次漏失，且碎石堆积层深度H＜20m时，所述中控单元判定待钻井为容易井，中控单元设定下放导管层次为1层，所述下放导管为所述第一层导管。3.根据权利要求2所述的基于油气开发工程钻机表层施工的智能钻井施工工艺，其特征在于，在所述步骤S2中，所述中控单元根据待钻井井身结构及一开钻井前下放的导管层次选择不同钻具组合，并且选择各层使用的钻具组合的钻头直径、导管直径及下钻深度，其中，当下放第一层导管时，所述中控单元判定所述钻具组合的下钻深度为h1，设定h11≤h1
≤h12，中控单元选取根管钻头直径为d1的跟管钻钻具组合，选取直径为D1的导管；当下放第二层导管时，所述中控单元判定所述钻具组合的下钻深为度h2，设定h13≤h2≤h14，中控单元选取钻头直径为d2的跟管钻钻具组合，选取直径为D2的导管；当下放第三层导管时，所述中控单元判定下钻深度h3＝ha
‑
h2，中控单元选取钻头直径为d3的空气钻钻具组合，选取直径为D3的导管，所述中控单元根据第三层导管下放的下钻过程中是否遇到破碎带而无法钻至下钻井深判定是否更换钻具组合，其中，当所述空气钻钻具组合的钻头遇破碎带无法钻至预定井深ha时，所述中控单元判定选取同心跟管钻头跟直径为D3的无接箍地质管至稳定地层，或选取钻头直径为d4套管钻头接所述直径为D3的第三层导管钻进并结合掏心钻进方式钻至一开钻井前下放导管的预设总深度；其中，所述中控单元设定h为下钻深度，h11为下钻深度第一阈值，h12为下钻深度第二阈值、h13为下钻深度第三阈值，h14时下钻深度第四阈值，ha为一开钻井前下放导管的预设总深度，设定h1为下放第一层导管的下钻深度、h2为下放第二层导管的下钻深度、h3为下放第三层导管的下钻深度，且h1＜h2＜h3＜ha，d1＞D1，d2＞D2，d3＞d4＞D3，D1＞D2＞D3。4.根据权利要求3所述的基于油气开发工程钻机表层施工的智能钻井施工工艺，其特征在于，在所述步骤S3中，所述中控单元选取气体循环的方式使岩屑上返，当气体开始循环且立管压力稳定时，向气体注入装置的管线内注入CO2气体，当CO2气体与循环气体共同进入井筒时开始计时，CO2分析仪检测到CO2时停止计时，中控单元设定从开始计时到停止计时的时间为tpA，并根据岩屑返出的经验时间tpa与实际的岩屑返出时间tpA判定是否在下放导管过程中对待钻井进行划眼，其中，当tpA≥k1
×
tpa时，所述中控单元维持所述顶驱的扭矩和转速不变，不对待钻井进行划眼；当tpA＜k1
×
tpa时，所述中控单元判定提高所述顶驱转速，以提高处于下钻状态钻具的钻头转速，进而对待钻井进行划眼；其中，k1为岩屑返出的经验时间的第一调整系数，tpa＝(π
×
(D2
‑
d2)
×
H)/(4
×
Q)，D表示井孔直径，d表示钻具内径，H表示岩屑获取深度，即为即时井深，Q表示岩屑返出量。5.根据权利要求4所述的基于油气开发工程钻机表层施工的智能钻井施工工艺，其特征在于，所述中控单...

【专利技术属性】
技术研发人员：李吉军，艾鑫，刘文鹏，王文军，逄志坚，张顺，刘德刚，李胜前，张磊，刘洪铭，张雪峰，迟建功，臧玉隆，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：