CN101070755B - 一种基于双梯度的控制压力钻井装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于双梯度的控制压力钻井装置，其特征在于：它包括钻杆、随钻注入接头、井下安全阀、钻头；泥浆处理装置；中心控制系统，海面低密度流体流量控制装置；所述钻杆为双壁钻杆，与其对应，所述随钻注入接头为具有内、外管双壁钻杆段，所述内外管之间连接有定心肋骨，所述内外管两端分别通过螺纹与上下所述钻杆双层壁面连接成一体；在外管的周向壁面设置有3～4处直通的注入口，所述每个注入口上方的管壁内设置一压力调节控制装置，所述压力调节控制装置底面连接闸板驱动装置，所述闸板驱动装置末端连接一弧形闸板；所述注入口底部设置一向下延伸的通压孔，所述通压孔的末端径向穿通所述外管外壁。本发明可以用于海洋钻井也可以用于陆上钻井。

Description

一种基于双梯度的控制压力钻井装置

技术领域

本发明涉及一种控制压力钻井的方法及装置，特别是关于一种基于双梯度的控制压力钻井方法及装置。

背景技术

在常规深水钻井中，钻井船和海底井口用隔水管连接，钻井液通过钻杆向下流动，通过钻头，再向上流经钻杆和井眼之间的环空、已下入的套管段(导管段)、海底以上的隔水管，循环返回钻井船。在整个钻井回路中只有泥浆一种压力梯度。在超过500m的深水中钻井，采用隔水管系统的常规钻井将容易出现常规钻井装备和方法难以克服的技术难题，这包括：1、锚泊钻机本身必须承受锚泊系统的重量，给钻机稳定性增加了难度；2、隔水管除了承受自身重量，还承受严重的机械载荷，如海流恶劣的海况等，在这种情况下，防止隔水管脱扣是一个关键问题。为了避免船舶起伏时造成的任何松弛或者动态屈曲，起伏不定的轴向拉力应当保持为正值；3、海底泥线处高压和低温环境对钻井液性能影响而产生特殊的难题；4、海底的不稳定性、浅层水流动、天然气水合物对钻井可能引起的风险等；5、特别难于控制钻井液当量密度在泥浆密度窗口(地层孔隙压力和破裂压力间隙)，在浅水中，泥浆密度窗口(如图12所示，倾斜的阴影线)“开”得非常靠进水面，从而使得泥浆压力线(倾斜的虚线)保持在两个边界线之间，在很长的井段内可以使用单一泥浆比重钻井。而在深水中，泥浆窗口(如图13所示)向下平移，其“较小开口”使得将泥浆比重调整非常困难，特别是在泥线附近(图中“+”字阴影区和水平点划线之间的分界线)，这主要是由于隔水管中的泥浆柱造成的。狭窄的泥浆密度窗口对井身结构的质量和钻井作业造成了很大的影响：一方面复杂的套管程序(通常采用36″、20″、17″、13-5/8″、9-5/8″和7″套管)，对经济性造成了巨大的影响；另一方面和传统的浅水相比，由于在巨大的隔水管中流体流速非常缓慢，使得在深水钻井出现气泡比浅水中要迟的多；另外通过很长的压井管线压力损失很大，限制了压井循环的流速，使得井涌频繁而且控制非常困难。

为了解决以上问题，提出控制压力钻井技术(Managed Pressure Drilling，MPD)，MPD是一种适用的钻井程序，用于精确地控制整个井眼环空的压力剖面，目的在于确定井底压力范围，从而控制环空液面剖面。当前实现MPD的方法主要有：

(1)连续循环系统：在常规钻井操作中，在接单根的时候必须停泵，随着泵的不断停止和开启会产生很多问题。由谢非尔公司与BP公司、英国天然气公司、壳牌商业公司和道达尔公司合资开发的连续循环系统(Continuous CirculationSystem，CCS)，在接单根时保持连续循环，不需要停泵，可保持恒定的当量循环密度，这就使我们很容易地在孔隙压力与破裂压力窗口很窄的条件下钻进，而在此之前在这些地区钻进是困难的或用常规钻井技术是无法钻进的。连续循环系统还减少了卡钻事故。连续循环减轻了井眼的鼓胀效应并可避免油气意外侵入井眼的可能性。另外，携岩能力和钻屑清除能力也得到改善。

