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申请/专利权人：西南石油大学

摘要：本发明涉及一种复杂油藏地层双梯度钻完井一体化作业系统，该系统由地面系统以及井下工具组合构成，其中地面系统主要由高压泥浆泵组、井架、顶驱、双层管适配器、控压系统、泥浆循环系统、低密度介质计量罐组成；井下工具组合主要由双层钻杆、水力举升泵、井斜探管、随钻堵漏短接、涡轮钻具、旋转导向工具、钻头组成。本发明的有益效果是在钻进过程中可实现井底压力的准确监测与精细调控，随钻随堵可解决易漏地层中钻井液的恶性漏失；钻进过程中钻井液采用密闭式处理，在高含硫地层钻进中具有更高的安全性；堵漏完成后可对井筒实现控压固井，提高固井成功率及固井质量；利用较为简单的系统与装置组成即可完成钻完井一体化作业。

主权项：1.一种复杂油藏地层双梯度钻完井一体化作业系统，该系统包括地面系统及井下工具组合，其中地面系统包括井架18、顶驱19、双层管适配器20、井口防喷器23、固井水泥浆搅拌罐14、堵漏剂罐12、控压系统、泥浆循环系统、控压系统、低密度介质循环系统；泥浆循环系统由通过管道依次连接的密闭式振动筛10、泥浆池11、阀门Ⅳ16、高压泥浆泵组17构成；低密度介质循环系统由隔离液24、阀门Ⅲ3、辅助泵组4、低密度介质计量罐5组成；井下钻具组合包括双层钻杆22、桥式通道Ⅰ21、水力举升泵、电池短接28、井斜探管29、扶正器30、脉冲发生器总成31、随钻堵漏短接32、吸入短接33、涡轮钻具34、工作液控制单元35、偏执机构执行单元36、钻头37，其中水力举升泵由涡轮马达25、桥式通道Ⅱ26、涡轮泵27组成；桥式通道Ⅰ21安装在双层适配器20下部，桥式通道Ⅰ21下端连接双层钻杆22，双层钻杆22下部通过螺纹连接依次安装涡轮马达25、桥式通道Ⅱ26、涡轮泵27，其中桥式通道Ⅱ26通过螺纹连接安装在涡轮马达25与涡轮泵27之间，电池短接28、井斜探管29、扶正器30、脉冲发生器总成31依次连接安装在涡轮泵27下端组成随钻测量系统，随钻堵漏短接32、吸入短接33依次安装在脉冲发生器总成31下部，涡轮钻具34、工作液控制单元35、偏执机构执行单元36、钻头37依次连接安装于吸入短接33下部组成旋转导向系统，其特征在于，所述控压系统由阀门Ⅰ7、阀门Ⅱ1、可调式线性节流阀8、压力计2、流量计9、水力参数计算及优化控制系统6组成；其中水力参数计算及优化控制系统6能够采集可调式线性节流阀8、压力计2、流量计9的反馈信号，同时可调式线性节流阀8能够接收水力参数计算及优化控制系统6反馈的信号，进而实现可调式线性节流阀8开度的调节，所述复杂油藏地层双梯度钻完井一体化作业系统包括以下实施步骤：SⅠ、钻进堵漏过程：S101、采用常规钻井方式进行第一次开钻，钻至预定深度，下入表层套管，之后按常规工艺进行第一次固井；S102、安装井口防喷器23，其中低密度介质计量罐5通过软管与井口防喷器连接，低密度介质、隔离液24可通过井口防喷器23泵入井下；S103、控压钻进：顶驱19下部接入双层管适配器20、双层管适配器20下端连接组合完毕的井下工具组合，井下工具组合穿过井口防喷器23下入井筒内部，关闭阀门Ⅱ1，阀门Ⅲ3、开启阀门Ⅰ7；开启高压泥浆泵组17，钻井液从泥浆池11中经顶驱19进入双层管适配器20内层管，带压钻井液通过桥式通道Ⅰ21后由双层适配器20内层管转入双层管环空、环空中钻井液向下流动至涡