[发明专利]流体控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可用于控制流体流动的流体控制系统，尤其涉及一种可在油井，比如海上油井钻探过程中来控制返回的钻探流体(或返回的钻探泥浆，Returning Drilling Fluids)的流动以避免井涌(Kick)发生的流体控制系统。

背景技术

从地下地层(Subsurface Formation)来寻找并开探碳氢化合物(Hydrocarbon)，如石油已经进行了数十年。由于以地面为基地的油井有限的生产能力，从海底油井开探碳氢化合物就引起了关注。

通常，在钻探海上油井(Offshore Well)时，可转动的钻头(Drill Bit)设置在钻柱(Drill String)上从海床下钻出井孔。表面平台，如海面平台或钻探船通过钻柱对钻头进行控制。同时，立管(Riser)设置来连接海面平台和海床上形成的井口(Wellhead)。钻柱穿过立管来导引钻头到井口处。

在钻井过程中，钻柱从海面平台获得必要的能量驱动钻头转动。其间，来自设置在海面平台的流体罐的钻探流体(或者钻探泥浆)通过钻柱到达钻头，然后通过设置在钻柱和立管壳体间的环形空间返回流体罐。钻探流体维持了一定的静水压力(Hydrostatic Pressure)来平衡来自井孔的流体的压力并对钻头进行冷却。另外，钻探流体与井孔形成过程中产生的物料相混合以携带其到海面进行处理。

在一些情况下，从海床中进入井孔中的流体的压力大于钻探流体的压力，从而可导致返回的钻探流体流量远大于来自钻柱中的钻探流体的流量。在异常情况下，这就形成了潜在的风险，其造成设备损坏及对操作人员和环境造成不利影响。

操作人员密切关注这种不期望发生的流体所造成的潜在风险的可能并在海面持续的监控钻探流体的流入及流出。比如，在钻探流体循环的过程中不断监控流体罐中钻探流体的水平来确定是否钻探过程中流体流量发生变化。然而，这种方法并不准确且需要相对较长的时间才能发现并对井孔中流体的变化做出反应。

当发现流体有变时，操作人员通常通过封井装置(Blowout Preventer)中的闸板(Ram)或环形器(Annulars)关闭井孔来提升钻探流体的静水压力，随后使用具有高密度的流体来替换钻探流体。这种操作常需要大半天时间且对钻探的效率和产量有明显的不利影响。

所以，需要提供一种新的流体控制系统，其可在井孔钻探的过程中对压力的变化进行监测并有效的控制流向表面平台，如海底钻台平台的返回的钻探流体的流动。

发明内容

本发明的一个实施例提供了一种用于钻探井孔的流体控制系统。该流体控制系统包括导管、声敏感应装置及流体控制装置。所述导管开设有可收容钻杆及通过返回的钻探流体的通道。所述声敏感应装置可用来监测所述返回的钻探流体的流速。所述流体控制装置可对所述感应装置监测到的事件进行响应来控制所述返回的钻探流体的流速，该流体控制装置靠近所述感应装置设置。

本发明另一个实施例提供了一种用于避免钻探井孔过程中井涌发生的流体控制系统。该流体控制系统包括导管、感应装置及第一固持元件。所述导管开设有可收容钻杆及通过返回的钻探流体的通道。所述感应装置可用来监测所述返回的钻探流体的流速。所述第一固持元件固持所述钻杆在所述导管中且可对所述感应装置监测到的事件进行响应来控制通过在所述导管中的所述返回的钻探流体的流速。

本发明的再一个实施例提供了一种用于避免钻探井孔过程中井涌发生的流体控制系统。该流体控制系统包括导管、感应装置、固持元件及旁路系统。所述导管开设有可收容钻杆及通过返回的钻探流体的通道。所述感应装置可用来监测所述返回的钻探流体的流速。所述固持元件固持所述钻杆在所述导管中。所述旁路系统与所述导管流体相通且可与所述固持元件相配合来控制所述返回的钻探流体的流速以对所述感应装置监测到的事件进行响应。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1为本发明钻探系统的一个实施例的示意图；

图2为沿图1所示钻探系统中的A-A线所得的钻探组合的一个实施例的剖面示意图；及

图3到图6所示为本发明钻探系统中的流体控制系统的多个实施例的示意图。

具体实施方式