本发明专利技术提供了一种液力举升多梯度钻井管柱、钻井系统及钻井方法，该多梯度钻井管柱中，多通道钻杆具有动力液流入流道、动力液流出流道和钻井液流道；流体注入适配系统安装于多通道钻杆的上端；井下举升动力系统安装于多通道钻杆且与环空或者钻井液流道连通；流体注入适配系统注入的动力液能够经动力液流入流道流入井下举升动力系统，并经动力液流出流道返回流体注入适配系统，并且，井下举升动力系统能够受动力液的驱动而运转以为钻井液增压，解决了陆地和海洋复杂地层钻井作业中，地层压力难以预测且压力体系复杂，安全风险高、作业周期长的技术问题。长的技术问题。长的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
液力举升多梯度钻井管柱、钻井系统及钻井方法
[0001]本专利技术涉及石油、天然气钻完井与天然气水合物钻采的
，尤其涉及一种液力举升多梯度钻井管柱、钻井系统及钻井方法。
技术介绍
[0002]随着油气资源勘探开发的不断深入，油气钻探逐渐向新区域、新深度、新层位、新环境迈进，地层未知性和复杂程度进一步增加，在一些陆地及海上油气田，钻井过程中的井筒安全控制难度持续增大。在一些陆上区域，油气勘探开发过程中面临着复杂的地质条件，钻遇地层的压力难以准确预测、同一裸眼段可能存在多套压力体系，导致安全密度窗口极窄；在一些海洋钻井作业中，由于海底地层弱胶结，同样导致了安全密度窗口窄的问题。
[0003]在复杂压力系统下，溢漏同存等问题频发，已经成为制约陆地和海洋油气田安全、高效开发的瓶颈难题。当钻遇大裂缝、溶洞时，高密度钻井液易引发恶性漏失，当钻遇高压气层、水层时，异常地层压力易引发溢流井涌，恶性溢流或者井漏处理不当更有可能引起井塌、卡钻、井涌、井喷等次生复杂事故，导致人员伤亡和经济损失。
[0004]为了应对复杂地层导致的井筒安全控制难题，目前主要研究发展了井底恒压式控压钻井技术、双梯度钻井技术等应对方法。
[0005]现有的井底恒压式控压钻井技术，主要是通过井口节流与地面补压的方式，实现对整个井眼环空压力剖面的精确控制，但该技术受到井筒流体静液柱压力限制，无法在其基础上实现向下降低的调节，单一的环空压力梯度体系在多压力复杂地层条件下可能面临“进退两难”的险境。
[0006]现有的双梯度钻井技术，主要包括：注低密度介质双梯度钻井、海底泵举升双梯度钻井、无隔水管控制泥浆液面高度双梯度钻井等。其中，注低密度介质双梯度钻井，主要实现方法是：向井筒环空中注入低密度介质并与常规钻井液混合，达到降低部分井段液柱压力的效果，具体又分为：注空心微球法、注气法和注低密度液体法。海底泵举升双梯度钻井，主要通过采用海底泵举升返回泥浆，同时隔水管内采用与海水相近密度的流体，达到双梯度钻井效果。无隔水管控制泥浆液面高度双梯度钻井，是通过安装海底泵，调节控制隔水管内部钻井液液面高度的方式，实现钻井液的闭路循环及对井底压力的精确控制。
[0007]现有的双梯度钻井方案，以海洋环境应用为基础，占用井下空间较大，基本不适用于陆地钻井环境，且对于井筒压力剖面的调节只能实现两种梯度，灵活度较低、可靠性难以保证。
[0008]因此，在复杂地质条件的钻井作业中，现有技术面临技术瓶颈和环境、成本限制，亟需形成新技术、新方法以支撑钻井作业打成打快，实现降本增效。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的是提供一种液力举升多梯度钻井管柱、钻井系统及钻井方法，以解决陆地和海洋复杂地层钻井作业中，地层压力难以预测且压力体系复杂，安全风险高、作业
周期长的技术问题。
[0010]本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0011]本专利技术提供一种液力举升多梯度钻井管柱，包括：
[0012]多通道钻杆，其具有动力液流入流道、动力液流出流道和钻井液流道；
[0013]流体注入适配系统，其安装于所述多通道钻杆的上端；
[0014]至少一个井下举升动力系统；
[0015]所述井下举升动力系统安装于所述多通道钻杆，且与所述环空或者所述钻井液流道连通；所述流体注入适配系统注入的动力液能够经所述动力液流入流道流入所述井下举升动力系统，并在流经所述井下举升动力系统后经所述动力液流出流道返回所述流体注入适配系统，并且，所述井下举升动力系统能够受动力液的驱动而运转以为钻井液流经所述井下举升动力系统时增压。
[0016]在优选的实施方式中，所述井下举升动力系统包括与所述环空连通的系统流体吸入口和系统流体排出口，所述环空的钻井液能够被所述井下举升动力系统经所述系统流体吸入口吸入，并经所述系统流体排出口排出至所述环空。
[0017]在优选的实施方式中，所述液力举升多梯度钻井管柱包括环空封隔系统，所述环空封隔系统安装于所述井下举升动力系统外且用于封隔所述环空，所述系统流体吸入口和所述系统流体排出口分别设置于所述环空封隔系统的上下两侧。
[0018]在优选的实施方式中，所述多通道钻杆包括多个钻杆节，所述井下举升动力系统设置于相邻的两个所述钻杆节之间。