(2)当量循环密度降低工具：井眼压力控制是钻井过程中的关键环节。在常规钻井过程中，静态和动态流体压力是用来抑制地层压力并保持井眼稳定的。循环时过高的流体压力能导致破裂压力和孔隙压力之间的操作安全系数降低，严重的会丧失循环。为解决上述问题，研制出降低当量循环密度的工具。当工具工作时，能减轻下部裸眼段的当量钻井液循环密度，同时加重上部套管段的当量钻井液密度，保持井筒上部较高压力。

(3)压力泥浆帽钻井：当遇到严重的循环损失储层，或由于其它井的生产形成低的地层压力的衰竭地层，经常发生循环漏失，采用压力泥浆帽钻井技术。如果地层压力远远低于正常钻井的井眼压力，循环损失将十分严重，泥浆将会漏入衰竭地层。井眼中的静压力将会减少平衡衰竭地层的储层压力。此时，在未达到钻井液漏失层的地层井眼压力低于储层压力，将会导致气体进入井眼。井控的方法之一是以高于气体渗透速率的速率灌浆。压力泥浆帽钻井方法使用重的泥浆从环空泵送以防止气侵到达钻台。

(4)可控泥浆帽系统：可控泥浆帽系统与压力泥浆帽钻井类似，不过该系统是通过一个泥浆泵调节泥浆帽的水平面更好的控制井底压力。现在还在进行测试的一种新的钻井概念是可控泥浆帽系统。可控泥浆帽系统与压力泥浆帽钻井的区别是钻井环空泥浆帽的液面可通过泥浆泵调节，可更好的控制井底压力。

(5)双梯度钻井技术：双梯度钻井(也称双密度钻井、无隔水管钻井)是一种控制压力钻井技术。该技术的主要思想是：隔水管内充满海水(或去除隔水管的使用)，采用海底泵和小直径回流管线旁路回输钻井液。或在隔水管中注入低密度介质(空心微球、低密度流体、气体)，来降低隔水管环空内返回流体的密度，使之与海水相当，在整个钻井液返回回路中保持双密度钻井液体系，有效控制井眼环空压力、井底压力，克服深水钻井中遇到的问题，实现安全、经济的钻井。

上述各种技术方案中，连续循环系统并不能解决井眼地层孔隙压力和破裂压力间隙狭小的问题；当量循环密度降低工具使用效果并不明显；压力泥浆帽钻井和可控泥浆帽系统将浪费大量的钻井液，而且对地层条件有限制，双梯度比较好的解决问题，但成本较高。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种设备简单、费用低廉、性能良好，一种基于双梯度的控制压力钻井方法及装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种基于双梯度的控制压力钻井方法，其包括以下步骤：(1)通过井下随钻测量装置中的压力传感器测定井下压力数据，并通过管线传送到海面的中心控制系统；(2)海面的中心控制系统经过计算、分析和处理，将控制信号传送到海面低密度流体流量控制装置和井下随钻注入接头；(3)海面低密度流体流量控制装置控制低密度流体的流量和流速，通过双壁钻杆泵送到井下；(4)根据中心控制系统的流量指令，调节随钻注入接头注入口的大小，将随钻注入接头内、外管之间的低密度流体注入钻杆和井眼之间环空；(5)注入井眼环空的低密度流体将稀释从井底返回的钻井液，在井筒环空中形成至少两个不同的压力梯度，实现双梯度钻井；(6)从环空返回含低密度流体钻井液在海面通过钻井液处理装置，除去钻井液中的钻屑和废弃物，进行分离处理，重新循环利用。

当有低密度流体注入钻井液中，则混合钻井液的密度为：

${\mathrm{\ρ}}_r=\frac{(100-v)\×{\mathrm{\ρ}}_m+v\×{\mathrm{\ρ}}_s}{100}$

式中，ρ_r-钻井液密度，g/cm³；ρ_m-注入前钻井液的密度，g/cm³；ρ_s-低密度流体的密度，g/cm3；v-低密度流体的浓度(％)。该式为计算井眼环空压力所需钻井液密度计算提供依据。

在深水井，水深为H。海底到井底的尺寸为h(t)，则钻井的总深度D为：

D＝H+h(t)

根据的需要设置一个或多个注入点，这些注入点位置固定或随钻井的不断移动，井底压力P为：

(1)单注入点

P＝(D-l)ρ₀g+ρ₁gl

(2)双注入点

P＝(D-l₁-l₂)ρ₀g+ρ₁gl₁+ρ₂gl₂

由此可知，对多级多梯度钻井，井底压力P为：

$P=(D-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{l}_i){\mathrm{\ρ}}_{0}g+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{l}_i{\mathrm{\ρ}}_{i}g$

