[发明专利]一种双层管双梯度钻井隔离液的注入工艺

说明书

本发明公开了一种双层管双梯度钻井隔离液的注入工艺，在建立双梯度压力体系时，钻井液由双层管环空注入，注满双层管后进入套管环空至泥线处；隔水管附属管线从防喷器组附近注隔离液，顶替隔水管环空部分海水，大外环空自上而下由海水、隔离液、钻井液组成；井下水力驱动举升泵调控钻井液至最优位置。开始钻进时，举升泵始终调控隔离液位置以保证井底压力随时处于安全作业窗口内。当井底压力超出隔离液调控范围时更换钻井液体系，新钻井液体系注入后与海水、隔离液组成新的双梯度压力体系，隔离液上下移动调控井底压力。本发明公开的双层管双梯度钻井隔离液的注入工艺实现了隔离液的准确注入，为监测隔离液液位、调控井底压力提供条件。

技术领域

本发明涉及深水钻井领域，特别是涉及一种双层管双梯度钻井隔离液的注入工艺。

背景技术

随着能源问题的日益严峻，陆地与浅海区域油气资源不足以满足人类的需求，深海油气资源的勘探开发成为当今世界能源开发的重要方向。然而，深水钻井存在安全密度窗口窄，海底地层弱胶结导致的井筒压力控制难、井壁稳定性差等问题，造成钻井安全风险大、成本高。

针对这一难题，常采用深水双梯度钻井技术来解决，让等尺寸的井眼中同时存在两个不同液柱压力梯度，即从海面到海底、海底到井底两个梯度，使得井内环空中的流体与海水密度相同或接近，压力梯度参考点由水面变成海底，相对于常规钻井使得原本狭小的地层孔隙压力与破裂压力之间的区间相对变大。但目前已经成熟的双梯度钻井技术成本昂贵，且被国外一些国家垄断。

双层管双梯度钻井技术在双梯度钻井的基础上，采用双层管，增加井下举升泵将钻井液从双层管内举升至水面，泥线上下环空形成双梯度静液柱—海水静液柱和钻井液静液柱；基于隔离液位置变化，调控水面流量控制单元，实现井下举升泵扬程和排量的调控，实现大外环空井底压力调控，适应井底压力变化，保证钻井安全。

因此，为了保证在钻进过程中井底压力随时处于安全窗口之内，确保双层管双梯度钻井技术的实现，提高钻井效率，减少损耗，急需一种准确高效注入隔离液的方法，为深海油气安全、高效、经济开发提供保障。

发明内容

本发明的目的是提供一种双层管双梯度钻井隔离液的注入工艺，为监测隔离液液位、调控井底压力、解决深水钻井安全密度窗口窄的问题提供条件。

本发明所采用的技术方案是，一种双层管双梯度钻井隔离液的注入工艺的系统，其特征在于，包括双层管、双层管适配器、套管、井下水力驱动举升泵、螺杆马达、钻头、防喷器组、钻井液、隔离液、海水、钻井液回流管线、钻井液注入管线、流量控制单元、泥浆泵、泥浆池、海水补充及返排管线、隔水管附属管线、单向阀、计量泵组、计量罐；

所述隔离液是一种隔断式特种凝胶，黏度50000mpa.s，密度1.0～1.2g/cm³，不溶于海水和钻井液，密度介于海水和钻井液之间。

一种双层管双梯度钻井隔离液的注入工艺，包括以下步骤：

步骤1、采用常规钻井方法钻进，至防喷器组与隔水管串下入完成；

步骤2、确定所需钻井液体系；

步骤3、下双层管管串直至水泥塞；

步骤4、计算并准备足够顶替套管环空内海水的钻井液量；

步骤5、双层管环空注入计算的一定量钻井液至大外环空泥线附近，顶替掉管串下入后套管内的海水；

步骤6、隔水管附属管线注入隔离液于泥线附近，顶替掉隔水管环空部分海水；

步骤7、井下水力驱动举升泵调控隔离液至最优位置；

步骤8、钻开水泥塞，正常钻进，举升泵随钻调控。

当海水-隔离液-钻井液组成的双梯度压力体系调节无法满足继续钻进的井底压力需求时，即超出隔离液调控范围的时候，需更换钻井液体系。步骤如下：