專利名稱：全井反循環打撈工藝及配套裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種應用于石油鉆探技術領域中，是一種打撈井底落物的工藝方法，特別是涉及一種打撈井底小件落物，如鉆頭牙輪、牙掌、軸承、鉗牙、螺母等，是一種利用壓縮空氣為動力，建立全井反循環系統，使井底落物，被反循環的鉆井液抽汲到鉆桿內的工藝，以及為完成該打撈工藝所使用配套設備組合方案。該方法依靠鉆井液反循環完全清除井下落物，解決鉆井產中打撈落物難題，是一種具有實用性和進步性的新方案，適應于鉆井打撈作業中廣泛推廣應用。
本發明
背景技術：
在石油開鉆井過程中，井下落物事故時常發生。落物在數千米井底，影響鉆頭切削不能繼續鉆進，甚至引起更嚴重的鉆井事故。長期以來，工程技術人員為打撈井底落物采用了許多技術方案，設計多種打撈工具。如中國專利申請號為01262090的井下多用打撈工具、申請號為96206131鉆井用磁力打撈器、申請號為99241985強制反循環打撈器等。這些種打撈工具在打撈井下落物中起到較好作用。但是這些打撈工具設計復雜，主要是依靠井下工具將落物打撈上來。打撈能力差，效率低，工具易失效，造成打撈失敗。比如工具的水眼堵塞，會造成憋泵事故。
本
發明內容
本發明的目的是為了克服打撈工具打撈能力差，效率底，設計復雜，在井下打撈過程中容易造成失零，使打撈工作不能進行的不足，提供一種全井反循環打撈工藝及配套裝置，從改變鉆井液的循環方向，使井底落物隨反循環的鉆井液進入鉆桿內，成功打撈井下落物。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是采用的地面設備有普通鉆機和常規作業工具，另外地面設備還包括有空氣壓縮機，其風量在每分鐘1-20立方米之間，空氣壓力在10兆帕以下。所采用的打撈鉆柱從上至下依次為水龍頭、雙層注氣接頭、雙壁鉆桿、混氣器、鉆桿、打撈籃。打撈鉆柱的連接方式螺紋連接。其中水龍頭、水龍帶為原鉆機屬部分。雙壁鉆桿的總長度為10-1000米之間。鉆桿長度按井深度而定，即井底深度減去雙壁鉆桿長度。使整套打撈鉆柱完全下井后，鉆桿下連接的打撈籃能到達井底。雙層注氣接頭連接高壓進氣軟管并通過高壓進氣軟管與空氣壓縮機連接。水龍頭連接水龍帶并通過水龍帶連接鉆井泥漿罐，井內的鉆井液可以從水龍頭經水龍帶流入泥漿罐。泥漿罐上有水管，可以將泥漿液導入井內。雙壁鉆桿的外管兩端有連接螺紋，內管固定在外管內，內管與外管之間有鉆井液通道，內管兩端有連接密封件。混氣器的外管兩端有連接螺紋，其內壁分布有通孔，通孔直徑在0.5-5毫米之間，壓縮空氣通過通孔，均勻進入雙壁鉆桿內，與鉆井液充分混合。打撈籃形狀為圓筒狀，其上部有連接鉆桿的螺紋，下部有3-12個爪。在鉆井液反循環打撈時，爪是向上收起，開啟打撈籃下口；當完成打撈，上提打撈鉆柱時，再重力作用下爪自動關閉打撈籃下口。關閉后爪與爪之間有5-20毫米的間隙。上提打撈鉆柱時起。鉆柱內的鉆井液能通過間隙流出。
本發明全井反循環打撈工藝技術的實施步驟如下1、將鉆桿下入井內，鉆桿下入井內長度為井底深度減去雙壁鉆桿長度。即全套打撈鉆柱下入井內，打撈籃能到達井底。
2、鉆桿上部連接混氣器，下入井內。
3、混氣器上部連接雙壁鉆桿，下入井內。雙層管長度為10-1000米之間。
4、雙壁鉆桿上部連接雙層注氣接頭。雙層注氣接頭并連接高壓進氣軟管、空氣壓縮機。
5、雙層注氣接頭上部與水龍頭、水龍帶連接。
6、泥漿罐內裝滿鉆井液，并通過水管將鉆井液導入套管與打撈鉆柱之間的環空。
