[发明专利]一种深部高温井用欠压复合钻井装置及工艺

权利要求书

1.一种深部高温井用欠压复合钻井装置，其特征在于，包括：

地面钻探部(1)；所述地面钻探部(1)包括钻机(11)，通过循环管道(12)与所述钻机(11)连接的钻井液降温系统(13)，所述循环管道(12)上还串联安装有位于所述钻井液降温系统(13)两侧的钻井液循环系统(14)；

井下钻具部(2)；所述井下钻具部(2)包括钻杆(21)，所述钻杆(21)与所述钻机(11)连接，且与所述循环管道(12)连通；以及与所述钻杆(21)依次连接的钻铤(22)、动力组件(23)、近钻头减压短节(24)和钻头(25)；所述动力组件(23)用于提供钻头钻进所需动力同时测量钻探参数；所述近钻头减压短节(24)具有轴向与所述钻杆(21)连通的环空通道(241)；所述环空通道(241)周向均匀开设有多条吸入流道(242)；所述近钻头减压短节(24)外侧壁周向开设有与所述吸入流道(242)连通的混砂喉管(243)；所述近钻头减压短节(24)的外侧壁还开设有抽吸流道(244)，所述抽吸流道(244)与所述吸入流道(242)和所述混砂喉管(243)的节点连通；所述钻头(25)前端具有聚能喷嘴(251)，所述聚能喷嘴(251)与所述环空通道(241)连通。

2.根据权利要求1所述的一种深部高温井用欠压复合钻井装置，其特征在于，所述吸入流道(242)和所述混砂喉管(243)一体连通，且由所述环空通道(241)内壁向远离所述钻头(25)的方向倾斜延伸；所述抽吸流道(244)由所述近钻头减压短节(24)的外侧壁向远离所述钻头(25)的方向倾斜延伸。

3.根据权利要求1或2所述的一种深部高温井用欠压复合钻井装置，其特征在于，当进行直井段钻进时，所述动力组件(23)包括与所述钻杆(21)底端连接的耐高温复合动力钻具(231)，所述耐高温复合动力钻具(231)与所述近钻头减压短节(24)连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种深部高温井用欠压复合钻井装置，其特征在于，当进行定向段钻进时，所述动力组件(23)包括与所述钻杆(21)底端依次连接的耐高温MWD(232)、耐高温复合动力钻具(231)和近钻头测量短节(233)，所述近钻头测量短节(233)与所述近钻头减压短节(24)连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种深部高温井用欠压复合钻井装置，其特征在于，当进行水平段钻进时，所述动力组件(23)包括与所述钻杆(21)底端依次连接的附加钻杆(234)、耐高温MWD(232)、耐高温复合动力钻具(231)和近钻头测量短节(233)，所述近钻头测量短节(233)与所述近钻头减压短节(24)连接。

6.根据权利要求1所述的一种深部高温井用欠压复合钻井装置，其特征在于，所述钻井液降温系统(13)为利用轴流风机对喷淋的钻井液进行吹扫降温的风冷机构，或者为利用载冷剂与钻井液在对流换热器中进行非接触式换热降温的液冷机构。

7.根据权利要求1所述的一种深部高温井用欠压复合钻井装置，其特征在于，所述钻井液循环系统(14)包括振动筛、除砂器、除泥器、离心机、除气器和泥浆泵，用于建立钻井液地面循环，去除钻井液中的岩屑颗粒。

8.一种采用权利要求1-7任一项所述的深部高温井用欠压复合钻井装置的工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、下钻到底后开泵循环钻进，高压钻井液驱动动力组件(23)产生扭转与冲击，在钻压与周期性冲击力共同作用下，钻头(25)逐渐吃入地层岩石，在动力组件(23)扭矩作用下，钻头(25)旋转切削掉周向岩石；

S2、经过钻井液降温系统(13)冷却后的低温钻井液下行流经近钻头减压短节(24)，大部分钻井液继续下行流经钻头(25)的聚能喷嘴(251)后以高速射流形式冲击岩石，利用高温岩石与低温钻井液间温度差在岩体内产生的热应力与射流冲击力使岩石内部产生微裂纹，降低岩石强度，使岩石在扭转与冲击负荷作用下破碎；少量钻井液流过抽吸流道(244)后产生负压，经过吸入流道(242)将环空通道(241)中上返的钻井液吸入，降低钻头(25)处的井底压力，减弱压持效应。