恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系统.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202020623156.6 (22)申请日 2020.04.23 (73)专利权人 中石化石油工程技术服务有限公 司 地址 212000 江苏省镇江市润州区天桥路 22号 专利权人 中石化华东石油工程有限公司 (72)发明人 林卫东曹华庆陈安明高长斌 (74)专利代理机构 南京苏科专利代理有限责任 公司 32102 代理人 任利国 (51)Int.Cl. E21B 47/022(2012.01) E21B 43/34(2006.01) E21B 33/04(2006.01) E。

2、21B 41/00(2006.01) (54)实用新型名称 恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系统 (57)摘要 本实用新型涉及一种恶性井漏条件下的井 眼轨迹恢复系统， 钻头上方设有MWD， 沿井口装置 的轴线设有双壁钻杆， 双壁钻杆的内管上端与水 龙头相连； 双壁钻杆的外管上端通过气盒子与注 气装置相连； 双壁钻杆的下端连接有气液混合 器， 其外周壁上均匀分布有多个与双壁钻杆夹层 相通的排气口， 单壁钻杆的上端旋接在气液混合 器的中心孔下方； 井口设有井口外排管， 井口外 排管与节流管汇的入口相连， 节流管汇出口与液 气分离器的入口相连， 液气分离器的出口管道与 振动筛的入口相连， 振动筛的钻井液。

3、出口与循环 罐的入口相连， 循环罐出口与钻井液泵的入口相 连， 钻井液泵的出口通过水龙带与水龙头的入口 相连。 该系统可以使MWD恢复对井眼轨迹的监控 功能。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 211950478 U 2020.11.17 CN 211950478 U 1.一种恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系统， 包括连接在单壁钻杆下端且位于裸眼底 部的钻头， 钻头上方设有无线随钻测斜仪， 裸眼上部至井口设有套管， 套管上端连接在井口 装置下方， 其特征在于： 沿井口装置的轴线设有双壁钻杆， 双壁钻杆的内管上端与水龙头相 连； 双壁钻杆的外管上端与气盒子相连， 所述气盒子的侧壁入口与注。

4、气装置相连； 双壁钻杆 的下端连接有气液混合器， 气液混合器的外周壁上均匀分布有多个混合器排气口， 各混合 器排气口的内端口分别与双壁钻杆的夹层空间相通， 单壁钻杆的上端旋接在气液混合器的 中心孔下方； 井口还设有穿越井口装置的井口外排管， 井口外排管通过连接管道与节流管 汇的入口相连， 节流管汇的出口与液气分离器的入口相连， 液气分离器的出口管道与振动 筛的入口相连， 振动筛的钻井液出口与循环罐的入口相连， 循环罐的出口与钻井液泵的入 口相连， 钻井液泵的出口通过水龙带与所述水龙头的入口相连。 2.根据权利要求1所述的恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系统， 其特征在于： 所述双壁 钻杆包括共轴线。

5、的内管和外管， 内管的上部设有向外伸出的内管凸圈， 所述内管凸圈的外 缘嵌于外管的内台阶上， 内管凸圈的上部设有卡簧， 所述卡簧嵌于外管的卡簧槽中， 所述内 管凸圈的圆周上均匀分布有多个沿轴向贯通的内管凸圈通孔。 3.根据权利要求1所述的恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系统， 其特征在于： 所述双壁 钻杆的外管上端设有锥形母螺纹， 所述双壁钻杆的外管下端设有锥形公螺纹； 所述双壁钻 杆的内管上端设有内管外密封槽， 所述双壁钻杆的内管下端设有内管承插口， 所述内管承 插口的内径大于内管中心孔的直径。 4.根据权利要求1或2或3所述的恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系统， 其特征在于： 所 述气液混合器的。

6、上端面设有向下延伸的环形通气槽， 各混合器排气口的内端口分别与环形 通气槽相通。 权利要求书 1/1 页 2 CN 211950478 U 2 恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系统 技术领域 0001 本实用新型涉及一种钻井系统， 特别涉及一种恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系 统， 属于井眼作业系统技术领域。 背景技术 0002 MWD （无线随钻测量） 是定向井井眼轨迹控制中一种常用的无线传输的井下测量系 统， 主要用于测量井斜角、 方位角、 工具面角等参数， 利用脉冲通过钻柱中的泥浆 （液体） 将 数据传送到地面。 定向钻井中一旦发生失返， 钻柱内液相将不再连续， 测量数据将不能上传 地面， 此。

