[发明专利]一种适用于极地冰盖钻进的装置及方法

权利要求书

1.一种适用于极地冰盖钻进的装置，其特征在于：包括井下钻具、监测系统、高强内衬缆连续管柱、井口密封、井口压力表、连续管柱卷扬机、钻井液油水分离器、泥浆泵、钻井液管汇、钻井液储蓄罐和主机系统；

所述井下钻具顶部设置所述监测系统，所述监测系统连接所述高强内衬缆连续管柱的一端；所述井下钻具包括钻头、井下电机、反扭定向装置和可控加热短节，所述井下电机通过减速机驱动所述钻头工作，所述反扭定向装置为所述井下钻具提供反力以及当井孔偏斜时进行纠斜，所述可控加热短节用于防止所述井下钻具与井壁发生冻结粘连；

所述高强内衬缆连续管柱的另一端穿过设置于井口的所述井口密封后绕过所述连续管柱卷扬机并连接所述钻井液油水分离器的一端，所述钻井液油水分离器的另一端通过所述钻井液管汇连接所述钻井液储蓄罐，所述钻井液储蓄罐还通过管路连接所述泥浆泵的一端，所述泥浆泵的另一端通过管路与钻井的内部通道连通；

或，所述高强内衬缆连续管柱的另一端穿过设置于井口的所述井口密封后绕过所述连续管柱卷扬机并连接所述泥浆泵的一端，所述泥浆泵的另一端通过所述钻井液管汇连接所述钻井液储蓄罐，所述钻井液储蓄罐还通过管路连接所述钻井液油水分离器的一端，所述钻井液油水分离器的另一端通过管路与钻井的内部通道连通；

所述高强内衬缆连续管柱包括管体和线缆，所述管体的内通道穿设所述线缆的同时还为钻井液的循环通道，所述线缆为所述井下钻具、监测系统提供电力和信号传输；所述井口压力表用于检测井内压力，所述主机系统用于接收井下监测数据，并实时调整钻进参数；

所述可控加热短节包括下短节、中短节和上短节，所述下短节设置于所述钻头与所述井下电机之间，所述中短节设置于所述井下电机与所述监测系统之间，所述监测系统的顶部设置所述反扭定向装置，所述上短节设置于所述反扭定向装置的顶部；

所述井口压力表安装于所述井口密封上；

所述监测系统与所述高强内衬缆连续管柱通过连接器连接；

所述连续管柱卷扬机由电机驱动，用于带动所述高强内衬缆连续管柱收放所述井下监测系统和所述井下钻具。

2.根据权利要求1所述的适用于极地冰盖钻进的装置，其特征在于：所述钻头为钻进钻头或取心钻头。

3.一种应用权利要求1-2任一项所述适用于极地冰盖钻进的装置进行的适用于极地冰盖钻进的方法，其特征在于：包括全面钻进工作和取心钻进工作；

所述全面钻进工作采用钻井液反循环工艺，钻井液从高强内衬缆连续管柱与井壁之间的环隙进入孔底，从所述高强内衬缆连续管柱内部流出，由于所述高强内衬缆连续管柱的内径小于所述高强内衬缆连续管柱与井壁之间的环隙，使上返流速增大，能够快速高效携带孔底冰屑，防止反复研磨，提高钻进效率；同时监测系统向主机系统实时提供井内数据，能够及时作出调整，当井斜超出设计范围时，可根据井眼偏斜方向启动反扭定向装置，进行纠斜钻进；

所述取心钻进工作采用钻井液正循环工艺，与反循环不同之处在于钻井液的流向和钻井液的流量，在泥浆泵的作用下，钻井液由高强内衬缆连续管柱与井壁之间的环隙通过井口密封上的出口由管路流入钻井油水分离器，并由高强内衬缆连续管柱再流回高强内衬缆连续管柱与井壁之间的环隙，泥浆泵能够实现变频调节，以满足不同工艺的需求。