[发明专利]冻土层钻井阻热防融装置

说明书

本发明涉及一种冻土层钻井阻热防融装置，属于钻井工具领域，其包括：连接在冻土层上的固定套管，以及设置在所述固定套管内的活动套管，所述活动套管的上端通过上部连接装置连接所述固定套管的上端，并且所述活动套管的下端通过下部连接装置连接所述固定套管的下端；其中，所述固定套管和所述活动套管之间形成密闭的环形空腔。本发明能够降低钻井热量对冻土层的传递，从而避免冻土层出现冻融的风险，满足冻土区域中深井钻井对套管隔热的要求。

技术领域

本发明涉及一种冻土层钻井阻热防融装置，属于钻井工具领域。

背景技术

随着石油勘探开发向极地和高寒地区迈进，超厚冻土层给石油钻井来了巨大的挑战，冻土层安全钻井技术亦受到广泛关注。冻土地层由于其压实和胶结性差，力学强度受温度影响大，钻井过程中极易因吸收热量而发生冻融，进而导致井壁失稳。

在冻土层钻进时可用低于0℃的特制钻井液保持冻土层在钻进过程中不发生坍塌；但随着深度和井温的增加，低温钻井液使用量增加，控制钻井液温度低于零度的成本也相应提高，为降低钻井成本，使用常温钻井液+冻土层隔热装置成为一种更好的选择。

常规钻井井身结构中使用的套管隔热性能较差，往往无法满足冻土层钻井对套管隔热性能的要求，尤其在目的井深较大或钻遇复杂情况时，因钻井时间较长，冻土层长时间吸收井底返出钻井液的热量，极易发生冻融，影响井壁稳定甚至出现井壁坍塌复杂，危害钻井安全。因此，有必要设计一种专门针对冻土层钻井的阻热防融装置，降低井筒钻井液热量向冻土层传递，保证冻土区域的钻井安全。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种冻土层钻井阻热防融装置，能够降低钻井热量对冻土层的传递，从而避免冻土层出现冻融的风险，满足冻土区域中深井钻井对套管隔热的要求。

发明提出了一种冻土层钻井阻热防融装置，包括：

连接在冻土层上的固定套管，以及

设置在所述固定套管内的活动套管，所述活动套管的上端通过上部连接装置连接所述固定套管的上端，并且所述活动套管的下端通过下部连接装置连接所述固定套管的下端；

其中，所述固定套管和所述活动套管之间形成密闭的环形空腔。

本发明的进一步改进在于，所述环形空腔内填充有低温流体。

本发明的进一步改进在于，所述环形空腔外部设置有低温流体贮存池，所述低温流体贮存池和所述环形空腔通过循环管线连接；

其中，所述循环管线连接有循环泵，所述低温流体通过所述循环管线和所述循环泵能够在所述贮存池和所述环形空腔内循环流动。

本发明的进一步改进在于，所述上部连接装置为套管头或环形片，所述上部连接装置上设置有若干循环孔，所述循环管线通过所述循环孔进入所述环形空腔内。

本发明的进一步改进在于，所述循环管线与所述循环孔之间设置有防磨垫片和隔热套，并且在所述环形腔内的循环管线固定在所述固定套管内壁上或固定在所述活动套管的外壁上。

本发明的进一步改进在于，所述循环管线为钢管或钢化玻璃管，其中，所述循环管线通过焊接或嵌接的方式固定在所述活动套管的外壁上或所述固定套管的内壁上。

本发明的进一步改进在于，所述固定套管为单层套管或多层套管，所述固定套管的外壁通过水泥环与冻土层固定相连。

本发明的进一步改进在于，所述所述活动套管为单层套管或多层套管，所述活动套管与所述固定套管之间可拆卸式连接。

本发明的进一步改进在于，所述固定套管和所述活动套管的外表面均设置有隔热涂层。

本发明的进一步改进在于，所述固定套管和所述活动套管均为钢材或钢化玻璃材质的套管，并且所述隔热涂层采用硅酸盐类或陶瓷微泡隔热保温涂料的材质。