[发明专利]气体钻井钻遇气层时安全起下钻的方法

说明书

技术领域：一种气体钻井钻遇气层时安全起下钻的方法，用于油气田钻井工程中利用气体作为循环介质实施钻进工程时，钻遇产气量不超过13000m³/d的含气层的起下钻，属于气体钻井中起下钻的工艺技术领域。

背景技术：

目前，气体钻井已成为大幅提高机械钻速、发现与保护油气层、治理恶性井漏、降低钻井成本的重要技术手段，为了加快油气田的开发速度，气体钻井正在大量的使用与钻井工程中，因此气体钻井正以其优势蓬勃发展；在现有技术中，采用气体欠平衡钻井是快速钻井的方法之一，为了保证在实施钻井过程中，在有控制的条件下，实施一边放喷一边钻井，因此在井口都要使用旋转防喷器，当气体钻井钻遇含气层，在需要进行起下钻作业时，通常采用的方法是不拆除旋转防喷器总成，利用旋转防喷器胶芯密闭钻杆进行起下钻作业，这样可以防止井下的可燃气体从井筒内溢出；但是，目前旋转防喷器的胶芯最大通径仅为195mm，只能允许钻杆和外径小于195mm的钻铤通过，而尺寸较大且使用较多的203.2mm钻铤和228.6mm钻铤等则不能通过胶芯，因此，在使用较大尺寸钻铤时，起下钻必须取下胶芯，一旦取下旋转防喷器的胶心，就造成井口敞开，井下的可燃气体便会溢出井口，造成极大的安全隐患；并且，在下钻过程中，由于钻具通过胶心的速度比钻进过程中钻具通过胶心的速度大大加快，这样长时间摩擦胶芯可能造成胶芯脱落，脱落的胶心掉入井底后可能造成卡钻等井下事故。

发明内容：

本发明的目的是为了克服上述气体钻井过程中钻遇气层后起下钻作业存在的问题，基于流体力学和流体数值模拟技术，提供了一种气体钻井钻遇气层时安全起下钻的方法。

本发明按照以下步骤完成：

第一步在排砂管线7的中间部位设置一个90度的转角，在转角位置设置一个喷口向着排砂管线7出口的喷嘴6，再将供气管线中的旁通管线5通过三号球阀3接至喷嘴6；

第二步在起钻或者下钻前先用氮气对井眼进行大于两个循环周期的循环，循环时间为5～10分钟；

第三步完成第二步要求的循环后，关闭二号球阀2停止向井内注气，同时打开三号球阀3，由注气设备1通过三号球阀3和旁通管线5，再通过喷嘴6向排砂管7注入氮气；

第四步在钻台10采用可燃气体检测仪检测可燃气体的溢出，如有溢出则增大注入氮气的排量，至到钻台10没有可燃气体溢出，然后开始实施起钻或者下钻。

所述排砂管线7的中间部位设置90度转角的位置距离排砂管7出口20～30m；

所述喷嘴6的直径为30mm～60mm；

所述通过喷嘴6向排砂管7注入的氮气量为25～80m³/min；

所述注入的氮气也可以是其它不可燃气体；

当采用气体钻井时，为了在遇到气层时安全实施起钻或者下钻的施工，事先在排砂管线中段设计一个90度的转角，转角的位置应距离排砂管线7出口20～30m，转角处的前段是通向井口9的排砂管线，转角处的后段通向排砂管线7的出口，在转角位置设置一个喷口向着排砂管线7出口的喷嘴6，再将供气管线的旁通管线5通过三号球阀3与喷嘴6连接；在需要实施起钻或者下钻之前，先用气体对井眼内的岩屑进行循环清理，根据不同的井深，采用气体进行由井上到井下的气体循环要大于两个循环周期，循 环时间为5～10分钟，使井底留下的岩屑被充分携带出井；完成循环后，关闭二号球阀2停止通过立管11向井内注气，停止循环，然后打开旁通管线5的三号球阀3，由注气设备1通过旁通管线5向喷嘴6供气，由于喷嘴6是设置在排砂管线90度转角处的，其喷口是对着排砂管线7的出口的，所以当喷嘴6向排砂管7出口方向喷射氮气时，排砂管线7转角处通向井口9的前段将形成负压状态，对从井下经过井口出来的可燃气体产生抽吸作用，一并将从井筒内溢出的可燃气体吸入排沙管线7，并排出到远离井口9的岩屑池8，并被点火燃烧，因此，钻台10上便不会有可燃气体的蔓延；为了安全起见，在实施负压抽吸排出可燃气体的同时，在钻台10上设置可燃气体检测仪，如测出有可燃气体溢出，就从每分钟25m³的氮气注入量逐渐增大到每分钟50m³的氮气注入量，使抽吸能力加强，直到钻台10没有可燃气体溢出，然后开始实施起钻或者下钻；在实施注入氮气和实施钻台可燃气体检测的过程中，为了保险的目的，还可以在钻台10上设置并开启防爆风扇，以便加快井口9环境内的空气流动速度；