[发明专利]一种钻井系统及其钻井方法

说明书

本发明公开了一种钻井系统及其钻井方法，系统包括钻井泵组、顶驱、顶驱适配器、常规防喷器组、钻杆、常规钻具、钻头、数据监测控制系统和自动节流管汇；所述钻杆为双壁钻杆，所述钻杆为双壁钻杆；在双壁钻杆下部连接有泥浆举升装置；泥浆举升装置由举升泵、中间短节和动力马达组成。注入泥浆经过顶驱、顶驱适配器孔道、双壁钻杆环隙到达泥浆举升装置，泥浆带动动力马达旋转后又经过常规钻具和钻头，进入井底环隙；环隙返回的泥浆经过中间短接、进入举升泵，动力马达为举升泵提供动力，举升泥浆依次经过双壁钻杆孔道和顶驱适配器孔道，然后通过自动节流管汇到达下游泥浆处理系统。本发明适应性强，具备降低当量循环密度，提高钻井能力的优点。

技术领域

本发明涉及一种在地层内钻出井眼的钻井系统及其钻井方法，尤其涉及一种可以控制井底压力的钻井系统及其钻井方法。

背景技术

常规钻井过程中，钻柱内孔通过钻头水眼与环形空间形成了一个连通的体系，即U形管。根据U形管原理，常规钻井过程中的井底压力表达式为：

Pb=Pmd+Pla                                             （1）

式1中，Pb-井底压力，Pmd-钻井液静液柱压力，Pla-循环时环空摩擦压力。

从此式中可以看出，对于窄压力窗口地层或者老油田的压力衰竭地层，常规泥浆密度设计可以保证静止时井底压力等于所需压力（设计压力）。但是当钻井液开始循环时，井底压力增加了一个环空摩擦压力，此时就很可能就引发井漏。按照常规井控此时需要降低泥浆密度以低于地层破裂压力，如果遇到异常压力的窄密度窗口地层，井涌就有可能随之发生。这将会导致额外的钻井非生产时间、超额的泥浆成本以及频繁的井控问题，甚至不能钻达设计井深。

因此，如何调节井底压力从而有效的降低井漏或者钻穿窄密度窗口成为部分地区钻井的一个重要难题。

发明内容

本发明的目的就是现有技术存在的难题，提供一种有效的降低井漏或者钻穿窄密度窗口的钻井系统以及钻井方法。

一种钻井系统，包括钻井泵组1、顶驱3、顶驱适配器4、常规防喷器组7、钻杆、常规钻具11、钻头12、数据监测控制系统17和自动节流管汇18；其中，数据监测控制系统17监测钻井泵组注入流量、泥浆返出流量、立压和返出泥浆背压，并对自动节流管汇18进行控制。

所述钻杆为双壁钻杆9，双壁钻杆9由同心的内钻杆91和外钻杆90组成，内钻杆91和外钻杆90之间构成环隙B15，内钻杆91的内部形成孔道A16。

双壁钻杆9上部连接顶驱适配器4，在双壁钻杆9下部连接有泥浆举升装置10，双壁钻杆9、泥浆举升装置10、常规钻具11和钻头12自上而下依次连接构成井下钻具组合。

泥浆举升装置10由举升泵102、中间短节101和动力马达100组成，中间短节101安装在举升泵102和动力马达100之间。

顶驱适配器4为安装在顶驱3和双壁钻杆9之间的旋转接头，顶驱适配器4加工有孔道B40和孔道C41，孔道B40连通顶驱泥浆通道和环隙B15，孔道C41连通孔道A16和自动节流管汇18。

上述方案进一步包括：

所述的动力马达100为涡轮马达，是在动力马达100的外壳A1001内部由内向外依次安装有芯轴A1006、涡轮转子1003和涡轮定子1002，芯轴A1006由轴承组扶正和止推，芯轴A1006上设置有连通涡轮间隙和下部常规钻具的导流通道。