[发明专利]用于地质勘探钻井的钻井系统

说明书

一种用于地质勘探钻井的钻井系统包括：钻井平台，开采部分和钻井液回流系统。开采部分包括：钻孔；钻杆；无隔水管水下防喷器，其设置在钻孔的井口处；和钻井液体积控制器，其设置在防喷器的顶部。无隔水管水下防喷器被构造为基于钻孔中的压力状态而允许或阻止钻孔中的钻井液进入到钻井液体积控制器。钻井液回流系统包括：双层管，其包括外层管和内层管，在外层管和内层管之间的环形空间；以及终端模块。该终端模块连接至双层管的下端且包括设置在环形空间和积控制器之间的第一管线；连接在内层管和环形空间之间的第二管线；以及连接在内层管和防喷器之间的第三管线。能够基于钻孔中的压力状态而打开或关闭第一管线、第二管线以及第三管线。

技术领域

本公开涉及一种用于深水和超深水地质勘探钻井的钻井系统，特别地涉及一种用于进行深海或超深海海底地质勘探的无隔水管钻井系统。

背景技术

超深水钻井通常由大型钻井平台和连接水下井到钻井平台的大口径隔水管系统组成。当前最先进的钻井平台设计在能够达到3600米水深进行钻井，当前钻井水深的世界记录是3402m(2016年)。隔水管具有多种功能：导管用于返回井内钻井液；刚性的节流和压井管线连接钻井平台和水下防喷器用于井控作用。

无隔水管和有隔水管钻井的主要区别是常规钻井使用隔水管。安装在浮动钻井船上的钻井液泵将钻井所需的钻井液通过钻杆泵入井中，钻井液通过隔水管返回到浮动钻井船上，其动力由同样的钻井液泵提供。

当前已经开发出达到1500米水深的无隔水管钻井技术，并应用于在安装防喷器之前的表层钻井。现有的水下钻井液泵系统具有局限性。在一种现有的无隔水管钻井技术中，通过在水下防喷器顶部安装一个旋转控制头来隔离海底海水与水下防喷器和井内钻井液的压力，创造一个封闭的无隔水管钻井液循环回路，还在测试中的泵系统的作业水深可达到2000米左右，这在更深水域使用有明显的限制。由于过长的管线内钻井液静水压力对井内安全控制稳定性产生极大影响。在浅水区域操作的无隔水管钻井系统，其井控管线通常使用独立的管线，穿过钻井船和防喷器间开放水体运行。在超深水钻井作业中，这样的高压井控管线在安全布放和操作上既不经济也不实用。为了控制井内钻井液和静水头，当前的基于该无隔水管钻井技术的浮式钻井船在没有使用隔水管就不会进行深水勘探钻井。

在另一种相关的无隔水管钻井技术中，在水下防喷器顶部不使用旋转头控制设备。浮式钻井船将钻井液泵入井中，钻井液和钻屑被安装在海底的钻井液泵泵回到钻井船上，该泵通过钻井液回流管连接到钻井船上。执行深水无隔水管钻井的限制是由当前变量泵技术限制。当水深超过1500-2000m时，变量泵无法将足够大容量和高比重的钻井液泵回钻井船。

因此，现有的无隔水管钻井技术都不适于在超过2000米以上的海床上进行作业。

发明内容

本公开的目的在于克服现有技术中的上述缺陷中的至少一种。

本公开提供一种用于地质勘探钻井的钻井系统，该钻井系统不包含隔水管，该系统对钻井平台没有尺寸限制和且对钻井水深没有限制，且钻井水深能够远远超过3600m，同时能够执行常规井控。