[发明专利]一种将欠平衡钻井用泡沫密闭循环使用的方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种将欠平衡钻井用泡沫密闭循环使用的方法及设备，属于石油钻井领域。

背景技术

随着欠平衡钻井技术的发展，以泡沫作为循环介质的泡沫欠平衡钻井技术得到越来越广泛的应用。初期，泡沫欠平衡钻井中从井内返出的泡沫均是直接排放至排放池，不再重新利用。如此完成一口井钻井的泡沫用量非常大，造成泡沫钻井成本高，甚至是远远高于采用常规钻井方式钻井液的成本，限制了泡沫钻井技术的应用。并且，泡沫液本身、由泡沫携带上来的岩屑以及在欠平衡条件下从地层出来并进入泡沫的油气，如不经处理直接排放，将对环境造成污染，同时，泡沫中的油气也可能成为现场作业的安全隐患。

为降低泡沫欠平衡钻井泡沫的成本，国内一些油田也提出了一些可将泡沫循环使用的方法，其技术思路可概括为：先利用化学和/或物理的方法对井口返出泡沫进行破泡处理，使泡沫基本成为液相后再清除其中的岩屑，然后再使其进入雾化泵而实现对泡沫液的循环使用。该技术采用的破泡方式可分为化学方式和物理方式。化学方式主要通过改变泡沫液相的酸碱度来破泡和起泡，但该方式存在以下几个方面的问题：①酸碱的加入量不易精确控制；②泡沫液相在反复加入酸碱的情况下会产生惰性而不再起泡；③酸碱增加了泡沫的成本；④酸碱对钻井设备和储层有潜在的危害。物理方式主要通过离心、负压和改变泡沫温度等方法使泡沫破裂，但是，欠平衡钻井用泡沫液的发泡性能非常好，泡沫本身的稳定性、抗污染能力也比较好，加之作业时泡沫的返出量非常大，每小时可达上千方，因此，要在短时间内使大量的泡沫破裂比较困难，另外，该方式需要的设备繁多，工艺流程也比较复杂。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种将欠平衡钻井用泡沫密闭循环使用的方法及设备。

本发明所提供的方法采取的技术思路是：将返至井口的泡沫直接导入密闭循环系统，在密闭条件下清除其中的岩屑，然后利用泡沫增压系统对其进行增压，使其压力达到循环所需要的压力值，之后再使其进入入井管汇进入井筒循环使用，减少钻井泡沫用量，实现降低泡沫钻井成本的目的，与词同时，解决泡沫直接排放而造成的环境污染问题。

本发明所提供的方法工艺步骤如下：

(1)钻进过程中将泡沫基液及空气以一定混合比例从井口通过钻具注入井筒内；

(2)泡沫基液及空气混合形成的泡沫经过钻具、井底、环空后返至井口，返出井口的泡沫通过管线进入密闭除屑系统，进行自动清除岩屑；

(3)从密闭除屑系统出口流出的清洁的泡沫，通过管线进入泡沫增压系统，泡沫增压系统对其进行增压，使其满足建立循环所需要的压力值；

(4)经过增压后从泡沫增压系统出口流出的泡沫通过管线进入立管再次进入循环；

(5)随着井深的增加，可适当以常规泡沫钻井方式补充泡沫用量。

实现上述方法中所涉及的密闭除屑系统主要由排砂总成、支架、本体、进液管、割缝管、支撑管、电动机与变速总成、联接轴、刮泥板、出液管组成；本体是下端为锥形的圆筒，其上端与支撑管固定连接在一起，下端与排砂总成连接并相通，本体内腔座放有割缝管，割缝管上端与支撑管连接并相通，支撑管上端安装有电动机与变速总成，电动机与变速总成与联接轴相连。位于割缝管内腔的联接轴自上而下与若干组刮泥板连接，每组刮泥板均沿连接轴周向均匀分布；进液管与支撑管连接并相通，出液管与本体下端连接并相通，本体、进液管及出液管通过法兰方式安装在支架上；排砂总成上、下两端安装有控制阀；割缝管割缝为外大内小的梯形。

本发明所提供的方法无需对从井内返出的泡沫进行破泡，克服了泡沫稳定性好、物理和/或化学方法破泡困难的问题，同时，采用本发明泡沫再次入井前不需要重新进行发泡。本发明的实施实现了泡沫密闭循环应用，有效减少了钻井过程中泡沫的消耗量，同时，具有工艺简便、利于环保的特点。

附图说明

图1为本发明所提供的密闭除屑系统结构示意图

具体实施方式

本发明的具体实施例如下：

按照通常泡沫钻井安装好井口、地面装置，连接好管线，在喷管旋阀远离井口端连接三通，三通的直通出口连接常规泡沫入口。将旋转防喷器的侧出口与密闭除屑系统的进液管4相连接，密闭除屑系统的出液管10与泡沫增压系统入口相连。泡沫增压系统出口与前述三通的另一出口相连接，并且，在泡沫增压系统与三通之间安装单流阀，只允许泡沫沿泡沫增压系统向三通方向流动。在该单流阀之前还可以安装泡沫参数监控仪表等。