通过钻井基液低密度流体流量控制和井下随钻注入接头注入口调节两种方式控制井眼泥浆密度，进而控制井底压力。

一种基于双梯度的控制压力钻井装置，其特征在于：它包括由钻杆、随钻注入接头、井下安全阀、钻头组成的钻井装置；泥浆处理装置；中心控制系统，海面低密度流体流量控制装置；所述钻杆为双壁钻杆，与其对应，所述随钻注入接头为具有内、外管双壁钻杆段，所述内外管之间连接有定心肋骨，所述内外管两端分别通过螺纹与上下所述钻杆双层壁面连接成一体；在外管的周向壁面设置有3～4处直通的注入口，所述每个注入口上方的管壁内设置一压力调节控制装置，所述压力调节控制装置底面连接闸板驱动装置，所述闸板驱动装置末端连接一弧形闸板；所述注入口底部设置一向下延伸的通压孔，所述通压孔的末端径向穿通所述外管外壁。

每一所述闸板底部设置一承压板。

所述随钻注入接头为间隔设置在所述钻杆上的一个以上。

所述井下安全阀包括环形的阀体，设置在所述阀体内的阀芯，所述阀体上设置有若干泄压孔，所述阀芯上设置有若干钻井液流通孔，所述阀体与所述阀芯之间设置有一弹簧，所述弹簧被压缩时，所述阀芯上的钻井液流通孔连通所述上、下钻杆。

所述井下安全阀的阀体由阀头、阀座和连接所述阀头、阀座的阀杆组成，所述阀头顶部和阀座底部分别设置有连接所述钻杆的螺纹；所述阀头内设置有一圈凸环，所述阀芯的顶部位于所述凸环的底部，所述弹簧设置在所述阀芯顶部凸缘与所述阀座之间；所述钻井液流通孔设置在所述阀芯的末端。

所述井下安全阀的阀体由阀杆和连接在阀杆底部的阀座组成，所述阀杆顶端和阀座底端封闭设置由连接所述钻杆的螺纹；所述钻井液流通孔设置在所述阀芯的上部，所述阀杆内设置有一圈凸环，在所述凸环的上方设置一封闭所述阀芯上部钻井液流通孔的压环，所述压环的底部顶在一设置在所述凸环底部的弹簧固定块，所述弹簧点在所述弹簧固定座与所述阀座之间。

本发明方法具有以下优点：1、本发明的系统具有双梯度钻井和控制压力钻井的优点，能更好的匹配地层孔隙压力和破裂压力窗口，简化井身结构，减少套管下入层数，节省时间和建井成本。2、本发明设备所占空间少，特别是随钻注入接头，结构简单，通过设置在随钻注入接头外管内的闸板开启、提降的动作自动调节低密度流通的混合流量，不但效果好，操作和控制也相对简单。3、本发明方法可以有效的控制由于地层孔隙压力较大使油气进入泥浆引起的井喷等事故，使不同压力调节下，可以根据不同的海水层面保持相应的海水的压力梯度。4、本发明方法通过控制注入点以及注入量，使整个环空剖面的压力梯度呈线形变化，实现了井底的压力控制。5、本发明设置的井下安全阀可以阻止钻井液在钻杆内自由下落，有效地控制流经井下安全阀的钻井液压力，使发明装置使用更安全可靠。本发明方法可以用于陆上钻井也可以用于海洋钻井，尤其用于深水钻井将更有更好的经济优势。

附图说明

图1是本发明系统示意图(用于海洋钻井)

图2是本发明系统示意图(用于陆上钻井)

