[发明专利]适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱及钻井方法

说明书

本发明公开了一种适用深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱及钻井方法，该钻井管柱包括外套管、与外套管第二端连接的变径套管、与变径套管第二端连接的动力马达、与动力马达相连的钻头、套管的内部管柱，外套管与该内部管柱之间形成环空区域，变径套管第一端设有将外套管和变径套管隔开的隔板，该内部管柱穿过隔板的胶圈并插入至该变径套管内，该变径套管第一端侧壁上还设有与环空区域连通的回流孔，该外套管第一端设有与该环空区域连通的溢出口。在钻井的过程中，由钻头流出的泥浆携带岩屑向上流动至变径套管处，并由回流孔返回内部环空区域，并最终由溢出口排出。

技术领域

本发明涉及海洋石油钻井领域，更具体地说，涉及一种适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱及钻井方法。

背景技术

随着世界石油工业的发展，随着中国海洋石油钻井从浅水走向深水(500m)，深水钻井存在诸如海床不稳定、破裂压力梯度低、气体水合物的堵塞、浅层水流的危害等影响，发展新的钻进技术是亟待解决的问题。现有的常规套管钻井技术由套管充当钻杆来传递扭矩，所用钻头尺寸远大于套管尺寸，由于钻头过大，在深水浅层中容易形成大肚子(不规则的井眼)从而影响固井质量，需要靠固井来稳定井壁及隔离下部地层，固井作业施工周期长，增加建井成本高。由于深水浅层地层薄弱，固井作业过程容易压漏地层；同时水泥浆凝固过程放热导致储层的水合物分解等增加作业风险。同时套管钻井对套管抗扭要求高，出现事故难以处理。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱及钻井方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱，该钻井管柱包括外套管、与该外套管第二端连接的变径套管、与该变径套管第二端连接的动力马达、连接于该动力马达上的钻头、以及套设于该外套管内并插入至该变径套管内的内部管柱，该外套管与该内部管柱之间形成环空区域，该变径套管第一端设有将该外套管和变径套管隔开的隔板，该内部管柱密封穿过该隔板并插入至该变径套管内，该变径套管第一端侧壁上还设有与该环空区域连通的回流孔，该外套管第一端设有与该环空区域连通的溢出口。

在本发明所述的适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱中，该隔板上设有可供该内部管柱穿过的第一通孔。

在本发明所述的适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱中，该第一通孔内设有密封套设于该内部管柱外的至少两个密封圈。

在本发明所述的适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱中，该变径套管包括与该外套管第二端连接的第一变径管体、以及与该动力马达连接的连接管体，该隔板固设于该第一变径管体和连接管体之间，该第一变径管体第一端与该外套管第二端连接并连通，该第一变径管体第二端与该连接管体第一端连接，该第一变径管体的直径由第一端至第二端逐渐缩小。

在本发明所述的适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱中，该回流孔设置于该第一变径管体上。

在本发明所述的适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱中，该连接管体还包括连接部和第二变径管体，该连接部与该第一变径管体第二端连接，该第二变径管体第一端与该连接部连接并连通，该第二变径管体第二端与该动力马达连接，该第二变径管体的直径由第一端至第二端逐渐缩小。

在本发明所述的适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱中，该外套管第一端盖设有盖板，该盖板上设有可供该内部管柱穿过的第二通孔，该溢出口设置于该盖板上。

在本发明所述的适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱中，该钻头的直径大于该外套管的外径，该外套管的外径大于该变径套管的外径。

在本发明所述的适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井管柱中，该外套管为20寸套管。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：提供一种适用于深水浅层水合物开发的一体化钻井方法，基于如上述的钻井管柱，该钻井方法包括：