[0019]在优选的实施方式中，所述多通道钻杆包括中心管、第一弧形板和第二弧形板，所述钻井液流道设置于所述中心管内；所述第一弧形板和所述第二弧形板均设置于所述中心管外，所述第一弧形板与所述中心管之间构造出所述动力液流入流道，所述第二弧形板与所述中心管之间构造出所述动力液流出流道。
[0020]在优选的实施方式中，所述第一弧形板与所述第二弧形板为一管体的两部分；所述多通道钻杆包括用于隔断所述动力液流入流道与所述动力液流出流道的隔板。
[0021]在优选的实施方式中，所述多通道钻杆包括中心管、中管和外管，所述钻井液流道设置于所述中心管内；所述中管与所述中心管之间和所述中管与所述外管之间，构造出所述动力液流出流道和所述动力液流入流道。
[0022]在优选的实施方式中，所述井下举升动力系统包括系统驱动装置和环空举升装置；所述系统流体吸入口和所述系统流体排出口均设置于所述环空举升装置；所述动力液流入流道和所述动力液流出流道均与所述系统驱动装置连通，所述系统驱动装置能够受动力液的驱动而运转并带动所述环空举升装置运转。
[0023]在优选的实施方式中，所述系统驱动装置包括第一涡轮机构。
[0024]在优选的实施方式中，所述环空举升装置包括第二涡轮机构。
[0025]在优选的实施方式中，所述系统驱动装置包括螺杆机构。
[0026]在优选的实施方式中，所述环空举升装置包括蜗杆机构。
[0027]在优选的实施方式中，所述流体注入适配系统设置有动力液注入流道和动力液排出流道，所述动力液注入流道通过所述动力液流入流道与所述系统驱动装置连通，所述动力液排出流道通过所述动力液流出流道与所述系统驱动装置连通。
[0028]在优选的实施方式中，所述液力举升多梯度钻井管柱包括数据监测系统，所述数据监测系统包括设置于所述多通道钻杆的井下部分的井下测量工具。
[0029]本专利技术提供一种液力举升多梯度钻井系统，包括：井口管汇系统；上述的液力举升多梯度钻井管柱，所述井口管汇系统与所述液力举升多梯度钻井管柱中的动力液流入流道、动力液流出流道、钻井液流道及井口装置连通。
[0030]本专利技术提供一种液力举升多梯度钻井方法，采用上述的液力举升多梯度钻井管柱；所述井下举升动力系统受动力液的驱动而运转，并为钻井液流经所述井下举升动力系统时增压。
[0031]在优选的实施方式中，所述液力举升多梯度钻井管柱包括多个所述井下举升动力系统，各个所述井下举升动力系统的举升性能相同或者不相同。
[0032]本专利技术的特点及优点是：
[0033]本专利技术提供的液力举升多梯度钻井管柱、钻井系统及钻井方法，通过本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种液力举升多梯度钻井管柱，其特征在于，包括：多通道钻杆，其具有动力液流入流道、动力液流出流道和钻井液流道；流体注入适配系统，其安装于所述多通道钻杆的上端；至少一个井下举升动力系统；所述井下举升动力系统安装于所述多通道钻杆，且与环空连通；所述流体注入适配系统注入的动力液能够经所述动力液流入流道流入所述井下举升动力系统，并在流经所述井下举升动力系统后经所述动力液流出流道返回所述流体注入适配系统，并且，所述井下举升动力系统能够受动力液的驱动而运转以为钻井液流经所述井下举升动力系统时增压。2.根据权利要求1所述的液力举升多梯度钻井管柱，其特征在于，所述井下举升动力系统包括与所述环空连通的系统流体吸入口和系统流体排出口，所述环空的钻井液能够被所述井下举升动力系统经所述系统流体吸入口吸入，并经所述系统流体排出口排出至所述环空。3.根据权利要求2所述的液力举升多梯度钻井管柱，其特征在于，所述液力举升多梯度钻井管柱包括环空封隔系统，所述环空封隔系统安装于所述井下举升动力系统外且用于封隔所述环空，所述系统流体吸入口和所述系统流体排出口分别设置于所述环空封隔系统的上下两侧。4.根据权利要求3所述的液力举升多梯度钻井管柱，其特征在于，所述多通道钻杆包括多个钻杆节，所述井下举升动力系统设置于相邻的两个所述钻杆节之间。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的液力举升多梯度钻井管柱，其特征在于，所述多通道钻杆包括中心管、第一弧形板和第二弧形板，所述钻井液流道设置于所述中心管内；所述第一弧形板和所述第二弧形板均设置于所述中心管外，所述第一弧形板与所述中心管之间构造出所述动力液流入流道，所述第二弧形板与所述中心管之间构造出所述动力液流出流道。6.根据权利要求5所述的液力举升多梯度钻井管柱，其特征在于，所述第一弧形板与所述第二弧形板为一管体的两部分；所述多通道钻杆包括用于隔断所述动力液流入流道与所述动力液流出流道的隔板。7.根据权利要求1
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4中任一项所述的液力举升多梯度钻井管柱，其特征在于，所述多通道钻杆包括中心管、中管和外管，所述钻井液流道设置于所述中心管内；所述中管与所述中心管之间和...
【专利技术属性】
技术研发人员：王昊，刘伟，李牧，赵庆，郝围围，黄鹏鹏，李雅飞，邹易，陈业生，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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