轮马达25，在钻井液驱动下涡轮马达25开始旋转工作，钻井液经过桥式通道Ⅱ26后由双层管环空进入涡轮泵27内层通道，此后钻井液依次穿过电池短接28、井斜探管29、扶正器30内层通道、脉冲发生器总成31、随钻堵漏短接32内层通道，在带压钻井液作用下涡轮钻具34始旋转输出扭矩，工作液控制单元35、偏执机构执行单元36开始工作，钻井液经过钻头37端到达井底；S104、当井筒内钻井液达到预设高度，辅助泵组4通过井口防喷器23通道向井筒内注入定量隔离液24，隔离液24位于钻井液上部与钻井液不相融，同时通过井口防喷器23通道向井筒内注入低密度介质，并记录泵入流量，低密度介质位于隔离液24上端与隔离液24不相融，保证井筒内每处压力位于相应地层深度的地层压力与破裂压力之间，建立钻井液循环，开始钻进过程；S105、易漏地层钻进：当地面监测到井筒内液面异常下降时，表明已经钻至易漏地层，此时通过地面控制系统控制脉冲发生器总成31发出脉冲信号，随钻堵漏短接32接收信号后关闭轴向通道、流体无法向钻头端流出；S106、关闭阀门Ⅳ16、打开阀门Ⅴ15、降低高压泥浆泵组17泵入流量至水力举升泵启动流量之下，向井下泵入堵漏剂、堵漏剂经上部井下钻具组合流动至随钻堵漏短接32，从随钻堵漏短接32喷射通道喷出进入地层裂缝中进行堵漏；堵漏剂注入结束；S107、打开阀门Ⅳ16、关闭阀门Ⅴ15，同时随钻堵漏短接32接受脉冲信号后轴向通道打开、喷射通道关闭，钻井液可流向钻头端，钻头端继续保持继续钻进，逐渐增加高压泥浆泵组17泵入流量水力举升泵功率增大，由井底返出的钻井液大于泵入井底的钻井液，井筒内钻井液静液柱高度下降，由于较高密度的钻井液被排出，井筒内压力逐渐降低至地层压力，钻井液不再漏失，可恢复正常钻进；S108、高压地层钻进：当地面监测到井筒内液面异常上升时，表明已经发生井侵或溢流，此时减小高压泥浆泵组17流量，水力举升泵功率降低，泵入钻井液流量大于返出的钻井液流量，井筒内钻井液静液柱高度增加，同时通过水力参数计算及优化控制系统6减小可调式线性节流阀8开度增加井筒背压，井筒内压力逐渐升高至地层压力，地层流体不在浸入井筒，可恢复正常钻进；SⅡ、控压固井过程：S201、钻进阶段完成，取出双层钻杆22以及进行井下钻具组合，下入固井套管，同时关闭阀门Ⅳ16、阀门Ⅴ15、阀门Ⅲ3，开启阀门Ⅱ1、阀门Ⅵ13；S202、开启高压泥浆泵组17将水泥浆从固井水泥浆搅拌罐14中由顶驱19注入套管，井底钻井液开始从套管及井筒环空上返，经井口防喷器23、阀门Ⅱ1、可调式线性节流阀8流入密闭式振动筛10进行后处理，在固井水泥浆注入过程中，压力计2信号、流量计9信号、可调式线性节流阀8开度被反馈至水力参数计算及优化控制系统6，S203、由水力参数计算及优化控制系统6调控可调式线性节流阀8开度控制井筒内背压，同时改变高压泥浆泵组17功率改变水泥浆注入速率、注入量控制井筒内水泥浆压力，保证井筒内每处水泥浆压力位于相应地层深度的地层压力与破裂压力之间，替浆过程替换的低密度介质、隔离液24以及钻井液经过井口防喷器23、阀门Ⅱ1、可调式线性节流阀8、流量计9、振动筛10，进入泥浆池11进行后处理；S204、控压固井后，重复S103、S104、SⅡ开始下一阶段钻井过程。

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百度查询： 西南石油大学 一种复杂油藏地层双梯度钻完井一体化作业系统及方法