本实用新型涉及钻井装置技术领域中的一种在地层内钻出井眼的钻井系统，尤其涉及一种可以控制井底压力的钻井系统。
背景技术：
常规钻井过程中，钻柱内孔通过钻头水眼与环形空间形成了一个连通的体系，即U形管。根据U形管原理，常规钻井过程中的井底压力表达式为：
Pb=Pmd+Pla （1）
式1中，Pb-井底压力，Pmd-钻井液静液柱压力，Pla-循环时环空摩擦压力。
从此式中可以看出，对于窄压力窗口地层或者老油田的压力衰竭地层，常规泥浆密度设计可以保证静止时井底压力等于所需压力（设计压力）。但是当钻井液开始循环时，井底压力增加了一个环空摩擦压力，此时就很可能就引发井漏。按照常规井控此时需要降低泥浆密度以低于地层破裂压力，如果遇到异常压力的窄密度窗口地层，井涌就有可能随之发生。这将会导致额外的钻井非生产时间、超额的泥浆成本以及频繁的井控问题，甚至不能钻达设计井深。
因此，如何调节井底压力从而有效的降低井漏或者钻穿窄密度窗口成为部分地区钻井的一个重要难题。
技术实现要素：
本实用新型的目的就是现有技术存在的难题，提供一种有效的降低井漏或者钻穿窄密度窗口的钻井系统。
本实用新型的技术方案包括：
一种钻井系统，包括钻井泵组1、顶驱3、顶驱适配器4、常规防喷器组7、钻杆、常规钻具11、钻头12、数据监测控制系统17和自动节流管汇18；其中，数据监测控制系统17监测钻井泵组注入流量、泥浆返出流量、立压和返出泥浆背压，并对自动节流管汇18进行控制。
所述钻杆为双壁钻杆9，双壁钻杆9由同心的内钻杆91和外钻杆90组成，内钻杆91和外钻杆90之间构成环隙B15，内钻杆91的内部形成孔道A16。
双壁钻杆9上部连接顶驱适配器4，在双壁钻杆9下部连接有泥浆举升装置10，双壁钻杆9、泥浆举升装置10、常规钻具11和钻头12自上而下依次连接构成井下钻具组合。
泥浆举升装置10由举升泵102、中间短节101和动力马达100组成，中间短节101安装在举升泵102和动力马达100之间。
顶驱适配器4为安装在顶驱3和双壁钻杆9之间的旋转接头，顶驱适配器4加工有孔道B40和孔道C41，孔道B40连通顶驱泥浆通道和环隙B15，孔道C41连通孔道A16和自动节流管汇18。
上述方案进一步包括：
所述的动力马达100为涡轮马达，是在动力马达100的外壳A1001内部由内向外依次安装有芯轴A1006、涡轮转子1003和涡轮定子1002，芯轴A1006由轴承组扶正和止推，芯轴A1006上设置有连通涡轮间隙和下部常规钻具的导流通道。
所述的中间短节101是在圆柱体结构的外壳B1011上加工有轴向设置的孔道F1012、径向设置的孔道G1016和连通孔B1018、中心轴向设置的孔道H1020；在中间短节101的孔道H1020内由外向内依次安装有滑动活塞1014、间隔筒1015和芯轴B1017；间隔筒1015为一个“凸”字型台阶圆柱体上加工一个轴向同心通孔后的形状，间隔筒1015下部突出的外圆柱面与外壳B1011的孔道H1020之间静密封配合；芯轴B1017安装在间隔筒1015内部通孔中，两者之间旋转密封配合；滑动活塞1014安装在间隔筒1015上部外圆柱面与孔道H1020的内壁之间，形成滑动密封配合；孔道F1012向内设有与滑动活塞1014上部连通的连通孔A1013，连通孔B1018将井底的环隙A14与滑动活塞1014下部连通。
