[发明专利]控压钻井的井口回压控制系统和井口回压控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探开发的钻井领域，具体涉及一种控压钻井的井口回压控制系统和井口回压控制方法，其主要功能为用于油气田开发钻井过程中的井底压力控制。

背景技术

油气开发，越来越多的在复杂地层作业。一般复杂地层的坍塌压力和破裂压力差值较小或泥浆安全密度窗口较窄，应用常规钻井工艺时常遇到喷、漏、卡、塌事故。为了安全进行钻井作业，减少事故发生，常使用控压钻井技术。控压钻井技术的手段之一是通过控制井口回压从而间接控制井底压力，其核心技术和装备之一是控压自动节流管汇。利用控压自动节流管汇可以实现对井口回压的精确控制，间接实现对井底压力的快速精确控制。控压钻井技术的一个特点是维持井底压力恒定，通过井口施加回压，补偿钻井液在井筒中的摩擦阻力。因此无论泥浆泵处于开启状态或者停止状态，控压钻井技术中的井底压力始终为恒定值。

目前控压钻井中井口回压依靠回压泵系统提供，如图1所示，控压钻井的井口回压控制系统包括：泥浆泵1、回压泵系统20、旋转防喷器3、控压自动节流管汇4和液气分离器5。回压泵系统20由一台泥浆泵、电机、变频器和控制系统等组成，控制系统结构复杂，成本较高。在生产作业中，使用回压泵系统会增加很大的作业费用。此外，一般回压泵排量较小，不能长时间满足在起钻过程中泥浆补给需求，而且回压泵系统需要频繁启动，变频器和控制系统容易出现故障，由于回压泵系统的故障，使得钻井作业常常被迫停止。而在海上作业时也希望能减少设备的占地面积。

发明内容

本发明提供一种控压钻井的井口回压控制系统和井口回压控制方法，以解决依靠回压泵完成井口回压所带来的故障多的问题。本发明还可以解决回压泵系统占地多的问题。本发明还可以解决使用回压泵成本高，操作不便的问题。本发明还可以解决灌浆作业时回压泵系统不能长时间工作等问题。

为此，本发明提出一种控压钻井的井口回压控制系统，所述控压钻井的井口回压控制系统包括：

一台泥浆泵；

控压自动节流管汇，所述控压自动节流管汇具有端口A和端口C，所述控压自动节流管汇的端口A与旋转防喷器的主旁通口连接；

液气分离器，连接到所述控压自动节流管汇的端口C上，

泥浆池，分别与所述泥浆泵、所述控压自动节流管汇和液气分离器连接；

泥浆导流管汇系统，所述泥浆导流管汇系统包括：通过四通t3连接的支路I、支路II、支路III和支路IV，以及通过三通t5连接支路II的支路V，同时支路V和支路IV通过三通t8连接；

所述支路II上设有阀门V_A和三通t5，所述阀门V_A位于所述四通t3与所述三通t5之间，所述支路III上设有阀门V_B，所述支路IV上设有阀门V_C和三通t8，所述阀门V_C位于所述四通t3与所述三通t8之间，所述支路V上设有阀门V_D，所述支路I连接所述泥浆泵的出口，所述支路II为钻井液注入口，连接立管，所述支路III连接所述控压自动节流管汇的端口A，所述支路IV为回流支路，连接泥浆池，所述支路V为立管卸压支路。

进一步地，所述泥浆导流管汇系统还包括：连接在支路I和支路II之间的直通通道。

进一步地，所述阀门V_A、阀门V_B、阀门V_C和阀门V_V为液动或气动控制的平板阀。

进一步地，所述支路II上还设有与所述阀门V_A串联的手动平板阀V₃。

进一步地，所述支路III上还设有与所述阀门V_B串联的手动平板阀V₄。

进一步地，所述支路I上还设有手动平板阀V₂。

进一步地，所述直通通道上还设有手动平板阀V₁。

进一步地，所述直通通道通过三通t4与所述支路II连接，所述直通通道通过三通t2与所述支路I连接，所述阀门V_A位于所述四通t3和所述三通t5之间，所述手动平板阀V₃位于所述三通t5和所述三通t4之间，所述手动平板阀V₂位于所述三通t2和所述四通t3之间。