图3是本发明井下随钻注入接头结构示意图

图4是图4的A-A向截面图

图5是图4的B-B向截面图

图6是本发明控制压力钻井模型

图7是本发明井下安全阀结构示意图

图8是本发明井下安全阀的另一结构示意图

图9是本发明井下安全阀关闭状态示意图

图10是本发明井下安全阀开启状态示意图

图11是本发明海面钻井液处理装置示意图

图12是浅水井泥浆密度窗口

图13是深水井泥浆密度窗口

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明既可以用于海上钻井，也可以用于陆上钻井。深水钻井平台通常采用动态定位，并使用小直径隔水管1(例如13英寸)来连接钻井平台2上的钻井设备和海底井口的防喷器组，引导钻杆和其它钻井工具从钻井平台2到海底井口，并传导泥浆和钻屑从海底井口到钻井平台2。隔水管1由多个管段组成，各管段是带有联接器设备的特殊套管。隔水管1的底端连接在海底防喷器组上，连接处通常包括一个可旋转的柔性接头，以随着钻井平台2直接在海底井口上面移动。隔水管1的上端有个伸缩接头来补偿钻井平台2的升沉。伸缩接头通过靠近平台月池的隔水管张紧器滑轮上的管线来保护钻井平台2。钻井平台2上安装有钻井装置、泥浆处理装置和控制装置。钻井装置包括：钻杆3、随钻注入接头4、井下安全阀5和钻头6等；泥浆处理装置7包括：振动筛71、泥浆池72、输送泵73、水力旋流器74、离心分离机75和钻井液池8；控制装置包括：低密度流体流量控制装置9，中心控制系统10，双通道水龙头11，设置在随钻注入接头4处的传感器12和设置在井下安全阀5的传感器13，以及连接传感器12、13的缆线14、15等。

如图3～5所示，本发明的钻杆3是双壁钻杆，本发明的随钻注入接头4也是一具有内、外管41、42的双壁钻杆段，内、外管41、42之间连接有定心肋骨43，内、外管41、42两端分别通过常用的双壁钻杆标准的六方结构的公母接头插接(图中未示出)，与上下钻杆3的双层壁面连接成一体。在外管42的周向壁面设置有3～4处直通的注入口44，在每个注入口44上方的管壁内设置一压力控制模块45，压力控制模块45所受压力由海面设置的低密度流体流量控制装置9控制，压力控制模块45的底面连接一弹簧46，在弹簧46的末端连接一弧形闸板47；在注入口44的底部设置一向下延伸的通压孔48，通压孔48的末端径向穿通外管42外壁。为了使闸板47底部承压效果好，可以在闸板47底部设置一承压板49。

使用时，如图1所示，钻杆3中心和随钻注入接头4的内管41内流动的是密度较大的钻井液16，钻杆3双壁之间和随钻注入接头4的内、外管41、42之间的环空中流动的是低密度流体(钻井基液)17，从钻杆3最底部的返回的钻井液14是经过钻杆3与井眼或钻杆3与隔水管1之间的环空，返回钻井平台2。由于随钻注入接头4上的通压孔48是连通环空中的返回钻井液16，因此只要调节驱动闸板47的压力，就可以通过从通压孔48进入的钻井液16的压力顶开闸板47，使随钻注入接头4内、外管41、42之间的低密度流体17自动流入返回的钻井液16，从而形成随钻注入接头4底部的返回的钻井液16与随钻注入接头4上部的混合钻井液18两种不同的密度梯度。两种密度梯度的密度差可以通过低密度流体调节控制装置9对压力控制模块45施加作用力的大小进行调整，一经调定，闸板47就可以在弹簧的作用下自动上提、开启等。

本发明可以根据需要设置一个随钻注入接头4(如图6a所示)，或设置多个随钻注入接头4(如图6b、图6c所示)，形成多梯度压力钻井。

如图1、图7所示，本发明的井下安全阀5安装在钻头6上方，其作用是在海面停泵情况下阻止钻井液16在钻杆3内自由下落，控制流经井下安全阀5的钻井液16压力。井下安全阀5由阀头51、阀座52和阀杆53组成的一阀体，阀头51的上部和阀座52的下部分别设置有与钻杆3连接的螺纹。在阀头51内设置有一圈凸环54，在凸环54底部的阀杆53内插设一阀芯55，在阀芯55顶部的凸缘56底部和阀座52之间设置一弹簧57，在阀杆53的下部沿周向设置有几个泄压孔58，以调节弹簧57压缩或复位体积变化时，阀杆53与阀芯55之间的压力始终处于与阀杆53外部的压力相同，在阀芯55的末端沿周向设置了几个钻井液流通孔59。

当钻井平台上的泥浆泵14处于关闭状态时，作用在阀芯55上的钻井液16不足以克服弹簧57的预压力，井下安全阀5处于关闭状态，钻井液16不能自由下落。当泥浆泵工作，钻井液16的压力达到足够大时，便会压缩弹簧57推动阀芯55向下运动，使阀芯55上的钻井液流通孔59探出与阀座52之间的封闭区段，使井下安全阀5处于打开状态，钻井液16可以通过井下安全阀5进入下部钻杆。当井下安全阀5下部的压力大于上部压力时，被压缩的弹簧57便会带动阀芯55逐渐复位，直至使井下安全阀5完全关闭。当需要调节井下安全阀5上、下部压力时，可以通过更换弹簧57改变预紧力，进而改变井下安全阀5的打开压力。