所述的举升泵102是在圆筒体结构的外壳C1021由外向内依次安装有导叶1027、叶轮1026和芯轴C1023；其中，导叶1027与外壳C(1021)之间形成孔道D1022，叶轮1026和导叶1027之间形成孔道E1025。
双壁钻杆环隙B15从上到下依次与举升泵孔道D1022、中间短节孔道F1012和动力马达100 的导流通道贯通；环隙A14向上依次与中间短节孔道G1016、举升泵孔道E1025和双壁钻杆孔道A16连通。
滑动活塞1014处于下支点时，中间短节孔道G1016打开；滑动活塞1014处于上支点时，中间短节孔道G1016关闭；涡轮转子1003依次与动力马达芯轴A1006、中间短节芯轴B1017和举升泵芯轴C1023连接，最终举升泵芯轴C1023带动叶轮1026旋转。
所述的举升泵102为多级离心泵；所述中间短节101 的滑动活塞1014底部和间隔筒1015间装有弹簧1019。
在常规防喷器组7上部安装旋转防喷导流装置6，旋转防喷导流装置6 连接有辅助泵装置5，辅助泵装置5的流体排出通道通过旋转防喷导流装置6与环隙A14连通。
所述的自动节流管汇18配套带有节流阀和流量传感器；动力马达100和举升泵102之间还安装增速器；钻井泵组1上设置注入流量传感器2。
所述流量传感器为质量流量传感器。
本实用新型的优点包括：（1）适应性强，能够应用于陆上钻井和海上钻井，适用于但不局限于油气钻井、地热钻井和煤层气钻井等钻探服务；（2）能够降低当量循环密度，提高钻井能力，有效的降低井漏或者钻穿窄密度窗口；（3）及时发现溢流并能够迅速有效的控制井底压力。
附图说明
图1是本实用新型一种钻井系统的总体设备及连接示意图。
图2是本实用新型一种钻井系统中举升泵与中间短节的结构示意图（孔道G打开状态）。
图3是本实用新型一种钻井系统中举升泵与中间短节的结构示意图（孔道G关闭状态）。
图4是本实用新型一种钻井系统中动力马达的结构示意图。
图中：1.钻井泵组，2.注入流量传感器，3.顶驱，4.顶驱适配器，5.辅助泵装置，6.旋转防喷导流装置，7.常规防喷器组，8.套管，9.双壁钻杆，10.泥浆举升装置，11.常规钻具，12.钻头，13.裸眼，14.环隙A，15.环隙B，16.孔道A，17.数据监测控制系统，18.自动节流管汇，40.孔道B ，41.孔道C ，90.外钻杆，91.内钻杆，100.动力马达，101.中间短节，102.举升泵，1001.外壳A，1002.涡轮定子，1003.涡轮转子，1004.止推轴承，1005.径向轴承A ，1006.芯轴A ，1011.外壳B ，1012.孔道F ，1013.连通孔A ，1014.滑动活塞，1015.间隔筒，1016.孔道G ，1017.芯轴B ，1018.连通孔B ，1019.弹簧，1020.孔道H，1021.外壳C ，1022.孔道D ，1023.芯轴C ，1024.径向轴承B ，1025.孔道E ，1026.叶轮，1027.导叶。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述：
实施例1：参照附图1，一种钻井系统包括钻井泵组1、注入流量传感器2、顶驱3、顶驱适配器4、辅助泵装置5、旋转防喷导流装置6、常规防喷器组7、双壁钻杆9、泥浆举升装置10、常规钻具11、钻头12、数据监测控制系统17和自动节流管汇18。
双壁钻杆9伸入井眼内（井眼由上部套管8和下部裸眼13组成），上部连接顶驱适配器4，下部连接泥浆举升装置10；泥浆举升装置10下部连接常规钻具11和钻头12；双壁钻杆9、泥浆举升装置10、常规钻具11和钻头12构成井下钻具组合；井下钻具组合和井眼之间形成环隙A14。常规钻具11包括常规的钻杆、钻铤以及钻具止回阀和井下测控工具等。
