泵压反循环钻井方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及钻井机械领域，具体而言，涉及一种泵压反循环钻井方法及系统。该泵压反循环钻井方法，包括以下步骤：向井筒的环空内输入钻井液；所述钻井液从钻头的水眼进入所述钻头；所述钻井液从所述钻头进入钻柱，并从所述钻柱返出。本发明专利技术泵压反循环钻井方法及系统，当井口密封装置的耐压能力和地层的破裂压力值足够时，理论钻井深度可以无限大。

【技术实现步骤摘要】
泵压反循环钻井方法及系统
本专利技术涉及钻井机械领域，具体而言，涉及一种泵压反循环钻井方法及系统。
技术介绍
随着油气资源的勘探开发难度的增加，钻井工程技术人员面临着种种技术难题。钻井机械钻速低是制约勘探开发成本的关键因素之一，页岩气水平井钻进过程中钻速低导致裸眼段长时间浸泡在钻井液中，井壁坍塌严重；致密砂岩气钻进速度低导致钻井成本急剧增加，传统的钻头选型、钻具组合优化、井身结构优化等提速方法也难以取得令人满意的效果。在大斜度井、水平井、大位移井的钻井过程中，因岩屑床的存在，导致井筒净化不好、岩屑重复破碎、钻柱摩阻扭矩增大、套管磨损严重、卡钻事故频繁等一系列问题，造成钻井成本急剧增加。目前反循环钻井技术从原理上讲主要有泵吸反循环和气举反循环两种，泵吸反循环通过离心泵的抽吸作用，在大气压与循环管路之间压差的作用下建立反循环，压差有限，其反循环深度不足200米。气举反循环依靠双壁钻杆，向管柱内注入气体，使循环管路内外形成一定的泥浆密度差，在此压差下形成反循环，因受双壁钻杆强度的限制，反循环深度不足3500米，在大斜度井、水平井和大位移井中钻进深度更小。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种泵压反循环钻井方法及系统，以解决上述的问题。在本专利技术的实施例中提供了一种泵压反循环钻井方法，其包括以下步骤:向井筒的环空内输入钻井液；钻井液从钻头的水眼进入钻头；钻井液从钻头进入钻柱，并从钻柱返出。进一步的，环空内输入的钻井液经过钻井液泵入短节进入环空。进一步的，使用旋转送钻系统对井筒远离钻头的一端进行密封，用于保证环空内流体不泄漏。[0011 ] 进一步的，水眼沿钻井液流动方向渐缩。还提供了一种泵压反循环钻井系统，其包括钻头、钻柱、井筒和动力装置；井筒上设置有进液口，进液口用于向井筒内输送钻井液；钻柱为中空圆柱体，其一端连接钻头，另一端连接方钻杆，动力装置用于驱动钻柱转动，钻柱用于驱动钻头转动和钻井液回流；钻柱穿过井筒，井筒远离钻头一端与钻柱之间密封；钻头上设有水眼，用于钻井液回流。进一步的，水眼为八个；四个水眼沿钻头径向均匀分布在钻头侧部；四个水眼沿钻头径向均匀分布在钻头底部；和/ 或，四个侧部水眼与四个钻头底部水眼沿钻头轴向错开45° ;水眼由外向内逐渐缩小。进一步的，泵压反循环钻井系统还包括旋转送钻系统，所述旋转送钻系统用于密封井筒远离钻头的一端，其包括方钻杆、旋转体和外套；方钻杆为中空柱体，方钻杆穿过旋转体，方钻杆一端与钻柱连接，方钻杆用于驱动钻柱转动和钻井液回流，方钻杆另一端连接动力装置，由动力装置驱动方钻杆转动；旋转体设置在外套内，能由方钻杆带动旋转体在外套内转动。进一步的，旋转送钻系统还包括卡瓦，设置在方钻杆与旋转体之间；和/ 或，旋转送钻系统还包括主轴承，设置在旋转体与外套之间；和/ 或，所述旋转送钻系统还包括限位轴承，设置在旋转体与外套之间，用于防止旋转体上下震动；和/ 或，旋转送钻系统还包括支撑座，外套固定安装在支撑座的一端，支撑座的另一端与井筒固定连接。进一步的，泵压反循环钻井系统还包括泥浆泵和单向阀，单向阀一端连接井筒，另一端连接泥浆泵，单向阀用于控制液流方向。进一步的，泵压反循环钻井系统还包括钻井液池，用于为井筒提供钻井液和回收钻柱中回流的钻井液。本专利技术泵压反循环钻井系统，通过向井筒内输入钻井液，钻井液经井筒进入钻头，再进入钻柱将钻井液排出，钻井液压力用于克服循环过程中的压力损耗，完成泵压反循环，当井口密封装置的耐压能力和地层的破裂压力值足够时，理论钻井深度可以无限大。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例泵压反循环钻井系统结构示意图；图2为本专利技术实施例旋转送钻系统结构示意图；图3为本专利技术实施例泵入短节系统；图4为本专利技术实施例钻头水眼布置图。图中，1:泥衆栗；2:栗入地面管汇；3:栗入短节系统；4:井筒；5:环空；6:钻头；7:钻柱；8:方钻杆；9:防喷器法兰；10:支撑座；11:旋转送钻系统；12:水龙头；13:鹅颈管；14:水龙带；15:立管；16:流出地面管汇；17:沉淀池；18:泥浆池；19:动力装置；301:法兰；302:单向阀；601:钻头体；602:连接螺纹；603:上层侧水眼；604:下层侧水眼；605:下层水眼；1101:外套；1102:快速接头；1103:旋转体；1104:主轴承；1105:限位轴承；1106:防震轴承；1107:旋转密封组件；1108:滑动密封组件；1109:卡瓦。【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术提供了一种泵压反循环钻井方法，其包括以下步骤:向井筒4的环空5内泵入钻井液；钻井液从钻头6的水眼进入钻头6 ；钻井液从钻头6进入钻柱7，并从钻柱7返出。本专利技术的工作原理是通过地面泥浆泵I向环空5泵入有一定压力的钻井液，迫使钻井液进入钻头6的水眼并经钻柱7内部上返出地表，从而完成循环。钻柱7内排出的钻井液再次被重复利用之前进行沉淀或过滤。钻井液经过钻柱7排出时，会带有大量的岩屑，如果没有经过沉淀或过滤就继续使用的话，可能会损坏井口密封装置，在井筒4的环空5内或钻头6的水眼处造成堵塞，增加循环压耗，甚至对机器造成很大的破坏，从而影响正常钻井工作。进一步的，环空5内输入的钻井液经过钻井液泵入短节系统3进入环空5。向环空5内输入的钻井液经过钻井液泵入短节系统3进入井筒4，从而保证钻井液可以栗入井筒4,而井筒4内的钻井液不能从井筒4流出。进一步的，使用旋转送钻系统11对井筒4远离钻头6的一端进行密封，能保证钻柱7旋转时泵入的钻井液不泄漏。进一步的，水眼沿钻井液流动方向渐缩。钻头6上水眼这样的设置，可以保证钻井液上返阻力较小，岩屑能够及时上返，从而不会影响钻井的进程。如图1所示，基于上述方法，本专利技术还提供了一种泵压反循环钻井系统，其包括钻头6、钻柱7、井筒4和动力装置19 ；井筒4上设置有进液口，进液口用于向井筒4内输送钻井液；钻柱7为中空圆柱体，其一端连接钻头6，另一端连接动力装置19，动力装置19用于驱动钻柱7转动，钻柱7用于驱动钻头6转动和钻井液回流；钻柱7穿过井筒4，井筒4远离钻头6 —端与钻柱7之间密封；钻头6上设有水眼,用于钻井液回流。钻头6包括钻头体601和连接部，连接部用于固定连接钻柱7，水眼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泵压反循环钻井方法，其特征在于，包括以下步骤：向井筒的环空内输入钻井液；所述钻井液从钻头的水眼进入所述钻头；所述钻井液从所述钻头进入钻柱，并从所述钻柱返出。

