阅读说明：本技术 一种多梯度隔水管充气-注空心球钻井方法及装置 (Multi-gradient marine riser gas-filling-hollow ball-injecting well drilling method and device ) 是由 敬俊 祝效华 汤历平 王成涛 于 2019-10-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多梯度隔水管充气-注空心球钻井方法及装置,主要由水龙头、泥浆泵,钻井平台,注空心球管道,注气管道,空心球集中装置,海水排除管道,附属注入管道,井内喷嘴,套管,钻头,防喷器,隔水管和钻柱组成；通过设置在隔水管和井筒内的多个不同位置的气体-空心球注入孔,实现多点注入,使得气体或空心球与钻井液混合更加均匀,保证钻井施工安全进行降低事故发生概率。(The invention discloses a multi-gradient riser gas-filling-hollow ball-filling drilling method and a multi-gradient riser gas-filling-hollow ball-filling drilling device, which mainly comprise a water tap, a slurry pump, a drilling platform, a hollow ball-filling pipeline, a gas-filling pipeline, a hollow ball concentrator, a seawater discharge pipeline, an auxiliary injection pipeline, an in-well nozzle, a casing pipe, a drill bit, a blowout preventer, a riser and a drill column; the gas-hollow ball injection holes arranged at different positions in the marine riser and the shaft realize multi-point injection, so that the gas or hollow ball and the drilling fluid are mixed more uniformly, and the accident probability is reduced by ensuring the safety of drilling construction.)

一种多梯度隔水管充气-注空心球钻井方法及装置

技术领域

本发明涉及一种石油钻井装置，特别是一种多梯度隔水管充气-注空心球钻井方法及装置，属于机械工程或油气工程技术领域。

背景技术

海洋覆盖着地球3/4的面积，蕴藏着极为丰富的油气资源。墨西哥湾、北海、北非、巴西以及南中国海域，都是开发海洋石油资源的重要活动场所。随着科学技术的进步和人类对海洋石油资源认知水平的不断提高，海上石油勘探开发已从常规水深(小于500m)向深水(500m～1500m)和超深水(大于1500m)发展，深水油气田的开发正在成为世界石油工业的主要增长点和世界科技创新的热点。而目前深海钻井主要存在的问题是很难控制井底钻井压力介于岩层孔隙压力和破裂压力之间，根据这一情况，上世纪90年代，国外的许多石油公司开发和使用了双梯度钻井技术以解决这一世界难题。

当前业界实现双梯度钻井的方法主要分为无隔水管钻井、海底泵举升钻井液和双密度钻井三类。其中海底泵举升钻井液方法中使用的海底泵类型和驱动动力可以分为三种，即海水驱动隔膜泵、电力驱动离心泵、电潜泵。双密度钻井按照注入流体的不同又分为：注空心球、注气和注低密度流体3种方法。在海底泵举升钻井液钻井中可以使用隔水管，也可以不使用隔水管。而双密度钻井方法需要隔水管，无需使用海底泵，大大地减少海底装置的数量。另外根据需要，以上方法可联合使用。

发明内容

本发明的目的是为我国深海石油钻井提供一种实现双梯度钻井的方法及装置，用于解决深海钻井安全密度窗口窄的问题。

本发明所采用的技术方案是：

一种多梯度隔水管充气-注空心球钻井方法及装置，主要由水龙头，泥浆泵，钻井平台，注空心球管道，注气管道，空心球集中装置，海水排除管道，附属注入管道，井内喷嘴，套管、钻头，防喷器，隔水管和钻柱组成；其特征在于，所述空心球和气体通过注空心球管道和注气管道分别运送至位于海底泥线的空心球集中装置，当空心球到达空心球集中装置处时和空心球输送液分离(空心球输送液多为海水)，并通过高压气体注入隔水管的环空内；在井内设置有附属注入管道，气体和空心球可以通过附属注入管道到达井内，并在一定间距内设置一个井内喷嘴，可以通过调节井内喷嘴从而改变不同井深的注气量，从而实现调控不同井深的钻井液密度以满足钻井需求；注入环空的空心球和气体在钻井液的作用下最终返回钻井平台，然后从钻井液中分离出来，再次循环使用。

与现有技术相比，本发明专利具的有益效果是：(1)通过设置多个点位的注气-空心球孔，保证气体或空心球与钻井液混合均匀，降低钻井事故发生的概率；(2)可以注入空心球和气体两种低密度介质来调节钻井液密度，在多个注入点位的作用下保证压力调控更加精确。

附图说明

图1是发明一种多梯度隔水管充气-注空心球钻井方法及装置结构示意图。

图中：1.水龙头，2.泥浆泵，3.钻井平台，4.注空心球管道，5.注气管道，6.空心球集中装置，7.海水排除管道，8.附属注入管道，9.井内喷嘴，10.套管，11.钻头，12.防喷器，13.隔水管，14.钻柱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种多梯度隔水管充气-注空心球钻井方法及装置，主要由水龙头1、泥浆泵2、钻井平台3、注空心球管道4、注气管道5、空心球集中装置6、海水排除管道7、附属注入管道8、井内喷嘴9、套管10、钻头11、防喷器12、隔水管13、和钻柱14、组成；其特征在于，所述空心球和气体通过注空心球管道4和注气管道5分别运送至位于海底泥线的空心球集中装置6，当空心球到达空心球集中装置6处时和空心球输送液分离(空心球输送液多为海水)，并通过高压气体注入隔水管13的环空内；在井内设置有附属注入管道8，气体和空心球可以通过附属注入管道8到达井内，并在一定间距内设置一个井内喷嘴9，可以通过调节井内喷嘴9从而改变不同井深的注气量，从而实现调控不同井深的钻井液密度以满足钻井需求；注入环空的空心球和气体在钻井液的作用下最终返回钻井平台，然后从钻井液中分离出来，再次循环使用。

以上所述具体实施方式用于说明本专利而非限制本专利的范围，任何本领域的技术人员在不脱离本专利的构思和原则前提下所作出的等同变化与修改，均属于本专利系统的保护范围。