7、时钻井处于 “盲打” 阶段。 应对这种情况， 国内外最常用的就是电磁波无线随钻系统 监控井眼轨迹， 但受井深、 套管下入深度、 地层岩性等影响较大， 一般井深超过2000米就不 再有效。 0003 京津冀地区的中深岩溶地热井的井深通常为2500-3500米， 不适用电磁波无线随 钻系统来监控井眼轨迹， 中深岩溶地热井的热储层极易发生恶性井漏， 为保证出水量甲方 一般禁止堵漏作业， 如果热储层岩性稳定， 那么强钻就是首选的技术方案。 问题是大多数地 热井是定向井， 强钻过程中失返会导致MWD没有信号， 无法获取井斜、 方位、 工具面的数据， 从而造成井眼轨迹控制失效。 这时强钻往往变成了 “盲打。

8、” 。 强钻所配备的简洁钻具组合不 足以克服地层自然造斜率， 常常不知不觉中井眼井斜呈无限大趋势， 此时井下摩阻增大导 致事故发生。 实用新型内容 0004 本实用新型的目的在于， 克服现有技术中存在的问题， 提供一种恶性井漏条件下 的井眼轨迹恢复系统， 可以先建立有限循环再形成钻杆内连续液相， 使传统MWD仪器获得信 号解码， 恢复对井眼轨迹的监控功能。 0005 为解决以上技术问题， 本实用新型的一种恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系统， 包括连接在单壁钻杆下端且位于裸眼底部的钻头， 钻头上方设有无线随钻测斜仪， 裸眼上 部至井口设有套管， 套管上端连接在井口装置下方， 沿井口装置的轴线设有双。

9、壁钻杆， 双壁 钻杆的内管上端与水龙头相连； 双壁钻杆的外管上端与气盒子相连， 所述气盒子的侧壁入 口与注气装置相连； 双壁钻杆的下端连接有气液混合器， 气液混合器的外周壁上均匀分布 有多个混合器排气口， 各混合器排气口的内端口分别与双壁钻杆的夹层空间相通， 单壁钻 杆的上端旋接在气液混合器的中心孔下方； 井口还设有穿越井口装置的井口外排管， 井口 外排管通过连接管道与节流管汇的入口相连， 节流管汇的出口与液气分离器的入口相连， 液气分离器的出口管道与振动筛的入口相连， 振动筛的钻井液出口与循环罐的入口相连， 循环罐的出口与钻井液泵的入口相连， 钻井液泵的出口通过水龙带与所述水龙头的入口相 连。

10、。 0006 相对于现有技术， 本实用新型取得了以下有益效果： 压缩空气通过气盒子进入双 壁钻杆内管与外管之间的环状间隙中， 沿双壁钻杆的环状夹层下行至气液混合器后， 从混 说明书 1/4 页 3 CN 211950478 U 3 合器排气口进入套管环空， 这时压气膨胀， 液气混合， 形成一种密度小于液体密度的液气混 合物， 由于气体不断进入钻井液， 降低环空当量密度， 产生气举作用， 使得环空中液气混合 物与钻杆内的钻井液之间产生压差， 从而将液气混合物以较高的速度从井口外排管带出， 先建立起气液混合器至井口的有限循环； 流出井口的钻井液经节流管汇进入液气分离器进 行分离， 气体从液气分离器。

11、的顶部溢出， 钻井液进入振动筛筛分， 清洁的钻井液进入循环罐 暂存并进一步沉淀， 由钻井液泵将钻井液抽出， 并通过水龙带送入水龙头， 沿双壁钻杆的中 心孔下行， 越过气液混合器的中心孔进入单壁钻杆的中心孔， 在钻杆内的钻井液与环空气 举段压差作用下， 钻井液从钻头的喷嘴喷出， 冲刷井底的岩屑后， 沿环空上行， 如此钻杆内 形成连续液相， 使无线随钻测斜仪即MWD可以获得信号解码， 恢复对井眼轨迹的监控功能。 本系统不受井深限制， 气举后MWD信号传输正常， 上传数据解码后准确清晰； 可以强钻中定 时定点气举使用MWD测斜， 监测井眼轨迹。 发现井斜超标也可以长时间气举调整工具面， 控 制井眼轨。

