[发明专利]一种新型海底连续管钻机及钻井方法

说明书

本发明公开了钻井装备领域中一种新型海底连续管钻机及钻井方法。包含控制基站、管缆系统、集中阀座、固控系统、集成平台、连续管系统、动力钻具和井口装置。控制基站位于驳船，通过管缆系统为海底模块提供动力和信号；集中阀座向各执行和控制机构分线；固控系统位于海底，钻井液不需驳船储存和脐带缆输送；钻井液在海底净化，不需返至驳船；集成平台有气控浮沉、定向潜航和海底紧固功能，平台移动不受海床软泥层限制；连续管系统由注入头驱动连续管一趟钻直达目标地层，不需下套管、换钻头，钻深不受套管容量限制；动力钻具含钻头、永磁电机和锁定装置，永磁电机直驱钻头；锁定装置解锁后，动力钻具由绳索打捞回收，连续管则存留地层用作套管。

技术领域

本发明涉及钻井装备技术领域，具体涉及一种新型海底连续管钻机及钻井方法。

背景技术

钻井装备领域中，海底钻机目前主要用于海底地质调查与资源勘探，采用钻柱钻井实现岩心取样功能，往往因钻柱容量限制，使海底钻机钻深受限；常规海底连续管钻机可有效解决海底钻机钻深受限问题，但仍受限于套管容量，且在实际海底钻井应用中工艺复杂，可靠性不高，存在下套管；换钻头；钻井液净化；水下移动；钻具回收等问题。为解决常规海底钻机存在的以上技术问题，提出了一种新型海底连续管钻机及钻井方法。

发明内容

本发明公开了钻井装备技术领域一种新型海底连续管钻机及钻井方法。本发明包括控制基站、管缆系统、集中阀座、固控系统、集成平台、连续管系统、动力钻具和井口装置。

控制基站安装于驳船，通过脐带缆为海底连续管钻机海底模块提供气、电动力和控制信号。

管缆系统脐带缆连接集中阀座，经阀座分路后连接各执行和控制机构，其中固控缆为固控系统提供动力及信号；供浆管线为滚筒供给钻井液，钻井液经连续管进入动力钻具；钻井液返至井口后，经回浆管线返回固控系统；管缆系统随固控系统下放海底定位，由水下机器人进行快速连接；

集中阀座为密封结构，用于管缆系统为各执行机构和控制机构分线；

固控系统存储有钻井液和水泥，为整体密封系统，内含泥浆罐、泥浆泵、振动筛、除砂器、输送机等钻井液净化装备，用于储存净化钻井液并处理岩屑；钻井液不需驳船储存和脐带缆输送，仅在海底即可完成储存与净化，使驳船和脐带缆结构以及钻井工艺流程大为简化；

集成平台包括浮箱、行走装置和固定装置，承载并固定集中阀座、连续管系统；集成平台通过浮箱充放气控制浮沉，通过行走装置多向螺旋桨定向潜航，通过固定装置螺旋锥与海底紧固，集成平台移动不受海底软泥层限制；浮箱全密封，由脐带缆提供浮沉控制气源，并实时监测密封性能。

连续管系统包括滚筒、井架、注入头和连续管，均安装于集成平台，滚筒存储和释放连续管，设钻井液接口；井架安装于井口上方，固定并驱动注入头上下移动，以便回收动力钻具；

动力钻具包括钻头、永磁电机和锁定装置，永磁电机一端通过锁定装置与连续管连接，另一端直驱钻头钻进作业。作业完成，锁定装置解锁，永磁电机和钻头可采用绳索投捞回收，实现循环使用。

井口装置包含防喷器与井口基座，用于控压和钻井液导流。

优选地，所述固控系统存储有钻井液和水泥，钻井和固井时不再需要驳船储存和脐带缆输送，使驳船和脐带缆结构大为简化；

优选地，所述固控系统内含钻井液净化与岩屑处理装备，钻井液不需返至海面驳船，即可实现海底净化自循环，固控流程大为简化；

优选地，所述固控系统和集中阀座采用密封结构，实时监测密封性能；

优选地，所述集成平台设有浮箱，行走装置和固定装置，使集成平台移动不受海底软泥层限制，可实现气控浮沉，定向潜航，海底紧固；