[实用新型]在充气欠平衡钻井过程中使用的防回流装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在充气欠平衡钻井过程中使用的防回流装置，该防回流装置包括连接成一体的上下两个环状柱体。

背景技术

在煤层气充气欠平衡钻井工程中，通常在准备开采煤层气的位置处钻出一口直井，然后在与直井相隔常规距离处钻一口多分支水平井，在多分支水平井钻井过程中，直井井筒作为地面注入气体的通道使用。在多分支水平井钻井结束后，直井作为排水和采气的井筒，多分支水平井的竖直通道则封固起来。

在钻水平井过程中，需要使用单根钻杆或钻井立柱(由两根或三根的钻杆连接而成)，并将钻井液注入单根钻杆或钻井立柱的空腔中，使得钻井液流过单根钻杆或钻井立柱的空腔到达水平井当时的尽头，然后从钻井立柱与水平通道之间的环空中返回，由此实现钻井液在钻井立柱中的循环流动。该循环流动的目的在于冲洗钻井过程中形成的沙石、岩屑等杂质，并将这些杂质夹带在液相中返回到地面，然后从井口的过滤器处流出过滤，以备循环使用。

一般来讲，煤层为欠压地层，也就是说，煤层的地层压力小于其深度处的静液柱压力。由于压差的作用，钻井时钻井液中的杂质、煤粉等微细颗粒会进入煤层中的纹理孔道中，造成煤层渗透率降低，从而导致煤层气的产气量不高。

通过在钻井液中注入气体，使得气体与液体混合，由此相当于降低了作用在煤层上的液体的密度，根据P＝ρ_液gh的计算，对煤层的液柱压力也会降低，这样能够克服上述煤粉和钻井液污染煤层的情况。

2006年2月出版的《石油钻采工艺》第28卷第1期中的论文《岚M1-1煤层气多分支水平井充气钻井技术》中就记载了上述充气钻井技术：“钻进时，先钻一口直井，并在煤层段造洞穴，在距200米处钻一口水平井，水平段连通洞穴，再在水平段上钻出10个分支井眼。在钻进中，采用欠平衡钻井技术，直井眼充气，钻井液与气体在洞穴处混合，形成负压钻井。”其中，“充气钻井是将一定量气体包括空气、氮气…等连续不断注入钻井液内，使其呈均匀气泡分散于钻井液中，形成充气钻井液。”

对于上述充气钻井技术，在实际钻井过程中遇到下述需要克服的缺陷。当将一根单根钻杆或钻井立柱钻入水平井之后，需要一段时间为钻入下一根单根钻杆或钻井立柱做准备工作。在这期间，需要将水平井井口处的泵停掉，否则无法完成钻入下一根单根钻杆或钻井立柱的准备工作。在停泵期间，水平井的水平通道中没有钻井液流动，这样会导致岩屑无法被钻井液冲走而下沉填埋钻具，影响下一步的钻井工作。如果在再次开泵之前的时间段内沉下来的岩屑过多，这些沉下来的岩屑就会堆积，导致再次开泵循环时不能将这些沉下的岩屑冲开，造成钻具埋死和卡钻。

为了解决上述问题，本申请人在与本申请同日提交的发明专利申请“用于煤层气的充气欠平衡钻井方法”中，提出了一种在完成钻入下一根单根钻杆或钻井立柱的准备工作期间通过直井向水平井注入钻井液的技术方案。对于其中通过从直井井口插入直井下部的注气管进行注气的具体实施方式中，优选在注气管下端设置促使来自直井的钻井液与注气相混合的气液混合装置。该气液混合装置由防回流装置和封隔器构成。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种适于在上述充气欠平衡钻井过程中使用的防回流装置，既能够使得来自直井井筒注液环空的钻井液沿径向流入其中而与来自注气管的注气初步混合后向下流出，又能够在停止向直井注入钻井液时，防止直井的注气从防回流装置向外流向直井的注液环空。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种在充气欠平衡钻井过程中使用的防回流装置。该防回流装置包括连接成一体的上环状柱体和下环状柱体。该下环状柱体的上端面开设有沿下环状柱体纵向延伸的台阶状盲孔。该台阶状盲孔包括上段盲孔和下段盲孔，两者之间为过渡段，该上段盲孔的横截面积大于该下段盲孔的横截面积。阀体主件和弹性压缩件设置入上段盲孔中，所述阀体主件封堵住该下段盲孔的顶端。该弹性压缩件的下端与阀体主件相接触，上端与下环状柱体的上端面相齐平，在该下环状柱体的外壁上开设有与该下段盲孔的下部相通的下连通孔。在该下环状柱体的内壁上与台阶状盲孔的过渡段的相应位置处或者其上方开设有与该上段盲孔相连通的上连通孔。