[发明专利]一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统

说明书

本发明涉及一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统，属于天然气水合物和海底浅层油气钻探设备技术领域。所述双梯度钻井井下防喷器系统包括：领眼钻进系统和水合物搅吸系统；所述领眼钻进系统包括连续油管、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。本发明能够有效对海洋天然气水合物进行开采，提高开采成功率，是一种可靠性较高的工艺设备。

技术领域

本发明涉及天然气水合物钻探和海底浅层油气钻探技术领域，具体是一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统。

背景技术

21世纪，能源与环境是人们越来越关注的两大问题，随着我国环境问题的日益严重以及能源问题的日渐枯竭，降低能源消费，减少污染物的排放是重中之重。海底浅层油气和天然气水合物储备丰厚，分布广泛，高效清洁，商业开发前景广阔。地质勘测专家表示，中国天然气水合物和海底浅层油气储量丰厚，高于常规可用资源，具备成为未来清洁能源的条件。因此对于天然气水合物以及海底浅层油气的开采，对于未来能源具有重要的战略意义。天然气水合物虽然资源储量丰富，但是开采过程却面临很多问题。天然气水合物及海底浅层油气埋藏在海底，开采运输所需要的工程量大，成本高。如果开采方法不当，就可能导致天然气水合物大量气化，扩散至大气中，加速地球的气候变暖。常规天然气水合物和海底浅层油气的开采方式为：在天然气水合物储层直接采集海底固态天然气水合物，再将天然气水合物拖至浅水区进行控制性分解。这种方法进而演化为混合开采或矿物泥浆开采。该方法的具体步骤是：首先促使天然气水合物在海底原地分解为气液混合相，采集混有气、液、固体水合物的混合泥浆，然后将这种混合泥浆导入海面作业船或生产平台进行处理，促使天然气水合物彻底分解从而获取天然气水合物。基于以上分析，天然气水合物的开发成本高昂，因此迫切需要我们研发一种有效的开采天然气水合物的技术，以降低天然气水合物的开发成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于连续油管电驱动的双梯度钻井系统，以实现对天然气水合物安全、高效、可持续开发利用。

本发明的技术方案为：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、变径接头、电缆线、空心电动多级离心泵、双层钻杆、简易井口、套管防喷器、提升泵、外套管、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路进入旋转阀体内腔，经上阀体内腔由主通道收集至母船。

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；在工作状态下，提升泵功率大于空心电动多级离心泵功率，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。

所述连续油管中牵引电缆线，电缆线传输信号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；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。