[发明专利]用于保持钻井压力的方法

说明书

技术领域

本发明总体涉及通过地面下岩石地层钻进钻井的领域。更具体地，本发明涉及用于在多种长度的钻杆组装或拆卸的过程中控制钻井压力的方法。

背景技术

通过地面下岩石地层钻进钻井包括：使布置在布置于钻井中的钻杆末端的钻头旋转。各种装置用于在通过管泵送钻液的同时使管和/或钻头旋转。钻液具有多种功能，即，使钻头冷却并润滑，将钻屑清出钻井，并且通过液压以保持钻井机械稳定性并且抑制各种可渗透地面下地层中处于压力下的流体进入钻井。

本领域公知的是，使用具有比施加充分液压的钻液比重低的比重的钻液来保持这些地层中的流体。在授予van Riet且与本发明为共同拥有人的美国专利6,904,981中描述了一种这样的技术。通常，在’981专利中描述的系统使用旋转分流器或旋转控制头来关闭钻柱和钻井壁之间的环形空间。自动地控制出自钻井的流以使钻井底部的流体压力保持为选定量。

钻杆是由以螺纹方式首尾耦合的多个单独的管段(“接头”)组装而成的。为了加长钻井，需要一次又一次地向钻杆增加接头。为了从钻井中移除钻杆，例如更换钻头，需要以螺纹方式将钻杆的分部(“支架”)与钻杆的剩余在钻井中的部分分离。例如，当使用van Riet的’981专利中所述的系统时，期望在钻杆中包含单向(“止回”)阀，以使得当钻杆的上部打开即与方钻杆或顶部驱动器分离时，防止钻液沿钻柱向上回流。利用反压泵或者通过将来自钻井单元流体泵的流中的一些分流到环形空间中来保持环形压力。

授予von Eberstein,Jr等人的美国专利6,823,950描述了一种用于海底钻井系统的在连接期间保持钻井压力的技术，其中井口位于海底，并且竖管将钻井与水面上的钻井单元流体连接。’950专利中所公开的方法要求用较高密度的流体来填充与竖管系统相关联的辅助流体管线和/或将压力施加到这种管线以保持钻井中的选定流体压力。

使用’950专利中所描述的方法的一个特别的缺陷是，在连接期间从钻进切换到保持钻井压力要求钻井单元的操作员在从使用钻井单元泵进行钻进转变到实现连接所需的条件的过程中作业高度小心。因为较高密度的流体被导入辅助管线中，可能存在例如u管道的风险。这会造成在钻井中的某点处超过地层破裂压力的危险。

所需要的是一种在从钻进转变到实现连接的期间以及不要求在辅助管线中使用较高密度流体的连接期间保持钻井压力的技术。

发明内容

用于保持钻井压力的方法包括：降低与钻井中的钻杆流体连接的钻液泵的流量。使出自钻井的流能够进入与钻井用竖管相关联的第一辅助管线中。关闭围绕钻杆的密封件。以选择为保持钻井中的特定压力的速率将流体沿第二辅助管线向下泵送。停止钻液流经钻杆。

本发明的其它方案以及优势将从下面的详述以及所附的权利要求中变得明显。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明的具有动态环形压力控制系统和流体循环系统的浮式钻井平台。

图2示出了在相对于钻井深度和钻液的实际密度循环的同时井底部的等效钻液密度的曲线图。

图3是示出在以选定流量通过钻杆钻进和循环时保持井中的等效流体密度所需的流经阻流管线和压井管线的量的表。

图4是示出在管连接期间的压力变化的曲线图。

图5是根据本发明的开始连接工序的流程图。

图6是根据本发明的开始钻进的流程图。

图7是示例性的“起下钻”工序。

图8示出了为了使用本发明的方法而对DAPC系统进行的示例性改进。

具体实施方式

图1示出了可与根据本发明的方法一起使用的浮式钻井平台10的实施例。浮式钻井平台1通常包括海底竖管12，海底竖管12从浮式钻井平台10延伸到布置在水底(泥线)的井口14。井口14包括关闭钻井的各种装置(未单独显示)。这种井口装置可以包括密封钻杆(布置在海底竖管12内)的管子闸板，以及当钻杆从井中移除时用于关闭钻井的环形密封件和全封闭防喷器闸板。在本实施例中，套管28用水泥固定到钻井25中的适当位置处到达水底以下的选定深度并且在其上端处与井口14耦合。