[发明专利]一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统

权利要求书

1.一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统，所述系统应用于海洋天然气水合物产层或海底浅层钻井，其特征在于：包括领眼钻进系统和水合物搅吸系统；所述领眼钻进系统和水合物搅吸系统包括：连续油管、电缆线、空心电动多级离心泵、变径接头、双层钻杆、外套管、简易井口、套管防喷器、提升泵、转换接头、连接套管、空心电机、钻头、钻头水眼；所述转换接头由上阀体、下阀体、旋转阀体共同组成，下阀体内腔安装有空心电机，用于驱动旋转阀体开度；所述上阀体内腔与双层钻杆主通道连接形成主通路；所述连接套管上端连接外套管，与转换接头外壁形成环形通路；所述双层钻杆内腔牵引电缆线，在破岩和开采过程中传递电信号，控制转换接头起到不同作用；所述转换接头在领眼钻进过程中，上阀体与旋转阀体连接之间通路打开，海水从环形通路变道进入旋转阀体内腔，下阀体与旋转阀体侧壁通路关闭，海水由钻头底部钻头水眼流出，冲刷岩屑后经下阀体侧通孔流入环形通路，再经上阀体内腔进入主通路；所述转换接头在水合物搅吸过程中，上阀体与旋转阀体连接之间通路关闭，海水经环形通路从下阀体侧壁通孔流出，裹挟天然气水合物浆体再由下阀体与旋转阀体侧壁通路进入旋转阀体内腔，经上阀体内腔由主通道至母船；所述双层钻杆内腔安装提升泵，上端部与空心电动多级离心泵相连接；在钻采状态下，提升泵工作功率大于空心电动多级离心泵工作功率，形成负压环境；所述套管防喷器安装在套管外壁一端，在领眼钻进系统中，套管防喷器不工作，在开采天然气水合物浆体系统中，套管防喷器处于工作状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统，其特征在于:所述连续油管中牵引电缆线，信号通过电缆线传输，驱动空心电动多级离心泵、提升泵、空心电机；所述空心电动多级离心泵与双层钻杆之间设有变径接头。

3.根据权利要求1所述的一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统，其特征在于:所述电缆线通过传输信号控制钻头，从而进行破岩操作形成领眼，为后续钻进起到引导作用。

4.根据权利要求1所述的一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统，其特征在于:所述空心电动离心泵将海水泵入双层钻杆，配合转换接头镜像喷射，起到搅动天然气水合物浆体作用。

5.根据权利要求1所述的一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统，其特征在于:所述提升泵配合转换接头，将抽回的天然气水合物浆体送入主通道。

6.根据权利要求1所述的一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统，其特征在于:所述套管防喷器连接在套管外壁上，在水合物搅吸过程中，套管防喷器处于工作状态。

7.根据权利要求1至6任一项所述的一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统，其特征在于：包括以下步骤：

S1：连续油管牵引电缆线，电缆线传递信号控制钻头对埋藏天然气水合物矿藏的岩石进行破岩，并钻出一个领眼，辅助后续设备深入水合物层；

S2:通过电缆线驱动空心电动多级离心泵，将海水打压入双层钻杆环形通路，通过空心电机控制转换接头开度，海水经转换接头的旋转阀体内腔由钻头底部钻头水眼部位排出；

S3:从钻头水眼排出的海水冲刷井壁，裹挟钻井过程中产生的岩屑形成泥浆；电缆线驱动提升泵工作从而形成负压环境，使泥浆由下阀体侧壁通孔抽取至主通道，再由主通道输送至海面母船进行处理；

S4：在完成钻井工作后，下放套管并注水泥完成固井工作形成简易井口；

S5:在开采天然气水合物浆体过程中，电缆线驱动空心电动多级离心泵打压海水，通过空心电机控制转换接头开度，海水进入环形通路后由下阀体的侧壁通孔镜像喷射，可覆盖较大工作面积，此时套管防喷器处于工作状态；

S6:电缆线驱动提升泵工作形成负压环境，所产生的甲烷水合物浆体由下阀体侧壁通孔进入旋转阀体内腔，再由主通道输送至海面母船进行收集。