CN1436913A - 气体欠平衡钻井装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种石油、天然气用钻井装置及方法，特别涉及一种气体欠平衡钻井装置及方法。它包括气源、连接气源与井内钻具的进气、排气管道及钻具，其特征是：它还包括在气源进气管道上连接的控制切换装置，用于检测控制气体的流量、压力，通过检测气体的流量、压力，进而控制阀开关动作；在放喷排污管线上连接有中途测试机构，用于在打开储层后，随钻评价储层；在井口进气管线上连接有短路机构，用于在出现意外情况时，通过及时切换，使管内剩余气体及时达到短路系统，预防发生地面爆炸事故；并始终预防放喷排污管线喷出口火焰的熄灭。
Description
所属技术领域：本发明属于一种石油、天然气用钻井装置及方法，特别涉及一种气体欠平衡钻井装置及方法。
背景技术：欠平衡钻井比负压钻井有诸多优点，如保护储层，准确评价地层，提高机械钻速等，一直被业内人事看好，但欠平衡钻井进展非常缓慢，曾采用过泡沫雾化钻井，其工艺复杂，效果不显著，未能得到进一步发展，后又采用气体雾化钻井，其方法如图1给出的工艺流程，气体经过压缩后，直接进入井内，采用空气钻井，结果空气钻井常发生井下爆炸。如采用氮气做气源，成本高，工艺复杂。而且采用附图一的工艺流程存在很大不可靠性和安全问题很难得到推广。
虽然也有采用天然气作为钻井介质进行钻井，但在天然气钻井过程中，接钻具时，钻具中的残余气体溢出，也会发生燃爆事故；当燃气排污出口在瞬间气量减少的时候会使燃烧口的火熄灭；发生天然气漂移井场引起火灾等隐患。
发明内容：本发明的目的是设计一种具有高安全性的气体欠平衡钻井装置和方法，以解决气体欠平衡钻井中存在的技术不可靠、安全性差的问题。
本发明的目的是这样实现的，设计一种气体欠平衡钻井装置及方法，它包括气源、连接气源与井内钻具的进气、排气管道及钻具，其特征是：它还包括在气源进气管道上连接的控制切换装置，用于检测控制气体的流量、压力，通过检测气体的流量、压力，进而控制阀开关动作；
在放喷排污管线上连接有中途测试机构，用于在打开储层后，随钻评价储层；
在井口进气管线上连接有短路机构，用于在出现意外情况时，通过及时切换，使管内剩余气体及时达到短路系统，预防发生地面爆炸事故；并始终预防放喷排污管线喷出口火焰的熄灭。
所述的控制切换装置是由连接的流量计、控制检测机构、阀开关、安全阀、气体压缩机、短路机构及雾化装置连接构成，流量计与控制电路电连接；在进气管线上连接有雾化装置和短路机构。
所述的雾化装置由泡沫雾化器、注液泵、配液罐串接构成。
所述的短路机构是傍接在井场进气管道上的管道及阀开关组成，管道的输出与放喷排污管线喷出口相通，将余气排出。
所述的中途测试机构，是在放喷排污管线上串接流量计、分离器、压力表构成。
所述的流量计在中途测试机构中可以是孔板流量仪。
所述的流量仪在控制检测机构中可以是电子流量计。
所述的气源可以是天然气、氮气还可以是柴油机尾气。
所述的气体欠平衡钻井装置及方法，来自气源的气体通过控制切换装置到达井筒，放喷排污管线将井内的气体及岩屑返出井外，从放喷排污管线喷出；放喷排污管线上有中途测试机构，在控制切换装置与放喷排污管线喷出口之间连接有短路机构，放喷排污管线喷出口有点火机构，在钻井过程中，有两种检测控制，一种是在钻井时的检测控制，检测井内和井外的压力、流量及时分析井内情况，提供设计注入气参数，分析气层是否到位，是否发生其它问题，如发现问题，控制切换装置及时关闭阀的开关，停止输气到井内；另一种是停钻检测，它包括关闭气源，打开短路机构，使管内剩余气体排出；然后进行中途测试，通过检测放喷排污管线上的中途测试机构的压力、流量和观测放喷排污管线喷出口的火焰，了解气层是否到位、气层的储气量是否发生其它问题。
本发明的优点是，
(1)、在控制切换装置内有阀开关、流量计、控制检测机构、压力表、气体压缩机、雾化装置等；该机构能够实现气源、压力、流量安全切换，并具有在接钻具时防止钻具内天然气泄露，发生爆炸燃烧事故的短路循环系统。在出现意外情况时，通过及时切换，使管内剩余气体及时达到短路机构，预防发生地面爆炸事故；并始终保持放喷排污管线喷出口火焰的燃烧，防止火焰熄灭，发生以外事故。
(2)、采用了中途测试机构，能够随时准确地评价储层产量。
(3)、该方法既可实现气体钻井，也可实现泡沫钻井和雾化钻井。
该钻井方法于2000年8月在陕242我国首例天然气欠平衡钻井中取得了圆满成功。
附图说明：下面结合实施例附图对本发明做进一步说明：
图1为已有技术工艺流程图；
图2是本发明实施例流程示意图；
图3是本发明实施例切换控制装置结构示意图；