7、啟動空氣壓縮機，壓縮空氣通過高壓進氣軟管、雙層注氣接頭、雙壁鉆桿和混氣器進入雙壁鉆桿內。壓縮空氣的壓強為0.5-10兆帕之間，流量為1-20立方米每分鐘。壓縮空氣與雙壁鉆桿內的鉆井液混合，混氣器上部雙壁鉆桿內的鉆井液密度降低。這時，打撈鉆柱外部的鉆井液密度高于混氣器上部雙壁鉆桿內鉆井液密度。打撈鉆柱外部鉆井液在壓差的作用下，流入打撈籃下口，并向上流動。鉆井液經過雙壁鉆桿、水龍頭、水龍帶到達泥漿罐。壓縮空氣通過混氣器不斷進入雙壁鉆桿，降低雙壁鉆桿內鉆井液的密度，推動鉆井液不斷循環。
8、下放打撈鉆柱，使打撈籃下部接近井底落物。井底落物被反循環的鉆井液沖入打撈籃。
9、上提并起出打撈鉆柱。上提打撈鉆柱時，打撈籃自動關閉。鉆柱內的鉆井液從爪間間隙流出，進入打撈籃的井底落物被帶到地面。從打撈籃中取出落物。完成井底落物打撈。
本發明的有益效果是空氣壓縮機連續往雙壁鉆桿內壓氣，建立鉆井液反循環，將井底落物抽汲進打撈籃，打撈效果好，一次性將落物送入打撈筒，實現徹底清除井底全部落物。全井反循環打撈工藝方法的實施，改變了打撈工藝傳統做法。本發明收到了意想不到的效果利用注入壓縮空氣方式建立鉆井液反循環，降低了鉆井液密度，減輕了鉆井液對地層的壓力，克服鉆井液向地層的滲透，減少了對油層的污染。這一有益效果對打撈過程中保護油層，增加石油產量有非常重要意義。
申請附圖1是本發明的工藝流程示意圖，也是設備安裝、井下打撈鉆柱結構組合示意圖。虛線箭頭所指示的方向是壓縮空氣通過的路線；實線箭頭所指示的方向是鉆井液所通過的路線。打撈籃(9)處于開啟狀態。
附圖2是打撈籃(9)的仰視圖，表示打撈籃(9)的6個爪(15)處于關閉狀態。
附圖中，1.雙層注氣接頭，2.高壓進氣軟管，3.空氣壓縮機，4.雙壁鉆桿，5.混氣器，6.鉆桿，7.套管，8.落物，9.打撈籃，10.鉆井液，11.泥漿罐，12.水管，13.水龍帶，14.水龍頭，15.爪。
具體實施例方式
實施例如附圖，一口正在鉆進的油井，當起出鉆具時發現鉆頭牙輪和軸承(8)落在井底。需要將其打撈上來，才能繼續鉆進。井底的深度為3000米。
采用本發明全井反循環打撈工藝技術進行打撈作業。地面設備有現場鉆機，配備有水龍頭(14)、水龍帶(13)及井架等。地面設備還有空氣壓縮機(3)一臺。當時采用的風量為每分鐘5立方米，最高壓力調整為4兆帕。打撈鉆柱從上至下依次為水龍頭(14)，雙層注氣接頭(1)、雙壁鉆桿(4)、混氣器(5)、鉆桿(6)、打撈籃(9)。連接方式全部為螺紋連接，全長為3000米，放入井內。連接、下放打撈鉆柱的工作由一般現場操作人員完成。本次使用10根雙層管(4)，是由每根長度為10米的雙壁鉆桿(4)連接而成的，連接后其長度為1000米。鉆桿(6)長度為2000米，鉆桿(6)內徑為118毫米。將打撈籃(9)底部下至3000米處，即到達井底。雙層注氣接頭(1)連接高壓進氣軟管(2)，并與空氣壓縮機(3)連接。水龍頭(14)連接水龍帶(13)并連接泥漿罐(11)。泥漿罐(11)壁上有水管(12)，水管(12)的出水口在套管(7)與雙壁鉆桿(4)之間環空。泥漿罐(11)內備滿鉆井液(10)，鉆井液(10)通過水管(12)流入油井內。本次采用的鉆井液(10)為普通鉆井液。雙壁鉆桿(4)是一種特殊制造的鉆桿。其外管兩端有連接螺紋。與普通鉆桿不同點是內管固定在外管內，內管與外管之間有通道，內管兩端有連接密封件。為了壓縮空氣能與鉆井液均勻混合，特制混氣器(5)。混氣器(5)的外管兩端有連接螺紋，其內壁分布有通孔，通孔直徑在0.5-5毫米之間。
