一种连续循环钻井系统和方法 |
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| 申请号 | CN201610050158.9 | 申请日 | 2016-01-26 | 公开(公告)号 | CN106996271A | 公开(公告)日 | 2017-08-01 |
| 申请人 | 中石化石油工程技术服务有限公司; 中石化胜利石油工程有限公司; 中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院; | 发明人 | 张桂林; 张晓明; 牛洪波; 刘晓兰; 唐洪林; 张晶晶; 王朔; 张晓林; 吴明波; 杨恒涛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种连续循环钻井系统和方法，主要由旋转防喷器、全封防喷器、半封防喷器、四通、防转悬挂器、循环出口、高压侧循环口、节流流程等连接组成一套连续循环钻井系统。此系统是在复杂 地层 钻进中，需要接单根期间仍旧保持 钻井液 循环，从而在整个钻进期间实现稳定的当量循环 密度 和不间断的岩屑排出，保持井内压 力 平衡，全面改善了井眼条件，避免了普通钻进中接单根造成沉砂、井壁失稳以及井底压力失衡而发生的憋 泵 、卡钻以及溢流等井下事故，提高了复杂地层钻井作业的成功率和安全性。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种连续循环钻井系统，其特征在于包括钻具（1）和自上而下依次连接的旋转防喷器（2）、正常循环出口管汇（9）、全封防喷器（3）、上四通（4）、防转悬挂器（5）、倒置半封防喷器（6）、井控防喷用半封防喷器（7）、下四通（8）和套管头（14），以及连接于上四通（4）的高压侧循环管汇（11）、立管管汇（10）、高压管线（12）和连接于下四通（8）的节流管汇（13）。 |
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| 说明书全文 | 一种连续循环钻井系统和方法技术领域背景技术[0002] 常规钻井作业过程中，每钻完一个单根钻杆就需要连接另外一个单根，这时需要先停止井内钻井液循环，连接新单根钻杆再开泵恢复循环。这样在接单根钻杆前后因钻井液循环的停止与恢复，环空中压力波动较大，往往带来岩屑下沉、井壁坍塌、憋泵卡钻、溢流与井漏等一系列井下问题。在地层不稳定、窄密度窗口、长水平段、大位移、深井钻井中，这种因开、停泵造成井下压力波动产生的井下复杂情况及事故尤为突出。 发明内容[0003] 本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提出一种可有效克服因停泵、开泵造成的井下压力波动，减少因压力波动造成井下复杂情况及事故发生的连续循环钻井系统和方法。 [0004] 一种连续循环钻井系统，包括钻具1和自上而下依次连接的旋转防喷器2、正常循环出口管汇9、全封防喷器3、上四通4、防转悬挂器5、倒置半封防喷器6、井控防喷用半封防喷器7、下四通8和套管头14，以及连接于上四通4的高压侧循环管汇11、立管管汇10、高压管线12和连接于下四通8的节流管汇13。 [0005] 按照前述连续循环钻井系统的连续循环钻井方法，实施步骤如下：在正常钻进中正常正循环中，当钻完一个单根钻杆需要接另一单根钻杆时， 第一步，上提钻具1并降低循环排量；第二步，打开节流管汇13；第三步，坐挂钻具1于防转悬挂器5并关闭倒置半封防喷器6；第四步，依次关闭上部旋转防喷器2和正常循环出口9；第五步，打开高压侧循环管汇11，钻井液进入了倒置半封防喷器6和旋转防喷器2之间的空间；第六步，卸开防转悬挂器5和全封防喷器3之间连接丝扣并上提约0.20m；第七步，关闭立管管汇10的循环通路；第八步，上提钻具1至钻杆接头全部位于全封防喷器3之上、旋转防喷器2之下位置； 