[发明专利]一种复杂油藏地层双梯度钻完井一体化作业系统及方法

说明书

本发明涉及一种复杂油藏地层双梯度钻完井一体化作业系统，该系统由地面系统以及井下工具组合构成，其中地面系统主要由高压泥浆泵组、井架、顶驱、双层管适配器、控压系统、泥浆循环系统、低密度介质计量罐组成；井下工具组合主要由双层钻杆、水力举升泵、井斜探管、随钻堵漏短接、涡轮钻具、旋转导向工具、钻头组成。本发明的有益效果是在钻进过程中可实现井底压力的准确监测与精细调控，随钻随堵可解决易漏地层中钻井液的恶性漏失；钻进过程中钻井液采用密闭式处理，在高含硫地层钻进中具有更高的安全性；堵漏完成后可对井筒实现控压固井，提高固井成功率及固井质量；利用较为简单的系统与装置组成即可完成钻完井一体化作业。

技术领域

本发明涉及到陆地复杂油藏开采领域，具体涉及一种复杂油藏地层双梯度钻完井一体化作业系统及方法。

背景技术

我国陆地拥有大面积的低孔、低渗、低丰度等复杂油气藏，同时随着油气勘探开发的不断深入，钻井过程中遇到易漏失、高压地层、含硫化氢地层等情况越来越多，极大的增加了钻井成本以及钻井过程中风险，而常规钻井方式无法有效解决上述问题，而双层管双梯度钻井技术因其特殊的井底压力的监测与调节方式，是解决上述油气勘探过程钻井难题、提高井眼钻井速度、缩短建井周期、保护油气层的有效手段，具有其他钻井技术无法比拟的巨大优势。

目前常规钻井工艺无法实现在易漏地层解决钻井液恶性漏失、堵漏后高效固井功能，主要体现在以下几个方面：

(1)常规钻井工艺不具备控制井底压力的能力，导致钻遇易漏地层、高压地层时，无法调节井底压力，最终导致钻井液恶性漏失或井底溢流、井涌的发生。

(2)常规钻井工艺在实施过程中，钻井液通过井壁与钻杆之间的环空上返，经过振动筛返回泥浆池，此类钻井液循环方式会导致在钻遇高含硫地层时，钻井液携带的硫化氢会极大增加钻井的危险性。

(3)常规钻井工艺中井底岩屑通过钻杆与井壁之间的环空由液体举升的方式返回井口，岩屑运移效率较低，井底清洁速度较慢、同更易造成井壁的垮塌，进而导致钻进速度减缓，增大建井成本。

(4)在页岩气开采钻完井过程中，常规钻进工艺钻进完成后，采用常规工艺固井无法控制注入水泥浆的压力，导致易漏地层的二次压裂，固井成功率极大降低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种复杂油藏地层双梯度钻完井一体化作业系统及方法，本发明设有双层钻杆、低密度介质泵入系统，水力举升泵，利用隔离液在井筒内形成两段密度不同、高度不同的低密度介质静液柱以及钻井液静液柱，通过改变高压泥浆泵流量的方式改变水力举升泵的功率，实现钻井液静液柱高度的改变，进而实现对井底压力的调控，同时通过低密度介质计量罐可以得到低密度介质注入量，进而准确计算得到井底压力，同时钻进产生的岩屑循环过程可达到全封闭状态，解决常规钻井工艺中井底压力无法调节以及监测，高含硫地层钻进安全性低的问题；本发明采用双层钻杆钻进的方式，井底岩屑通过双层管内管向上运移，岩屑运移速度更快，井眼清洁效率更高，能够极大缩短建井周期，解决了常规钻井工艺钻井岩屑运移效率低的问题，本发明设有控压系统，通过设置水力计算及优化控制系统、固井泥浆池，在注入固井水泥浆过程中对注入压力、流量进行准确控制，同时调节井筒背压，进而控制井底固井水泥浆压力，使得水泥浆压力处于地层压力与破裂压力之间，解决了常规固井工艺无法控制注入水泥浆的压力，固井成功率低、固井质量差的问题。