[发明专利]一种用于井底降压堵漏的钻井提速工具及方法

说明书

本发明提供了一种用于井底降压堵漏的钻井提速工具，包括：构造成具有中心流道的圆柱形的本体，其一端与钻柱连接，另一端与钻头连接；至少两个固定在所述本体的外周表面的扶正条；若干设置在相邻的所述扶正条之间的射流装置，所述射流装置构造成具有三通结构，其包括连通的喷射通道和射吸通道，以及与所述中心流道连通的射流通道；其中，所述钻井提速工具构造成能够使所述中心流道内的钻井液一部分从所述钻头喷出，另一部分从所述射流通道流入所述喷射通道，且从所述钻头喷出的钻井液的一部分部分通过所述射吸通道流入所述喷射通道，进而形成旋流喷射而进入井筒环空以降低井底压力同时封堵地层裂缝。本发明还提供了一种用于井底降压堵漏的方法。

技术领域

本发明属于能源开采技术领域，具体地涉及一种用于井底降压堵漏的钻井提速工具。本发明还涉及一种用于井底降压堵漏的方法。

背景技术

在钻井工程中，随着井深的增大，钻具的钻进速度逐渐下降。由于钻头破碎岩石生成的岩屑在井底液柱压力和地层孔隙流体压力差的作用下被压在原位，这导致钻头重复切削，阻碍了岩石新的破碎面暴露，从而形成了“压持效应”。由此，大大降低了钻头的破岩钻进效率。同时，随着井深的增大，井底液柱应压力增大，这提高了岩石的“塑性”，增大了破碎强度。由此，要求钻具的钻头需要具有更强的破碎强度。

现有技术中主要通过减小井底液柱压力，来达到减少“压持效应”、降低岩石破碎强度和地层漏失风险，提高钻井速度的目的。虽然采用欠平衡钻井技术可以大幅度提高机械钻速，减小地层伤害，但是该技术对设备能力要求高、投资大，且易出现井塌、井眼扩大等风险，该技术大规模应用的条件尚不成熟。

目前，在实际施工中，大多钻具通常采用射流泵钻头或者在钻头上增加一段降压工具的方式来实现降低井底压差的目的。然而，在裂缝发育的地层中钻井，常常会出现因钻井过程中的压力激动、待钻地层压力梯度预测不准确、实用钻井液密度高于地层压力而发生的钻井液漏失问题。钻井液漏失问题严重影响了井下作业的安全性能，且现有的承压堵漏技术耗时长，易出现后续作业再次漏失，严重制约了勘探开发提速提效的技术研究。此外，现有技术只能针对裂缝性地层单独实现井底降压，或者单独实现随钻堵漏。因此，亟需一种能够用于裂缝性地层且集井底降压功能和随钻堵漏功能于一体的钻井提速工具。

发明内容

针对至少一些如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于井底降压堵漏的钻井提速工具，其能够用于裂缝性地层，并且能够同时实现井底降压和随钻堵漏。通过该钻井提速工具能够是使钻井液在井底产生射吸效应，从而降低井底压力，有利于提高井底岩屑清洗效率，并能够有效提高钻具的机械钻速，大大提高了钻井效率。同时，该钻井提速工具能够防止地层漏失，其能够分离钻井液中的钻屑和固相颗粒，并将其挤入地层裂缝，从而实现井筒360°全面覆盖，有利于地层的封堵和泥饼的形成，减少了堵漏带来的非作业时间，显著提高了钻井效率。

本发明还提出了一种用于井底降压堵漏的方法，该方法使用如上所述的用于井底降压堵漏的钻井提速工具。

为此，根据本发明的第一方面，提供了一种用于井底降压堵漏的钻井提速工具，包括：构造成具有中心流道的圆柱形的本体，所述本体的一端与钻柱连接，另一端与钻头连接；至少两个固定在所述本体的外周表面且在周向上均匀间隔开分布的扶正条；若干设置在相邻的所述扶正条之间的射流装置，所述射流装置构造成具有三通结构，其包括相互连通而轴向贯穿所述本体的喷射通道和射吸通道，以及与所述本体的中心流道连通的射流通道；其中，所述钻井提速工具构造成能够使所述中心流道内的来自所述钻柱的钻井液的一部分从所述钻头喷出，另一部分从所述射流通道流入所述喷射通道，且从所述钻头喷出的钻井液的一部分能够通过所述射吸通道流入所述喷射通道，进而在所述喷射通道的作用下与从所述射流通道流入所述喷射通道的钻井液共同地形成旋流喷射，并进入井筒环空而对井底钻井液形成射吸效应，从而降低井底压力。

在一个优选的实施例中，所述射流通道的出口端构造成圆弧形流道，以使所述射流通道的出口与所述喷射通道的入口处于同一轴线。