[发明专利]一种基于轴向斜喷抽吸助排的井口安全作业系统

说明书

本发明提供了一种基于轴向斜喷抽吸助排的井口安全作业系统，所述井口安全作业系统包括排砂管线、轴向斜喷抽吸助排机构、点火装置、注气单元和第一注气管汇，轴向斜喷抽吸助排机构将井口与排砂管线连接；注气单元产生惰性气体；第一注气管汇将注气单元产生的惰性气体提供至轴向斜喷抽吸助排机构以形成负压抽吸作用；点火装置设置在排砂管线出口端并能够将从排砂管线排出的可燃气体点燃。本发明能够实现双通道抽吸、注气可调控的注氮气抽吸方法，消除了在地层出少量天然气条件下进行“起下钻、更换胶芯”等敞井作业时天然气溢出井口的安全风险，显著提升现场作业安全性，利于气体钻井提速优势发挥，适用于反循环钻井领域。

技术领域

本发明涉及钻井(钻探)工程技术装备领域，具体来讲，涉及一种采用惰性气体(例如，氮气)抽吸井口可燃气体的安全作业系统，可用于石油天然气钻井技术领域，也适用于反循环钻井领域。

背景技术

通常，气体钻井技术具有提速、治漏及保护储层等优势，近年来在川渝、新疆、青海等油气区块得到了广泛应用，同比常规钻井提速3倍以上。难钻性差的含气层段采用气体钻井提速愈发普遍，一旦钻遇地层出少量天然气时(≤10000m³/d)，循环介质转换为惰性气体氮气以避免井下燃爆事故发生，但常常因为缺少环形防喷器、钻具尺寸大无法通过旋转控制头总成等原因，在起下钻、更换胶芯等敞井作业时，存在天然气可能溢出井口，带来了较大安全隐患。

现阶段没有解决地层出少量天然气条件下进行“起下钻、更换胶芯”等敞井作业时天然气溢出井口这一难题的有效措施，当前主要通过开启钻台上下防爆排风扇吹散可能溢出的天然气，防止其聚集。此处理方法存在诸多不足：①属被动控制措施，不能从根本上阻止天然气溢出井口，而仅能通过排风扇吹散可能溢出的天然气；②尽管防爆排风扇能够吹散溢出天然气，避免聚集，但钻台、井口操作人员仍需直接面对可能溢出的天然气，存在较大安全隐患，尤其进行敲击作业；③因无法确保现场作业安全，在钻遇地层出少量天然气时(≤10000m³/d)，常常被迫提前终止气体钻井作业，不利于提速优势发挥。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

例如，本发明的一个目的在于提供一种能够对石油天然气钻井或钻探井口所形成的可燃气体进行安全处理的装置。本发明的另一目的在于解决地层出少量天然气条件下气体钻井敞井作业时的安全难题，以提高含气层段气体钻井敞井作业安全性，延长气体钻井进尺，从而利于气体钻井提速优势发挥，甚至于填补地层出少量天然气时气体钻井敞井作业安全工艺措施的空白。