[发明专利]一种深部高温井用欠压复合钻井装置及工艺

说明书

本发明公开了一种深部高温井用欠压复合钻井装置及工艺，地面钻探部包括钻机、钻井液降温系统和钻井液循环系统；井下钻具部包括钻杆、钻铤、动力组件、近钻头减压短节和钻头；近钻头减压短节具有环空通道；环空通道周向均匀开设有多条吸入流道；近钻头减压短节外侧壁周向开设有与吸入流道连通的混砂喉管；近钻头减压短节的外侧壁还开设有抽吸流道，抽吸流道与吸入流道和混砂喉管的节点连通。本发明旨在综合利用冲击、回转、热破裂三种方式共同作用破坏井底岩石，近钻头减压短节在近钻头位置的环空通道中产生局部负压，抽吸刚由聚能喷嘴喷出冲击井底后携带岩屑上返至地面的钻井液，降低井底正压差，降低压持效应。

技术领域

本发明涉及直井、定向井、水平井技术领域，更具体的说是涉及一种深部高温井用欠压复合钻井装置及工艺。

背景技术

在深部地球资源勘探开发过程中，钻探是获取地下实物资料、建立生产通道的最有效手段，但深部高温钻探面临岩石硬度大、破岩效率低、高温对钻井液和钻具产生不利影响、深部井底动力不足等难题，严重影响了勘探开发进展。目前常用的破岩方法是转盘回转钻进或螺杆钻具复合钻进，但随着孔深增加，钻具托压逐渐增强，转盘驱动传递到井底的动力不足，采用螺杆或涡轮钻具破岩过程中仅能提供回转动力，对于硬岩破岩效果不佳。

因此，如何提供一种降低压持效应、提高机械钻速、延长钻头寿命、增加单趟进尺的钻井装置及工艺，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种深部高温井用欠压复合钻井装置及工艺，旨在解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种深部高温井用欠压复合钻井装置，包括：

地面钻探部；所述地面钻探部包括钻机，通过循环管道与钻机连接的钻井液降温系统，所述循环管道上还串联安装有位于所述钻井液降温系统两侧的钻井液循环系统；

井下钻具部；所述井下钻具部包括钻杆，所述钻杆与所述钻机连接，且与所述循环管道连通；以及与所述钻杆依次连接的钻铤、动力组件、近钻头减压短节和钻头；所述动力组件用于提供钻探动力同时测量钻探参数；所述近钻头减压短节具有轴向与所述钻杆连通的环空通道；所述环空通道周向均匀开设有多条吸入流道；所述近钻头减压短节外侧壁周向开设有与所述吸入流道连通的混砂喉管；所述近钻头减压短节的外侧壁还开设有抽吸流道，所述抽吸流道与所述吸入流道和所述混砂喉管的节点连通；所述钻头前端具有聚能喷嘴，所述聚能喷嘴与所述环空通道连通。

通过上述技术方案，本发明提供的钻井装置旨在综合利用冲击、回转、热破裂三种方式共同作用破坏井底岩石，近钻头减压短节利用文丘里管效应或涡流抽吸原理在近钻头位置的环空通道中产生局部负压，抽吸刚由聚能喷嘴喷出至井底后携带岩屑上返至地面的钻井液，降低井底正压差，降低压持效应、提高机械钻速、延长钻头寿命、增加单趟进尺。

优选的，在上述一种深部高温井用欠压复合钻井装置中，所述吸入流道和混砂喉管一体连通，且由所述环空通道内壁向远离所述钻头的方向倾斜延伸；所述抽吸流道由所述近钻头减压短节的外侧壁向远离所述钻头的方向倾斜延伸。利用文丘里管效应或涡流抽吸原理在近钻头位置的环空通道中产生局部负压，抽吸刚由聚能喷嘴喷出携带岩屑的钻井液，降低井底正压差，降低压持效应。

优选的，在上述一种深部高温井用欠压复合钻井装置中，动力组件根据不同的井段采用不同的组合方式，具体的：

当进行直井段钻进时，所述钻杆底端依次连接钻铤和耐高温复合动力钻具，所述耐高温复合动力钻具与所述近钻头减压短节连接。

当进行定向段钻进时，所述钻杆底端依次连接钻铤或加重钻杆、耐高温MWD、耐高温复合动力钻具和近钻头测量短节，所述近钻头测量短节与所述近钻头减压短节连接。