[发明专利]防沉系统、校核方法、校核系统及防止目标井沉降的系统

说明书

本发明涉及极地钻井技术领域，公开一种防沉系统、校核方法、校核系统及防止目标井沉降的系统。所述防沉系统包括：防沉装置，被固定安装在所述目标井的井口处，用于减小钻井装置对所述目标井的井口下方地层的压力，以维持井口稳定；以及至少一个套管，所述至少一个套管与所述防沉装置相连接，且所述至少一个套管中的每一者的上部分为第一隔热套管以及其下部分为第二隔热套管，用于对所述目标井中的流体的热量进行隔热，以通过减小所述目标井周围的冻土带的融化区域来防止该目标井下沉，其中所述第一隔热套管的传热系数小于所述第二隔热套管的传热系数。本发明不仅可有效地防止表层冻土融化所导致的井口下沉，还可实现对油管内流体的良好保温性。

技术领域

本发明涉及极地钻井技术领域，具体地，涉及一种防沉系统、用于防沉系统的校核方法与校核系统及防止目标井沉降的系统。

背景技术

随着油气资源的供应日趋紧张，人们逐渐将目光投入到极地的油气勘探开发当中来。北极地区海洋油气资源开发潜力巨大，根据2009年美国地质调查局的调查，北极地区的原油储量约120×10⁸m³(800亿桶)，天然气储量47×10¹⁴m³，分别占全球尚未开发石油和天然气储量的13％和30％。随着科学技术的不断发展，北极冰川不断消融，使北极油气开采变为可能，并逐渐成为油气勘探开发的热点。但北极地区恶劣的自然环境，尤其是低温环境给钻探带来了极大的挑战，传统的保温材料制作的保温装置保温效果差，难以满足极地钻井井筒保温的要求。井口下沉问题是极地钻井过程中遇到的另一个难题，具体地，在钻井过程中，钻井液随钻柱进入井底后获得地层能量随后从环空中返出。当上返至浅表层冻土带时，高温度的钻井液将热量传递给冻土，导致冻土内的冰融化成水；而溶化后的水的体积变小，由此导致储层强度以及套管侧阻力降低，从而在井口载荷及上覆岩层压力引起地层沉降，进而导致井口随之下沉。

发明内容

本发明的目的是提供一种防沉系统、用于防沉系统的校核方法与校核系统及防止目标井沉降的系统，其不仅可有效地防止表层冻土融化所导致的井口下沉，还可实现对油管内流体的良好保温性。

为了实现上述目的，本发明提供一种用于冻土带的目标井的防沉系统，所述防沉系统包括：防沉装置，被固定安装在所述目标井的井口处，用于减小钻井装置对所述目标井的井口下方地层的压力，以维持井口稳定；以及至少一个套管，所述至少一个套管与所述防沉装置相连接，且所述至少一个套管中的每一者的上部分为第一隔热套管以及其下部分为第二隔热套管，用于对所述目标井中的流体的热量进行隔热，以通过减小所述目标井周围的冻土带的融化区域来防止该目标井下沉，其中所述第一隔热套管的传热系数小于所述第二隔热套管的传热系数。

优选地，所述第一隔热套管的夹层为硅气凝胶。

优选地，所述硅气凝胶具有纳米级的多孔网络结构。

优选地，所述防沉系统包括：连接装置，用于将所述至少一个套管中的距所述目标井的井筒最近的套管的上端与所述防沉装置相连。

优选地，所述防沉装置为套筒式防沉装置。

优选地，所述套筒式防沉装置为桶形结构，该桶形结构的上端面的中央设置有对应于所述目标井的井口的开口，且该桶形结构的下端完全开口。

通过上述技术方案，本发明创造性地设计了套管的结构，使其上部分为隔热性较高的隔热套管以及下部分为隔热性较低的隔热套管，从而可有效地将钻井液或油管内产生的流体返回地层时原本可能散失的热量隔绝在井筒内，由此，一方面可防止浅表层冻土带的冰融化，另一方面可防止油管的流体的热量散失。因此，本发明不仅可有效地防止表层冻土融化所导致的井口下沉，还可实现对油管内流体的良好保温性。