双壁钻杆9由同心的内钻杆91和外钻杆90组成，内钻杆91和外钻杆90之间构成环隙B15，内钻杆91的内部形成孔道A16；环隙B15用于向井底输送泥浆，孔道A16为泥浆返出流道；双壁钻杆外钻杆90上下加工有丝扣，外钻杆90之间通过丝扣上下连接；内钻杆91之间通过插接密封的方式连接，从而隔离环隙B15和孔道A16中的流体；双壁钻杆外钻杆90与内钻杆91之间安装扶正块（图中未画出）。
顶驱适配器4为安装在顶驱3和双壁钻杆9之间的旋转接头，用于双壁钻杆9与顶驱3的连接；顶驱适配器4加工有孔道B40和孔道C41；孔道B40连通顶驱泥浆通道和环隙B15；孔道C41连通孔道A16和自动节流管汇18。
泥浆举升装置10用于举升泥浆，由举升泵102、中间短节101和动力马达100组成。钻井泵组1注入泥浆经过顶驱3、顶驱适配器孔道B40、双壁钻杆环隙B15到达泥浆举升装置10，泥浆带动动力马达100旋转后又经过常规钻具11和钻头12，进入环隙A14；环隙A14返回的泥浆经过中间短节101、进入举升泵102，动力马达100为举升泵102提供动力，举升泥浆依次经过双壁钻杆孔道A16和顶驱适配器孔道C41，然后通过自动节流管汇18到达下游泥浆处理系统；中间短节101用于举升泵102吸浆通道的启闭。
自动节流管汇18配套钻井节流阀，用于对返出双壁钻杆9的泥浆施加背压；自动节流管汇18配套返出泥浆背压传感器和返出泥浆流量传感器，其中返出泥浆流量传感器为质量流量传感器。
旋转防喷导流装置6安装在常规防喷器组7上部，辅助泵装置5与旋转防喷导流装置6连接，辅助泵装置5的流体排出通道通过旋转防喷导流装置6与环隙A14连通。辅助泵装置5用于向环隙A14内注入辅助流体，用于调节环隙A14内的液面高度。
数据监测控制系统17用于对自动节流管汇18进行控制，数据监测控制系统17监测钻井泵组1注入流量、双壁钻杆9的泥浆返出流量、立压和返出泥浆背压，用于井漏溢流工况判断并控制自动节流管汇18用于返出泥浆背压控制和流量控制。钻井泵组1注入流量可以通过安装在钻井泵组1上的泵冲传感器冲数以及缸套直径计算求出，也可以通过安装在钻井泵组1出口的注入流量传感器2采集到。
泥浆举升装置10的一个详细示例参照附图2、图3和图4。动力马达100为涡轮马达，在动力马达100的外壳A1001内部安装涡轮转子1003和涡轮定子1002，泥浆经过涡轮转子1003和涡轮定子1002驱动涡轮转子1003转动，带动芯轴A1006转动为举升泵102提供动力，动力马达100内安装轴承组包括止推轴承1004和径向轴承A1005为芯轴A1006实现扶正和止推。
举升泵102为多级离心泵，包括外壳C1021和安装在外壳C1021内的叶轮1026、导叶1027和芯轴C1023；内部安装径向轴承B1024实现对芯轴C1023的扶正；导叶1027与外壳C1021之间形成孔道D1022，叶轮1026和导叶1027之间形成孔道E1025。