图4是本发明实施例中途测试原理图。
图中，1、钻具；2、井筒；3、切换控制装置；4、气源；5、气体压缩机；6、放喷排污管线；7、短路机构；8、中途测试装置；9、流量仪：10、流量计；11、阀开关；12、控制检测机构；13、送气管道、14、点火装置；15、压力表；16、雾化装置；17、分离器；18、泡沫雾化器；19、注液泵；20、配液罐。
实施方案：如图2、图3、图4所示，来自气源4的气体通过控制切换装置3到达井筒2，控制切换装置3是由连接的流量计10、控制检测机构12、阀开关、安全阀、气体压缩机5、短路机构7及雾化装置16构成。
所述的雾化装置16由泡沫雾化。18、注液泵19、配液罐20串接构成。
所述的短路机构7是傍接在井场进气管道上的管道及阀开关组成，管道的输出与放喷排污管线喷出口相通，将余气排出，以便在出现意外情况时，通过及时切换，使管内剩余气体及时达到短路机构7，预防发生地面爆炸事故；并始终预防放喷排污管线喷出口火焰的熄灭。
来自井口的放喷排污管线6将井内的气体及岩屑返出井外，从放喷排污管线6喷出；在放喷排污管线6上有中途测试机构8，中途测试机构8用于在打开储层后，随钻评价储层；
所述的中途测试机构8是在放喷排污管线上并接流量计10、分离器17、压力表15构成，如图4所示，中途测试装置8用于在打开储层后，随钻评价储层的情况。
在放喷排污管线6的喷出口有点火机构14，确保排出口一直燃烧，以保证系统的安全性。
所述的流量计10在中途测试机构8中可以是孔板流量仪。
所述的流量仪9在控制检测机构12中可以是电子流量计。
所述的气源4可以是天然气、氮气还可以是柴油机尾气。
所述的气体压缩机5是为了当井下发生复杂情况(如岩屑携带出现问题、井内少量垮塌、出水等问题)时，使用气体压缩机5增大压力流量来完成井内的岩屑排携，当然气体压缩机5在工作时也需要控制压力，在没有发生如上问题时，也将关闭气体压缩机5的工作或关闭连接管线上的控制气体压缩机5气体的阀开关。
在本发明中，整个气体循环系统是密封的。
Claims (9)
1、气体欠平衡钻井装置及方法，它包括气源、连接气源与井内钻具的进气、排气管道及钻具，其特征是：它还包括在气源进气管道上连接的控制切换装置，用于检测控制气体的流量、压力，通过检测气体的流量、压力，进而控制阀开关动作；
在放喷排污管线上连接有中途测试机构，用于在打开储层后，随钻评价储层；
在井口进气管线上连接有短路机构，用于在出现意外情况时，通过及时切换，使管内剩余气体及时达到短路系统，预防发生地面爆炸事故；并始终预防放喷排污管线喷出口火焰的熄灭。
2、气体欠平衡钻井方法，其特征是：来自气源的气体通过控制切换装置到达井筒，放喷排污管线将井内的气体及岩屑返出井外，从放喷排污管线喷出；放喷排污管线上有中途测试机构，在控制切换装置与放喷排污管线喷出口之间连接有短路机构，放喷排污管线喷出口有点火机构；在钻井过程中，有两种检测控制，一种是在钻井时的检测控制，检测井内和井外的压力、流量及时分析井内情况，提供设计注入气参数，分析气层是否到位，是否发生其它问题，如发现问题，控制切换装置及时关闭阀开关，停止输气到井内；另一种是停钻检测，它包括关闭气源，打开短路机构，使管内剩余气体排出；然后进行中途测试，通过检测放喷排污管线上的中途测试机构的压力、流量和观测放喷排污管线喷出口的火焰，了解气层是否到位、气层的储气量及是否发生其它问题。
3、根据权利要求1所述的气体欠平衡钻井装置，其特征是：所述的短路机构是傍接在井场进气管道上的管道及阀开关组成，管道的输出与放喷排污管线喷出口相通，将余气排出。
4、根据权利要求1所述的气体欠平衡钻井装置，其特征是：所述的中途测试机构，是在放喷排污管线上串接流量计、分离器、压力表串接构成。
5、根据权利要求1所述的气体欠平衡钻井装置，其特征是：所述的流量计在中途测试机构中可以是孔板流量仪。
6、根据权利要求1所述的气体欠平衡钻井装置，其特征是：所述的流量仪在智能控制机构中可以是电子流量计。
7、根据权利要求1所述的气体欠平衡钻井装置，其特征是：所述的气源可以是天然气、氮气还可以是柴油机尾气。
8、根据权利要求1所述的气体欠平衡钻井装置，其特征是：所述的控制切换装置是由连接的流量计、控制检测机构、阀开关、安全阀、气体压缩机、短路机构及雾化装置连接构成，流量计与控制电路电连接；在进气管线上连接有雾化装置和短路机构。
9、根据权利要求1所述的气体欠平衡钻井装置，其特征是：所述的雾化装置由泡沫雾化器、注液泵、配液罐串接构成。
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