【技术特征摘要】
1.一种泵压反循环钻井方法，其特征在于，包括以下步骤: 向井筒的环空内输入钻井液； 所述钻井液从钻头的水眼进入所述钻头； 所述钻井液从所述钻头进入钻柱，并从所述钻柱返出。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向所述环空内输入的钻井液经过钻井液泵入短节进入环所述环空。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用旋转送钻系统对所述井筒远离所述钻头的一端进行密封，用于保证所述环空内钻井液不泄漏。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水眼沿钻井液流动方向渐缩。5.一种泵压反循环钻井系统，其特征在于，包括钻头、钻柱、井筒和动力装置； 所述井筒上设置有进液口，所述进液口用于向所述井筒内输送钻井液； 所述钻柱为中空圆柱体，其一端连接所述钻头，另一端连接所述动力装置，所述动力装置用于驱动所述钻柱转动，所述钻柱用于驱动所述钻头转动和钻井液回流； 所述钻柱穿过所述 井筒，所述井筒远离所述钻头一端与所述钻柱之间密封； 所述钻头上设有水眼，用于钻井液回流。6.根据权利要求5所述的泵压反循环钻井系统，其特征在于，所述水眼为八个； 四个所述水眼沿所述钻头径向均匀分布在所述钻头侧部； 四个所述水眼沿所述钻头径向均匀分布在所述钻头底部； 和/或，四个侧部所述水眼与四个钻头底部所述水眼沿所述钻头轴向错开45° ; 所述水眼由外向内...

【专利技术属性】
技术研发人员：周劲辉，高德利，房军，张勇，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：