上述井下安全阀5的结构还可以采取其它结构形式，如图8所示，阀杆53’连接在阀座52’上，阀杆53’的顶部和阀座52’的底部分别设置有与钻杆3连接的螺纹，阀杆53’内设置有一圈凸环54，在阀杆53’内设置有一阀芯55’，阀芯55’底部固定在阀座52上，在凸环54和阀芯55之间插设一压环56’，压环56’的底部顶在一弹簧固定块51’上，凸环54’上设置有若干通气孔，以使压环压缩弹簧固定块51’时，没有阻力。弹簧固定块51’底部与阀座52’之间设置有一弹簧57’，在阀杆53’的下部沿周向设置有几个泄压孔58’，在阀芯55’顶部沿周向设置有几个钻井液流通孔59’。

上述结构的井下安全阀5，如图9所示，当作用在阀芯55’上的钻井液不足以克服弹簧57’的预压力，压环56’便从周向堵住阀芯55’上的钻井液流通孔59’，使井下安全阀5处于关闭状态；如图10所示，当泥浆泵工作，钻井液的压力达到足够大时，钻井液便会驱动压环56’向下运动，使阀芯55’上的钻井液流通孔59’开启，钻井液可以从井下安全阀5通过，并经井下安全阀5下方的钻杆3通过钻头6，并如相应技术那样从钻头6返回到钻杆3与井眼14之间的环空。当井下安全阀5下部的压力大于上部压力时，被压缩的弹簧57’便会带动弹簧座51’向上运动，推动压环56’逐渐复位，直至使井下安全阀5完全关闭(如图9所示)。当需要调节井下安全阀5上、下部压力时，可以通过更换弹簧57改变预紧力，进而改变井下安全阀5的打开压力。

如图1、图11所示，从井眼环空返回含有低密度流体的钻井液18钻井平台2，需要经过泥浆处理装置7处理。含有低密度流体的钻井液18首先经过振动筛71进行固相处理，大直径的钻屑被分离出来，钻井液进入泥浆池72，重的小直径钻屑沉入池底；从泥浆池72流出的钻井液流通过输送泵73驱动高速进入水力旋流器74进行分离，低密度流体17和钻井液16由于密度和性能的差异，钻井液16通过底流口进入钻井液池8，低密度流体17和少量钻井液混合液体通过溢流口进入离心机75，进行二次分离，分离出的低密度流体17和钻井液16分别进入低密度流体流量控制装置9和泥浆池8，继续循环。

本发明的海面中心控制系统10为一计算机支持系统，海面中心控制系统10的输入为海底的压力传感器12、13返回的数据，计算机软件系统10根据钻井地质数据、环境数据、工程数据进行综合分析计算，优选调节模式和调节量。海面中心控制系统10为低密度流体流量控制装置9和井下随钻注入接头4提供控制信号，控制低密度流体向井下的注入总量和在某一接头处的注入量。

通过以上对本发明装置的描述，可以看到本发明一种基于双梯度的控制压力钻井方法，包括以下步骤：

(1)通过现有技术中的井下随钻测量装置中的压力传感器12，测定井下压力数据，并通过管线14传送到海面的中心控制系统10；

(2)海面中心控制系统10经过计算、分析和处理，将控制信号传送到低密度流体(可以是钻井基液或其它)流量控制装置9和井下随钻注入接头4，控制低密度流体向井下的注入总量和在某一接头处的注入量；

(3)海面低密度流体流量控制装置9控制低密度流体17的流量和流速，并通过双壁钻杆泵送到井下；钻井液16从钻井液池8进入双通道水龙头11，通过钻杆3进入井下，通过井下随钻注入接头4、井下安全阀5、钻头6到井底，并经过钻杆3与井眼和隔水管1之间的环空返回钻井平台2；

(4)返回的钻井液16流经连接在上、下钻杆3之间的随钻注入接头4时，随钻注入接头4根据中心控制系统10的流量指令，调节驱动闸板47的压力，调节注入口44的大小，将与双壁钻杆3连通的设置在随钻注入接头4内、外管41、42之间的低密度流体17注入钻杆3和井眼之间环空；