12、迹， 彻底消除失返井井眼轨迹失控的巨大风险。 0007 作为本实用新型的改进， 所述双壁钻杆包括共轴线的内管和外管， 内管的上部设 有向外伸出的内管凸圈， 所述内管凸圈的外缘嵌于外管的内台阶上， 内管凸圈的上部设有 卡簧， 所述卡簧嵌于外管的卡簧槽中， 所述内管凸圈的圆周上均匀分布有多个沿轴向贯通 的内管凸圈通孔。 外管的内台阶与卡簧实现内管的轴向定位， 内管凸圈的外缘与外管内壁 的配合实现内管的径向定位， 确保内管可靠悬吊在外管中且两者共轴线， 多个内管凸圈通 孔可以保证压缩空气顺利下行进入内管与外管之间的环状夹层中。 0008 作为本实用新型的进一步改进， 所述双壁钻杆的外管上端设有锥形母。

13、螺纹， 所述 双壁钻杆的外管下端设有锥形公螺纹； 所述双壁钻杆的内管上端设有内管外密封槽， 所述 双壁钻杆的内管下端设有内管承插口， 所述内管承插口的内径大于内管中心孔的直径。 外 管通过螺纹与上下部件连接并承担双壁钻杆及其下方的载荷， 内管外密封槽中嵌有密封圈 与上方插入的管接头实现密封， 下方的管接头插入内管承插口中， 且内管承插口的内台阶 处设有密封垫实现密封。 0009 作为本实用新型的进一步改进， 所述气液混合器的上端面设有向下延伸的环形通 气槽， 各混合器排气口的内端口分别环形通气槽相通。 来自双壁钻杆的环状夹层的压缩空 气先进入气液混合器的环形通气槽中， 然后转向从各混合器排气口。

14、均匀向外喷出， 确保套 管环空的气举比较均匀。 附图说明 0010 图1为本实用新型恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系统的流程图。 0011 图2为图1中井眼部位的结构示意图。 0012 图3为图2中双壁钻杆的结构示意图。 0013 图中： 1.井口装置； 2.套管； 3.注气装置； 4.水龙带； 5.水龙头； 6.气盒子； 7.双壁钻 杆； 7a.外管； 7a1.锥形母螺纹； 7a2.锥形公螺纹； 7b.内管； 7b1.内管中心孔； 7b2.内管外密 封槽； 7b3.内管凸圈； 7b4.内管凸圈通孔； 7b5.内管承插口； 7c.卡簧； 7d.环状夹层； 8.气液 混合器； 9.单壁钻杆； 10。

15、.无线随钻测斜仪； 11.钻头； 12.井口外排管； 13.连接管道； 14.节流 管汇； 15.液气分离器； 16.振动筛； 17.循环罐； 18.钻井液泵。 说明书 2/4 页 4 CN 211950478 U 4 具体实施方式 0014 如图1至图3所示， 本实用新型恶性井漏条件下的井眼轨迹恢复系统包括连接在单 臂钻杆9下端且位于裸眼底部的钻头11， 钻头11上方设有无线随钻测斜仪10， 裸眼上部至井 口设有套管2， 套管2上端连接在井口装置1下方， 沿井口装置1的轴线设有双壁钻杆7， 双壁 钻杆7的内管7b上端与水龙头5相连； 双壁钻杆的外管7a上端与气盒子6相连， 气盒子6的侧 壁入。

16、口与注气装置3相连； 双壁钻杆7的下端连接有气液混合器8， 气液混合器8的外周壁上 均匀分布有多个混合器排气口， 各混合器排气口的内端口分别与双壁钻杆7的夹层空间相 通， 单臂钻杆9的上端旋接在气液混合器8的中心孔下方； 井口还设有穿越井口装置1的井口 外排管12， 井口外排管12通过连接管道13与节流管汇14的入口相连， 节流管汇14的出口与 液气分离器15的入口相连， 液气分离器15的出口管道与振动筛16的入口相连， 振动筛16的 钻井液出口与循环罐17的入口相连， 循环罐17的出口与钻井液泵18的入口相连， 钻井液泵 18的出口通过水龙带4与水龙头5的入口相连。 0015 压缩空气通过气。