第九步，关闭全封防喷器3；第十步，打开正常循环出口管汇9；第十一步，打开旋转防喷器2； 第十二步，起出井口钻具1并连接新单根钻杆；第十三步，将刚连接的新单根钻杆下放入井口，至其接头通过旋转防喷器2并位于全封防喷器3之上；第十四步，关闭旋转防喷器2；第十五步，打开立管管汇10的循环通路和全封防喷器3；第十六步，下放钻具1并与井内钻具连接；第十七步，关闭高压侧循环管汇11；第十八步，打开半封防喷器6；第十九步，上提钻具1并打开防转悬挂器5；第二十步，打开正常循环出口管汇9和旋转防喷器2；第二十一步，关闭节流管汇13,恢复正循环钻进。 [0006] 本发明基于现实可行性强的特点，采用三重防喷器和旁路管路组成整个的连续循环钻井系统和方法，能够保证在接单根过程中始终保持钻井液的连续循环，有效解决了因钻井液循环中断而造成的诸多井下安全问题，这对于地层不稳定井、窄密度窗口井、长水平段井、大位移井以及深井等复杂井钻井，提供了一种有力的技术支撑。 [0007] 本发明通过连续循环钻井系统进行钻进的优点在于：1．消除了常规钻井作业接单根中因停、开泵造成的压力波动，能有效避免井壁失稳造成的井下事故的发生。 [0008] 2．应用连续循环钻井技术可在整个裸眼段建立稳定的环空压力梯度，避免了井漏、井涌事故的发生。 [0010] 图1是本发明一种连续循环钻井系统组合示意图。 [0011] 1.钻具，2.旋转防喷器，3.全封防喷器，4.上四通，5.防转悬挂器，6. 倒置半封防喷器，7. 井控防喷用半封防喷器，8.下四通 ，9.正常循环出口管，10.立管管汇，11.高压侧循环管汇，12.高压管线，13.节流管汇，14.套管头。 具体实施方式[0012] 下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。 [0013] 参照图1，一种连续循环钻井系统，包括钻具1和自上而下依次连接的旋转防喷器2、正常循环出口管汇9、全封防喷器3、上四通4、防转悬挂器5、倒置半封防喷器6、井控防喷用半封防喷器7、下四通8和套管头14，以及连接于上四通4的高压侧循环管汇11、立管管汇 10、高压管线12和连接于下四通8的节流管汇13。 [0014] 按照前述连续循环钻井系统的连续循环钻井方法，实施步骤如下：在正常钻进中正常正循环中，当钻完一个单根钻杆需要接另一单根钻杆时， 第一步，上提钻具1并降低循环排量；第二步，打开节流管汇13；第三步，坐挂钻具1于防转悬挂器5并关闭倒置半封防喷器6；第四步，依次关闭上部旋转防喷器2和正常循环出口9；第五步，打开高压侧循环管汇11，钻井液进入了倒置半封防喷器6和旋转防喷器2之间的空间；第六步，卸开防转悬挂器5和全封防喷器3之间连接丝扣并上提约0.20m；第七步，关闭立管管汇10的循环通路；第八步，上提钻具1至钻杆接头全部位于全封防喷器3之上、旋转防喷器2之下位置； 第九步，关闭全封防喷器3；第十步，打开正常循环出口管汇9；第十一步，打开旋转防喷器2； 第十二步，起出井口钻具1并连接新单根钻杆；第十三步，将刚连接的新单根钻杆下放入井口，至其接头通过旋转防喷器2并位于全封防喷器3之上；第十四步，关闭旋转防喷器2；第十五步，打开立管管汇10的循环通路和全封防喷器3；第十六步，下放钻具1并与井内钻具连接；第十七步，关闭高压侧循环管汇11；第十八步，打开半封防喷器6；第十九步，上提钻具1并打开防转悬挂器5；第二十步，打开正常循环出口管汇9和旋转防喷器2；第二十一步，关闭节流管汇13,恢复正循环钻进。 [0015] 本发明在复杂地层钻进中，需要接单根期间仍旧保持钻井液循环，从而在整个钻进期间实现稳定的当量循环密度和不间断的岩屑排出，保持井内压力平衡，全面改善了井眼条件，避免了普通钻进中接单根造成沉砂、井壁失稳以及井底压力失衡而发生的憋泵、卡钻以及溢流等井下事故，提高了复杂地层钻井作业的成功率和安全性。 |
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