完成準備工作，注氣反循環開始。開空氣壓縮機(3)，氣壓為4兆帕，氣量為5立方米每分鐘。壓縮空氣通過高壓進氣軟管(2)、雙層注氣接頭(1)、雙壁鉆桿(4)和混氣器(5)進入鉆桿(6)內。附圖中，虛線箭頭所指示的路線。壓縮空氣與雙壁鉆桿(4)內的鉆井液(9)混合，混氣器(5)上部的鉆井液(9)密度降低。根據連通器原理，打撈鉆柱外部的鉆井液(9)在壓差的作用下，從打撈籃(9)底部進入鉆桿(內并向上流動，形成一個全井的鉆井液反循環流動。鉆井液(10)經過打撈籃(9)、鉆桿(6)、雙壁鉆桿(4)、水龍頭(14)、水龍帶(13)到達泥漿罐(11)。在泥漿罐(11)內，鉆井液(10)中所含的空氣從鉆井液(10)中游離出來。鉆井液(11)經水管(12)返回井內。壓縮空氣不斷從混氣器(5)進入打撈鉆柱，鉆井液(10)不斷反循環。反循環的鉆井液流速合高。反循環流動的鉆井液(10)，將井底落物(8)抽汲進打撈籃(9)。
經過60分鐘的反循環后，起出井內打撈鉆柱。當卸開打撈籃(9)時發現，打撈籃(9)內有一個鉆頭牙輪和一個軸承。井內落物(8)全部被打撈上來。
權利要求
1.一種應用于油田鉆井過程中，打撈井下落物(8)的全井反循環打撈工藝方法，其特征在于1)將打撈籃(9)連接在鉆桿(6)下部，下入井內；2)鉆桿(6)上部連接混氣器(5)，下入井內；3)混氣器(5)的上部連接雙壁鉆桿(4)，下入井內，雙壁鉆桿(4)長度在10-1000米之間；4)雙壁鉆桿(4)上部連接雙層注氣接頭(1)，雙層注氣接頭(1)并連接高壓進氣軟管(2)、空氣壓縮機(3)；5)雙層注氣接頭(1)上部接水龍頭(14)、水龍帶(13)；6)泥漿罐(11)內裝入鉆井液(10)，并通過水管(11)將鉆井液(10)導入套管(7)與打撈鉆柱之間的環空；7)開空氣壓縮機(3)，壓縮空氣的壓強為0.5-10兆帕之間，流量在1-20立方米每分鐘之間，壓縮空氣通過高壓進氣軟管(2)、雙層注氣接頭(1)、雙壁鉆桿(4)和混氣器(5)，并進入雙壁鉆桿(4)內；8)下放打撈鉆注，使打撈籃(9)下部靠近井底，并底落物(8)被反循環的鉆井液(10)沖入打撈籃(9)；9)關閉空氣壓縮機(2)，停止壓氣，起出打撈鉆柱，取出打撈籃(9)內的井下落物(8)。
2.一種打撈井底落物的全井反循環打撈工藝方法所采用的配套裝置有鉆機，水龍頭(14)連接水龍帶(13)，并通過水龍帶(13)連接泥漿罐(11)，泥漿罐(11)上有水管(11)連接井口，地面設備還有空氣壓縮機(3)、高壓進氣軟管(2)，其特征在于所采用的打撈鉆柱從上至下依次連接為水龍頭(14)、雙層注氣接頭(1)、雙壁鉆桿(4)、混氣器(5)、鉆桿(6)，雙壁鉆桿(4)的長度為10-1000米之間，雙層注氣接頭(1)連接高壓進氣軟管(2)并通過高壓進氣軟管(2)與空氣壓縮機(3)連接，雙壁鉆桿(4)的外管兩端有連接螺紋，內管固定在外管內，內管與外管之間有通道，內管兩端有連接密封件，混氣器(5)的外管兩端有連接螺紋，其內壁分布有通孔，通孔直徑在0.5-5毫米之間。
全文摘要
本發明涉及一種應用于打撈井下落物(8)的全井反循環打撈工藝及配套裝置。主要是利用壓縮空氣為動力，建立全井反液循環系統，使井底落物，隨鉆井液反液循環被抽汲進打撈籃并打撈到地面。特征是所采用的打撈鉆柱從上至下依次連接為水龍頭、雙層注氣接頭、雙壁鉆桿、混氣器、鉆桿和打撈籃。壓縮空氣通過高壓進氣軟管、雙層注氣接頭、雙壁鉆桿和混氣器進入鉆桿內。建立鉆井液反液循環，將井底落物打撈上來。有益效果是提供了一種有效打撈井底落物的方法；有降低了鉆井液密度，減輕鉆井液對地層的壓力，減少鉆井液對油層的污染。
文檔編號E21B31/113GK1587636SQ20041005816
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月18日 優先權日2004年8月18日
發明者潘衛國, 王益山, 李立昌, 汝大軍, 潘鳳嶺 申請人:中國石油天然氣集團公司, 華北石油管理局