[发明专利]干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置和方法

说明书

本发明提供了一种干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置和方法，所述一键式循环切换装置包括第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线、第一控制阀、第二控制阀、第三控制阀、第四控制阀、第一调压阀、第二调压阀、循环介质入口、正循环接头、侧循环接头和泄压接头。所述干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换方法通过一键式循环切换装置来实现，且所述方法包括对干气体和雾化连续循环钻井的正循环过程、侧循环过程、正循环转侧循环过程、侧循环转正循环过程进行控制。本发明的有益效果可包括：提供一种干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置和方法，避免了因循环中断、压力波动大引起的井下复杂情况。

技术领域

本发明涉及石油钻井装置技术领域，具体地，涉及一种干气体和雾化连续循环钻井的一键式循环切换装置和方法。

背景技术

目前，在石油钻井接单根(立柱)或起下钻过程中，须停止钻井液的循环，将对井底产生负压力激动，可能造成井底压力低于地层孔隙压力而导致井涌、气侵、井壁坍塌和阻卡埋钻具等事故。而接单根(立柱)完后重新开泵，将引起正压力激动使得井底压力高于正常循环时的压力，甚至于超过地层破裂压力而造成压裂漏失和压差卡钻等问题，同时造成井身质量下降，给后续作业特别是下套管固井带来许多潜在困难。

而在干气体和雾化钻井过程中，气体快速冲刷，井壁不规则，大肚子井眼较多，中断循环后，岩屑快速沉降，将会引起埋钻具、卡钻等事故，特别是在沉砂较多地层，危害更大。在轻微出水地层，中段循环后，地层水聚集，浸泡井壁，严重可能引起井壁失稳，进而造成气体钻井失败。在深层井段雾化钻井，中段循环后，建立循环压力平稳时间较长，时效降低。

连续循环钻井技术打破这一传统方式，在接单根(立柱)、起下钻过程中，保持钻井介质连续循环，持续清洁井底，维持井底压力相对稳定，可避免因循环中断引发的一切井下复杂和事故。特别是在干气体和雾化钻井工艺情况下，保持循环介质连续循环，持续悬浮岩屑，避免了因沉砂沉降引起的埋钻具、卡钻等复杂事故，同时，这项工艺能有效延长沉砂较多、微量出水地层空气钻井进尺。

连续循环钻井技术主要采用连续循环系统和连续循环阀两种方式。其中，连续循环阀控制方式预先将连续循环阀配在单根(立柱)顶端，钻完上一个带有连续循环阀的单根(立柱)，连接侧循环管线至连续循环阀侧阀，进行侧向循环通道切换，待单根(立柱)接卸完毕后再进行正向倒换，实现了在起下钻、接单根(立柱)过程中循环介质不中断的钻井工艺。但在单根(立柱)接好后，水龙头、接入单根(立柱)水眼未充满循环介质，在侧向循环倒换正向循环时，需要一定时间去充满正向循环管线(水龙头、接入立柱)，才会达到压力平衡，最终结果会使得连续循环被中断，井底压力波动大，严重时，还会造成井下复杂；同理，在正向循环倒侧向循环时需要一定时间让侧向循环管线充满循环介质。

此外，现有的连续循环地面控制系统较为操作复杂，操作手柄与闸阀是一一对应关系，需要对工艺原理有一定理解专业人士进行操作。在现场实际使用过程中，常出现过因误操作而导致伤人、蹩压的事故，存在安全隐患。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够适用于干气体和雾化连续循环钻井且结构简单的一键式循环切换装置。本发明的另一目的在于提供一种适用于干气体和雾化连续循环钻井且操作简单、安全性高的一键式循环切换方法。