17、盒子6进入双壁钻杆内管7b与外管7a之间的环状间隙中， 沿双壁 钻杆7的环状夹层7d下行至气液混合器8后， 从混合器排气口进入套管2环空， 这时压气膨 胀， 液气混合， 形成一种密度小于液体密度的液气混合物， 由于气体不断进入钻井液， 降低 环空当量密度， 产生气举作用， 使得环空中液气混合物与钻杆内的钻井液之间产生压差， 从 而将液气混合物以较高的速度从井口外排管12带出， 先建立起气液混合器8至井口的有限 循环； 流出井口的钻井液经节流管汇14进入液气分离器15进行分离， 气体从液气分离器15 的顶部溢出， 钻井液进入振动筛16筛分， 清洁的钻井液进入循环罐17暂存并进一步沉淀， 由 钻井。

18、液泵18将钻井液抽出， 并通过水龙带4送入水龙头5， 沿双壁钻杆7的中心孔下行， 越过 气液混合器8的中心孔进入单壁钻杆9的中心孔， 在钻杆内的钻井液与环空气举段压差作用 下， 钻井液从钻头11的喷嘴喷出， 冲刷井底的岩屑后， 沿环空上行， 如此钻杆内形成连续液 相， 使无线随钻测斜仪10即MWD可以获得信号解码， 恢复对井眼轨迹的监控功能。 0016 双壁钻杆7包括共轴线的内管7b和外管7a， 内管7b的上部设有向外伸出的内管凸 圈7b3， 内管凸圈7b3的外缘嵌于外管7a的内台阶上， 内管凸圈7b3的上部设有卡簧7c， 卡簧 7c嵌于外管7a的卡簧7c槽中， 内管凸圈7b3的圆周上均匀分布。

19、有多个沿轴向贯通的内管凸 圈通孔7b4。 外管7a的内台阶与卡簧7c实现内管7b的轴向定位， 内管凸圈7b3的外缘与外管 7a内壁的配合实现内管7b的径向定位， 确保内管7b可靠悬吊在外管7a中且两者共轴线， 多 个内管凸圈通孔7b4可以保证压缩空气顺利下行进入内管7b与外管7a之间的环状夹层7d 中。 0017 双壁钻杆7的外管7a上端设有锥形母螺纹7a1， 双壁钻杆7的外管7a下端设有锥形 公螺纹7a2， 外管7a通过螺纹与上下部件连接并承担双壁钻杆7及其下方的载荷。 0018 双壁钻杆7的内管7b上端设有内管外密封槽7b2， 双壁钻杆7的内管7b下端设有内 管承插口7b5， 内管承插口7。

20、b5的内径大于内管中心孔7b1的直径。 内管外密封槽7b2中嵌有 密封圈与上方插入的管接头实现密封， 下方的管接头插入内管承插口7b5中， 且内管承插口 7b5的内台阶处设有密封垫实现密封。 0019 气液混合器8的上端面设有向下延伸的环形通气槽， 各混合器排气口的内端口分 别环形通气槽相通。 来自双壁钻杆7的环状夹层7d的压缩空气先进入气液混合器8的环形通 气槽中， 然后转向从各混合器排气口均匀向外喷出， 确保套管2环空的气举比较均匀。 说明书 3/4 页 5 CN 211950478 U 5 0020 本系统不受井深限制， 气举后MWD信号传输正常， 上传数据解码后准确清晰； 可以 强钻中。

21、定时定点气举使用MWD测斜， 监测井眼轨迹。 发现井斜超标也可以长时间气举调整工 具面， 控制井眼轨迹， 彻底消除失返井井眼轨迹失控的巨大风险。 0021 以上所述仅为本实用新型之较佳可行实施例而已， 非因此局限本实用新型的专利 保护范围。 除上述实施例外， 本实用新型还可以有其他实施方式。 凡采用等同替换或等效变 换形成的技术方案， 均落在本实用新型要求的保护范围内。 本实用新型未经描述的技术特 征可以通过或采用现有技术实现， 在此不再赘述。 说明书 4/4 页 6 CN 211950478 U 6 图1 说明书附图 1/3 页 7 CN 211950478 U 7 图2 说明书附图 2/3 页 8 CN 211950478 U 8 图3 说明书附图 3/3 页 9 CN 211950478 U 9 。