专利名称：可控负压边喷边钻的方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可控负压边喷边钻的方法及装置，具体地说是一种钻井施工工艺，属石油天然气勘探开发技术领域。
在现有的石油天然气勘探开发技术中，为防止井喷、并创造继续钻井和顺利完井的条件，采用的是在井口的套管头上部安装全封封井器、半封封井器、环形(万能)防喷器及井口大四通，同时采取提高泥浆密度、增大钻井液柱的压力来平衡地层流体压力，实现防止油气窜入的数量和流速过快的目的；泥浆循环系统是由泥浆泵将泥浆罐中的泥浆通过钻具注入井内，然后循环至地面泥浆槽，经节流管汇、振动筛，再回到泥浆罐，这种工艺存在如下缺陷(1)若井下地层流体压力高，油气随泥浆喷至井口时，只能关闭封井器、停止钻进，否则会发生井喷，影响安全生产；(2)若增加泥浆密度，则同时增加了钻井液液柱同地层流体压力之差，这样虽然可以防喷，但钻井液会浸入油气层，造成油气层的污染，甚至有可能将油气层堵死，另外，在增加泥浆密度的同时，会使钻井液的颗粒浓度增加，若泥浆循环不好，就会出现卡钻的现象；(3)在钻井过程中，若出现井漏问题，会造成大量的钻井液漏失。
本发明的目的是提供一种可防止油气层污染、减少钻井液漏失、又可提高钻进速度、防止由于井下压差引起卡钻的可控负压边喷边钻的方法及其装置。
本发明的目的是通过以下方法实现的在钻井时控制泥浆比重保持井下地层油气流体压力高于钻井液液柱给地层流体压力(负压钻井)，当油气随泥浆喷至井口时采用可旋转并同时密封的防喷器将井口封闭且不影响钻进，将随泥浆喷至井口的油气自井口四通引入除气装置除去气体，处理后的泥浆循环使用。
本发明的方法采用设备是由安装在井口套管头1上部的井口装置和地面设备组成，其中井口装置包括全封封井器2、半封封井器4、5、环形(万能)防喷器6及井口大四通3。地面设备包括节流管汇10、振动筛11、泥浆罐12、泥浆泵13和压井管汇及起连接作用的管道。在井口装置的上方安装一旋转防喷器7，旋转防喷器7的旁通上有控制阀8，井口大四通3的旁通控制阀9接至节流管汇10，节流管汇10经控制阀F7接至除气装置14、15、16，除气装置出口连接泥浆泵17，泥浆泵17出口连接振动筛11。
除气装置是由除气器14、15、16组成，除气器14与除气器15串联，除气器15与除气器16并联。
本发明的优点在于实行负压钻进，可防止钻井液对油气层的污染，又可提高钻进速度，防止卡钻及钻井液的漏失，从而降低了钻井成本，提高了综合效益；由于安装了旋转防喷器，可实现连续钻进，即边喷边钻，在钻进中喷至井口的泥浆导入体外循环除气装置，将泥浆中所含油气除去，保证安全生产。
图1为本发明井口装置安装示意图，图2为本发明地面部分工艺流程图。
下面结合附图对本发明做进一步说明在钻井时控制泥浆比重保持井下地层油气流体压力高于钻井液液柱给地层流体压力，既采用负压钻井的方法，当油气随泥浆喷至井口时采用可旋转并同时密封的旋转防喷器将井口封闭且不影响钻进，将随泥浆喷至井口的油气自井口四通引入除气装置除去气体，处理后的泥浆循环使用。
本发明的装置由安装在井口套管头1上部的井口装置和地面设备组成，其中井口装置包括全封封井器2、半封封井器4、5、环形(万能)防喷器6及井口大四通3，地面设备包括节流管汇10、振动筛11、泥浆罐12、泥浆泵13和压井管汇及起连接作用的管道，在井口装置的上方安装一旋转防喷器7，旋转防喷器7的旁通上有控制阀8，井口大四通3的旁通控制阀9接至节流管汇10，节流管汇10经控制阀F7接至除气装置14、15、16，除气装置出口连接泥浆泵17，泥浆泵17出口连接振动筛11。
