[发明专利]一种用干冰钻井液辅助破岩的钻井方法

摘要

一种用干冰钻井液辅助破岩的钻井方法，属于干热岩地热钻井施工技术领域，特别涉及一种运用颗粒状干冰作为钻井液，充分利用二氧化碳不同相态变化时吸热，冷却钻具，在钻头前部岩体产生温度梯度，岩体热破裂，致使岩体性质弱化，起到辅助破岩的作用。在干冰钻井液循环过程中，可充分发挥其功能：(1)冷却、润滑钻头；(2)辅助破岩；(3)携带岩屑；(4)维持井壁系统稳定性。同时在地面实现干冰钻井液循环利用。本发明可解决高温高压下钻井的难题，克服由于高温高压环境造成的钻具稳定性差、钻井液性能差、岩层可钻性差、钻孔稳定性差、钻井施工成本高等技术难题，有效解决了干热岩地热开发钻井施工的技术不足。

主权项

1.一种干冰钻井液辅助破岩的钻井方法，其特征在于将颗粒状干冰作为干热岩地热钻井施工用钻井液，干冰在高温高压的环境下吸收热量发生相态变化，达到冷却钻具目的，同时在钻头前部岩体产生温度梯度，致使岩体热破裂，岩体性质弱化，起到辅助破岩的作用，同时，干冰钻井液充分发挥其功能：(1)冷却、润滑钻头；(2)携带岩屑；(3)维持井壁系统稳定性；具体实施步骤为：(1)在地热异常区根据具体情况，确定钻井实施方案后进行准备工作，包括现场勘探、井孔定位、钻机就位；(2)安装干冰钻井液循环利用系统相关设备，并连通干冰钻井液输送管路(7)，干冰钻井液相关设备包括干冰钻井液高压注入泵(8)、颗粒状干冰制得装置(9)、CO2气体制冷换热器(10)、固气分离装置(11)、排气检测装置(20)；(3)进行干热岩钻井上部100-300m范围内的密封套管施工，从而保证超临界二氧化碳流体的密封，提供足够的流体压力维持井壁稳定；(4)根据钻井方案，进行钻井，钻进过程中，颗粒状干冰作为钻井液，经过钻杆(14)、钻铤(16)和钻头(18)内部通道到达井孔底部，经一系列钻井液功能后，携带岩屑由钻杆与井壁之间的环形空间返回地面，然后经过固气分离装置(11)、制冷换热器(10)，在颗粒状干冰制得装置(9)中重新生成干冰，再次被注入到井底，从而达到连续循环的目的；(5)在钻进过程中，应用排气检测装置（20）实时监测气体排量及携屑情况，并结合钻压、钻速、泵压、携岩屑的二氧化碳气体的各个参数，适时调整干冰钻井液注入量，有效保证破岩效率和携岩屑的能力，确保各工序有序进行；(6)按照钻井方案，依次循环进行，直至钻进目标层，钻井结束。