(5)注入井眼环空的低密度流体17将稀释从井底返回的钻井液16，形成混合钻井液18，混合钻井液18与返回钻井液16在环空中形成两个不同的压力梯度，实现双梯度钻井；

(6)从环空返回的含低密度流体17的混合钻井液18在海面通过钻井液处理处理装置7，除去其中的钻屑和废弃物，进行分离处理，重新循环利用。

上述方法实施例中，当有低密度流体17注入钻井液16中，则混合钻井液的密度变为：

${\mathrm{\ρ}}_r=\frac{(100-v)\×{\mathrm{\ρ}}_m+v\×{\mathrm{\ρ}}_s}{100}$

式中，ρ_r-钻井液密度，g/cm³；ρ_m-注入前钻井液的密度，g/cm³；ρ_s-低密度流体的密度，g/cm3；v-低密度流体的浓度(％)。

在深水井，水深为H。海底到井底的尺寸为h(t)，则钻井的总深度D为：

D＝H+h(t)

根据需要可以设置一个或多个注入点(如图6所示)，这些注入点位置固定或随钻井的不断移动，井底压力P为：

(1)单注入点

P＝(D-l)ρ₀g+ρ₁gl

(2)双注入点

P＝(D-l₁-l₂)ρ₀g+ρ₁gl₁+ρ₂gl₂

由此可知，对多级多梯度钻井，井底压力P为：

$P=(D-\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{l}_i){\mathrm{\ρ}}_{0}g+\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{l}_i{\mathrm{\ρ}}_{i}g$

本发明的压力公式为海面控制系统计算井底压力提供一个简单模型，为系统在整个回路注入点的注入量的控制提供计算依据。

Claims (6)

1.一种基于双梯度的控制压力钻井装置，其特征在于：它包括钻杆、随钻注入接头、井下安全阀、钻头；泥浆处理装置；中心控制系统，海面低密度流体流量控制装置；所述钻杆为双壁钻杆，与其对应，所述随钻注入接头为具有内、外管双壁钻杆段，所述内外管之间连接有定心肋骨，所述内外管两端分别通过螺纹与上下所述钻杆双层壁面连接成一体；在外管的周向壁面设置有3～4处直通的注入口，所述每个注入口上方的管壁内设置一压力调节控制装置，所述压力调节控制装置底面连接闸板驱动装置，所述闸板驱动装置末端连接一弧形闸板；所述注入口底部设置一向下延伸的通压孔，所述通压孔的末端径向穿通所述外管外壁。

2.如权利要求1所述的一种基于双梯度的控制压力钻井装置，其特征在于：每一所述闸板底部设置一承压板。

3.如权利要求1所述的一种基于双梯度的控制压力钻井装置，其特征在于：所述随钻注入接头为间隔设置在所述钻杆上的一个以上。

4.如权利要求1或2或3所述的一种基于双梯度的控制压力钻井装置，其特征在于：所述井下安全阀包括环形的阀体，设置在所述阀体内的阀芯，所述阀体上设置有若干泄压孔，所述阀芯上设置有若干钻井液流通孔，所述阀体与所述阀芯之间设置有一弹簧，所述弹簧被压缩时，所述阀芯上的钻井液流通孔连通所述上、下钻杆。

5.如权利要求4所述的一种基于双梯度的控制压力钻井装置，其特征在于：所述井下安全阀的阀体由阀头、阀座和连接所述阀头、阀座的阀杆组成，所述阀头的顶部和阀座的底部分别设置有连接所述钻杆的螺纹；所述阀头内设置有一圈凸环，所述阀芯的顶部位于所述凸环的底部，所述弹簧设置在所述阀芯顶部凸缘与所述阀座之间；所述钻井液流通孔设置在所述阀芯的末端。

6.如权利要求4所述的一种基于双梯度的控制压力钻井装置，其特征在于：所述井下安全阀的阀体由阀杆和连接在阀杆底部的阀座组成，所述阀杆顶端和阀座底端封闭设置由连接所述钻杆的螺纹；所述钻井液流通孔设置在所述阀芯的上部，所述阀杆内设置有一圈凸环，在所述凸环的上方设置一封闭所述阀芯上部钻井液流通孔的压环，所述压环的底部顶在一设置在所述凸环底部的弹簧固定块，所述弹簧顶在所述弹簧固定座与所述阀座之间。

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