除气装置是由除气器14、15、16组成，除气器14与除气器15串联，除气器15与除气器16并联。
本发明的井口装置是在套管头1的上部依次安装全封封井器2、井口大四通3、半封封井器4、5，万能(环形)封井器6和旋转防喷器7，旋转防喷器7可采用维廉姆斯7000型旋转防喷控制头。旋转防喷器7的旁通管由控制阀8控制，只有在需要放喷时，才开启放喷。大四通旁通管由控制阀9控制并接至节流管汇10，节流管汇10是由两个节流控制阀F1、控制阀F2、F3、F4组成，节流管汇10由管道径控制阀F5、F6、F7分别接至振动筛11、泥浆罐12和除气装置，除气装置是由三个除气器14、15、16和控制阀F8、F9、F10、F11组成的两极或三级除气装置，除气器14与除气器15串联，除气器15与除气器16并联，然后再经泥浆泵17和管道与振动筛11相连接，控制阀F9在不放喷的情况下处于关闭状态。
在钻井施工时，根据井下压力，调整泥浆密度，即调整钻井液液柱与井下地层流体压力之差，进行负压钻进，关闭旋转防喷器7的控制阀8，喷至井口的泥浆经井口大四通的旁通阀9进入节流管汇10，此时，若泥浆中不含气或含气量小，则关闭控制阀F7、F6和F5，将液流引至节流管汇10导入除气装置除气，除气装置中的除气器14、15、16对泥浆进行两极或三级除气，除过气的泥浆由泵17打到振动筛11，进入泥浆罐12，再由泵13打出，经压井管汇A打入井下泥浆循环系统。除气器14可采用气体泥浆分离器或离心式除气器，除气器15、16可用LECQ-4型离心真空式除气器。
权利要求
1.一种可控负压边喷边钻的石油钻井方法，其特征是a.在钻井时控制泥浆比重保持井下地层油气流体压力高于钻井液液柱给地层流体压力(负压钻井)；b.当油气随泥浆喷至井口时采用可旋转并同时密封的防喷器将井口封闭且不影响钻进；c.将随泥浆喷至井口的油气自井口四通引入除气装置除去气体，处理后的泥浆循环使用。
2.一种可控负压边喷边钻的石油钻井装置，由安装在井口套管头(1)上部的井口装置和地面设备组成，其中井口装置包括全封封井器(2)、半封封井器(4、5)、环形(万能)防喷器(6)及井口大四通(3)，地面设备包括节流管汇(10)、振动筛(11)、泥浆罐(12)、泥浆泵(13)和压井管汇及起连接作用的管道，其特征是a.在井口装置的上方安装一旋转防喷器(7)，旋转防喷器(7)的旁通上有控制阀(8)；b.井口大四通(3)的旁通控制阀(9)接至节流管汇(10)，节流管汇(10)经控制阀(F7)接至除气装置(14、15、16)，除气装置出口连接泥浆泵(17)，泥浆泵(17)出口连接振动筛(11)。
3.根据权利要求2所述的一种可控负压边喷边钻的石油钻井装置，其特征在于除气装置是由一个以上的除气器组成，除气器(14)与除气器(15)串联，除气器(15)与除气器(16)并联。
全文摘要
本发明涉及一种可控负压边喷边钻的方法及装置，在钻井时保持井下地层油气流体压力高于钻井液液柱给地层流体压力，井口采用可旋转并同时密封的防喷器将井口封闭，油气自井口四通引入除气装置除去气体，在井口上方安装一旋转防喷器7，其井口大四通3的旁通控制阀9接至节流管汇10，节流管汇10接至除气器14、15、16，除气器出口连接泥浆泵17，泥浆泵17出口连接振动筛11。由于安装了旋转防喷器及实行负压钻进，可防止钻井液对油气层的污染，防止卡钻及钻井液的漏失。
文档编号E21B7/00GK1155613SQ96100349
公开日1997年7月30日 申请日期1996年1月22日 优先权日1996年1月22日
发明者杜晓瑞, 杨春林, 陈光明, 黄光辉, 宁国玉 申请人:中原石油勘探局钻井总公司