[发明专利]一种反循环钻井系统及反循环钻井方法

权利要求书

1.一种反循环钻井系统，其特征在于，包括套管、循环通道切换短节、第一钻杆、第二钻杆和钻头；

所述套管为上一开次完钻下入井眼并经水泥加固，其内部形成下部裸眼钻进的工作井筒；

所述循环通道切换短节具有上接头和橡胶塞，所述循环通道切换短节设置在所述工作井筒内，所述上接头内形成隔离的入流通道和出流通道；

所述循环通道切换短节的一端连接所述第一钻杆，另一端连接所述第二钻杆；

所述第一钻杆内形成与所述入流通道连通的钻井液供给通道，所述第一钻杆外与所述工作井筒内壁形成出液段；所述第二钻杆内形成与所述出流通道连通的钻井液回收通道，所述第二钻杆外与所述工作井筒内壁形成入液段；所述橡胶塞与所述工作井筒内壁密封设置，隔离所述出液段和所述入液段；

所述钻头设置在所述第二钻杆的底部，在所述钻头上设置有连通所述钻井液回收通道的钻头水眼；

所述入液段与所述钻井回收通道在所述钻头水眼处连通；

所述循环通道切换短节还包括与所述上接头可拆卸设置的换向芯轴；

所述上接头内设置有连通钻井液供给通道的导流空间；

所述换向芯轴设置在所述导流空间内，将所述导流空间分离成所述换向芯轴与所述导流空间内壁之间的所述入流通道，和所述换向芯轴内部的所述出流通道；

所述上接头具有相对设置的第一端和第二端；

所述第一端与所述橡胶塞之间形成连通所述出液段和所述出流通道的排出环空，所述第二端与所述橡胶塞之间形成连通所述入液段连通和所述入流通道的流入环空。

2.根据权利要求1所述的反循环钻井系统，其特征在于，还包括用于清理岩屑并提供净化钻井液的钻井液净化系统，所述第一钻杆远离所述循环通道切换短节的一端连接钻井液净化系统的钻井液输出口。

3.根据权利要求2所述的反循环钻井系统，其特征在于，所述套管在所述出液段的端口处连接所述钻井液净化系统的钻井液输入口。

4.根据权利要求1所述的反循环钻井系统，其特征在于，所述橡胶塞硫化成型在所述上接头外侧。

5.根据权利要求1所述的反循环钻井系统，其特征在于，所述橡胶塞靠近所述第一端的位置形成第一凸环，所述第一凸环用于紧贴工作井筒内壁，隔离所述出液段和所述入液段；所述橡胶塞靠近所述第二端的位置形成第二凸环，所述第二凸环用于紧贴工作井筒内壁，隔离所述出液段和所述入液段。

6.根据权利要求5所述的反循环钻井系统，其特征在于，所述上接头在所述第一凸环和所述第二凸环之间对应的位置设置有扶正块，所述扶正块固定连接在所述上接头的外环。

7.一种反循环钻井方法，其特征在于，使用如权利要求1-6任一项所述的反循环钻井系统，包括步骤：

a.上一开次井眼完钻后下入套管固井；

b.统计所钻区块不同深度地层钻头进尺，以钻头平均进尺作为每趟钻预计钻进深度数据D_i，选用所述钻头和所述第二钻杆；

c.下入钻具，钻具下入深度达到L_i时，在所述第二钻杆的上部安装所述循环通道切换短节，在所述循环通道切换短节的另一端安装所述第一钻杆，继续下钻使所述钻头伸至井底，其中，L_i比D_i大30m以上；

d.开泵向所述钻井液供给通道供给钻井液实现循环，加压钻进。

8.根据权利要求7所述的反循环钻井方法，其特征在于，在所述步骤d后还包括步骤：

e.当钻进深度接近或达到D_i时，上提所述第一钻杆，根据下一趟钻预计钻进深度D_i+1，调整所述循环通道切换短节的位置至L_i+1，在所述循环通道切换短节下方的钻杆形成新的所述第二钻杆，在所述循环通道切换短节上方安装新的所述第一钻杆；

f.重复所述步骤a-所述步骤e。

9.根据权利要求7所述的反循环钻井方法，其特征在于，当需要恢复正循环洗井时，上提所述第一钻杆30～50m，在所述第一钻杆中间部位或在井口再安装另一套所述循环通道切换短节，下钻，开泵，实现正循环洗井，洗井作业完毕后，上提所述第一钻杆拆卸下靠近井口的所述循环通道切换短节，连接新的所述第一钻杆下钻至井底恢复反循环钻进。