[发明专利]可控负压边喷边钻的方法及其装置

说明书

本发明涉及一种可控负压边喷边钻的方法及装置，具体地说是一种钻井施工工艺，属石油天然气勘探开发技术领域。

在现有的石油天然气勘探开发技术中，为防止井喷、并创造继续钻井和顺利完井的条件，采用的是在井口的套管头上部安装全封封井器、半封封井器、环形(万能)防喷器及井口大四通，同时采取提高泥浆密度、增大钻井液柱的压力来平衡地层流体压力，实现防止油气窜入的数量和流速过快的目的；泥浆循环系统是由泥浆泵将泥浆罐中的泥浆通过钻具注入井内，然后循环至地面泥浆槽，经节流管汇、振动筛，再回到泥浆罐，这种工艺存在如下缺陷：(1)若井下地层流体压力高，油气随泥浆喷至井口时，只能关闭封井器、停止钻进，否则会发生井喷，影响安全生产；(2)若增加泥浆密度，则同时增加了钻井液液柱同地层流体压力之差，这样虽然可以防喷，但钻井液会浸入油气层，造成油气层的污染，甚至有可能将油气层堵死，另外，在增加泥浆密度的同时，会使钻井液的颗粒浓度增加，若泥浆循环不好，就会出现卡钻的现象；(3)在钻井过程中，若出现井漏问题，会造成大量的钻井液漏失。

本发明的目的是提供一种可防止油气层污染、减少钻井液漏失、又可提高钻进速度、防止由于井下压差引起卡钻的可控负压边喷边钻的方法及其装置。

本发明的目的是通过以下方法实现的：

在钻井时控制泥浆比重保持井下地层油气流体压力高于钻井液液柱给地层流体压力(负压钻井)，当油气随泥浆喷至井口时采用可旋转并同时密封的防喷器将井口封闭且不影响钻进，将随泥浆喷至井口的油气自井口四通引入除气装置除去气体，处理后的泥浆循环使用。

本发明的方法采用设备是由安装在井口套管头1上部的井口装置和地面设备组成，其中井口装置包括全封封井器2、半封封井器4、5、环形(万能)防喷器6及井口大四通3。地面设备包括节流管汇10、振动筛11、泥浆罐12、泥浆泵13和压井管汇及起连接作用的管道。在井口装置的上方安装一旋转防喷器7，旋转防喷器7的旁通上有控制阀8，井口大四通3的旁通控制阀9接至节流管汇10，节流管汇10经控制阀F7接至除气装置14、15、16，除气装置出口连接泥浆泵17，泥浆泵17出口连接振动筛11。

除气装置是由除气器14、15、16组成，除气器14与除气器15串联，除气器15与除气器16并联。

本发明的优点在于：实行负压钻进，可防止钻井液对油气层的污染，又可提高钻进速度，防止卡钻及钻井液的漏失，从而降低了钻井成本，提高了综合效益；由于安装了旋转防喷器，可实现连续钻进，即边喷边钻，在钻进中喷至井口的泥浆导入体外循环除气装置，将泥浆中所含油气除去，保证安全生产。

图1为本发明井口装置安装示意图，

图2为本发明地面部分工艺流程图。

下面结合附图对本发明做进一步说明：

在钻井时控制泥浆比重保持井下地层油气流体压力高于钻井液液柱给地层流体压力，既采用负压钻井的方法，当油气随泥浆喷至井口时采用可旋转并同时密封的旋转防喷器将井口封闭且不影响钻进，将随泥浆喷至井口的油气自井口四通引入除气装置除去气体，处理后的泥浆循环使用。

本发明的装置由安装在井口套管头1上部的井口装置和地面设备组成，其中井口装置包括全封封井器2、半封封井器4、5、环形(万能)防喷器6及井口大四通3，地面设备包括节流管汇10、振动筛11、泥浆罐12、泥浆泵13和压井管汇及起连接作用的管道，在井口装置的上方安装一旋转防喷器7，旋转防喷器7的旁通上有控制阀8，井口大四通3的旁通控制阀9接至节流管汇10，节流管汇10经控制阀F7接至除气装置14、15、16，除气装置出口连接泥浆泵17，泥浆泵17出口连接振动筛11。

除气装置是由除气器14、15、16组成，除气器14与除气器15串联，除气器15与除气器16并联。