中间短节101包括外壳B1011，外壳B1011为圆柱体结构，在外壳B1011上加工有孔道F1012、孔道G1016和孔道H1020；孔道H1020是在外壳B1011上加工的轴向同心通孔；中间短节101还包括安装在孔道H1020内的滑动活塞1014、间隔筒1015和芯轴B1017；间隔筒1015为一个“凸”字型台阶圆柱体上加工一个轴向同心通孔后的形状，间隔筒1015与外壳B1011相对静止，间隔筒1015下部外圆柱面与外壳B1011的孔道H1020之间安装静密封；芯轴B1017安装在间隔筒1015内部通孔中，两者之间安装旋转密封；滑动活塞1014安装间隔筒1015上部外圆柱面与孔道H1020的内壁之间，形成滑动密封。孔道F1012内泥浆通过连通孔A1013与滑动活塞1014上部连通，对滑动活塞1014施加向下作用力；滑动活塞1014底部和间隔筒1015间装有弹簧1019。环隙A14内泥浆通过连通孔B1018与滑动活塞1014下部连通，结合滑动活塞1014底部弹簧1019对滑动活塞1014施加向上作用力。
中间短节101安装在举升泵102和动力马达100之间，外壳A1001、外壳B1011、外壳C1021之间利用螺纹连接；双壁钻杆环隙B15内的注入泥浆从上到下依次经过举升泵孔道D1022 、中间短节孔道F1012、动力马达100、常规钻具11至钻头底部。环隙A14上返泥浆经过中间短节孔道G1016、举升泵孔道E1025和双壁钻杆孔道A16向上返出；滑动活塞1014处于下支点时，中间短节孔道G1016打开（参照附图2）；滑动活塞1014处于上支点时，中间短节孔道G1016关闭（参照附图3）；涡轮转子1003依次带动动力马达芯轴A1006、中间短节芯轴B1017和举升泵芯轴C1023旋转，举升泵芯轴C1023带动叶轮1026旋转。
动力马达100和举升泵102之间还可以安装增速器（图中未示出），从而提高动力马达芯轴A1006输送给举升泵102芯轴C1023的转速。
前述钻井系统的钻井方法包括以下步骤：
双壁钻杆9上部连接顶驱适配器4，下部连接泥浆举升装置10；泥浆举升装置10下部连接常规钻具11和钻头12；双壁钻杆9、泥浆举升装置10、常规钻具11和钻头12构成井下钻具组合；井下钻具组合伸入井眼内；在常规防喷器组7上部安装旋转防喷导流装置6，辅助泵装置5与旋转防喷导流装置6连接，辅助泵装置5的流体排出通道通过旋转防喷导流装置6与环隙A14连通。
钻井泵组1注入泥浆经过顶驱3、顶驱适配器孔道B40、双壁钻杆环隙B15到达泥浆举升装置10，泥浆带动动力马达100旋转后又经过常规钻具11和钻头12，进入环隙A14；环隙A14返回的泥浆经过中间短节101、进入举升泵102，动力马达100为举升泵102提供动力，举升泥浆依次经过双壁钻杆孔道A16和顶驱适配器孔道C41，然后通过自动节流管汇18到达下游泥浆处理系统；中间短节101用于举升泵102吸浆通道的启闭。
自动节流管汇18配套钻井节流阀，用于对返出双壁钻杆9的泥浆施加背压。
数据监测控制系统17用于对自动节流管汇18进行控制，数据监测控制系统17监测钻井泵组1注入流量、双壁钻杆9的泥浆返出流量、立压和返出泥浆背压，用于井漏溢流工况判断并控制自动节流管汇18用于返出泥浆背压控制和流量控制。数据监测控制系统17通过调节双壁钻杆9的返出泥浆背压来控制泥浆返出流量；数据监测控制系统17在控制自动节流管汇操作条件不变的情况下，通过监测返出泥浆流量的大小判断井底溢流和井漏等复杂情况。
辅助泵装置5用于向环隙A14内注入辅助流体，用于调节环隙A14内的液面高度；辅助泵装置5向环隙A14内注入的辅助流体可以是一种物理性质不同于钻井泵组1注入泥浆的流体，比如密度不同或者流变性不同的泥浆或者堵漏凝胶；注入辅助流体用于迅速增加环隙A14内的液面从而控制井下溢流。