[发明专利]处理隔水管中的气体侵入的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在深海钻探操作期间处理隔水管中的气体侵入的方法，特别地，涉及将未被察觉地上升到一个或多个海底防喷器的上方的气体安全地循环到隔水管之外的方法。

背景技术

深海钻探操作中主要的危险是，当气体未被察觉地循环到防喷器(BOP)的上方时，可出现气体不受控制地脱离流体系统。一旦夹带的气体到达正在使用的流体系统的泡点，气体就被释放并且快速膨胀。快速脱离可将大量流体快速卸载到钻台，随后释放烃气。这会开始导致进一步不受控制地在钻台急剧释放气体和钻探液的联锁反应，并且，因为钻探液的快速卸载减小了施加的井底压力(BHP)，所以该事件还会导致地层流体二次流入到井身。

尽管不是一般事件，但目前是通过关闭钻台正下方的分流器来解决的，以允许释放的气体被排到船外。

尽管这将释放的气体带离工作人员，但这没有控制释放或者管理该事件期间的井底压力。此外，由于气体的释放速度，导致使用当前系统技术的反应时间已经表现出过慢，以致于没有充分保护钻探队。出现概率随着海底BOP的设定深度而增大。

图1是典型的现有技术的海上钻探装置的示意图。设置有具有钻台14的浮式钻探船1，用于钻出穿过水面2a下方的海床2的钻孔。钻柱(未示出)从钻探船1经由防喷器(BOP)组3延伸到钻孔，BOP组3设置在井口4上方的海底2上。隔水管5环绕钻柱从BOP组3向上延伸，并且设置有伸缩接头10。扼流圈6和压井管线7设置在浮式钻探船1和防喷器组3之间，用于进行井控制。分流器8连接到伸缩接头10的内筒9。

图2中示出现有技术的分流器8，分流器8是环形密封装置，用于关闭和密封环绕钻柱的环面，或者，如果没有钻柱表现出是完全靠近隔水管5。分流器8设置有分流器管线12，分流器管线12提供用于使流体从隔水管或隔水管环面受控制地释放的管道。如此，分流器8通过在风不会把分流后的流体带回到钻探装置的方向上将内容物运送到船外来提供去除隔水管中的气体的方式。

分流器8通常用在低压系统(200-500psi工作压力)下，所以没有被构造成保持高压。如此，在现有技术的系统中，分流器控制系统进行操作，使得分流器将不进行关闭井的操作。在分流器管线12中设置液压阀或气压阀11，可由自动排序转换器系统操作这些阀来打开或关闭分流器管线。分流器系统被构造成确保在分流器8关闭之前分流器管线阀11是打开的。

图2中示出的分流器具有两个排出管线12和流动管线13。如在2007年11月的API RP 64，SE中规定的，这个分流器关闭系统应该能够打开排气管线12和流动管线阀13并且关闭管上的环形密封元件(对于20”ID的密封元件在30秒的启动时间内，对于大于20”ID的密封元件ID，在少于和等于45秒的启动时间内)。然而，一般，井况需要API RP 64推荐的更快的关闭时间，尤其是使用油基泥浆或合成基泥浆，因为一旦气体未被察觉地到达通向井身的入口，它就进入溶液并且不会有能观察到的迹象，直到它从溶液中出来非常接近表面。这样一般使操作人员保护井的时间非常少，并且如果不采取行动，则气体将猛烈地携载到海底取油隔水管中，从而威胁到钻台上的工作人员。

当用海底隔水管进行钻孔的同时发生侵入(特别是抽汲侵入)时，有可能气体将在井关闭之前迁移到或者循环到海底BOP组3的上方。当这发生时，隔水管5为不受控制的流体流提供到达钻探装置的直接管道。如果被排空，则隔水管环面中所得的低压致使隔水管上的压力差非常大，以致于当超过了隔水管管道的挤毁强度时，隔水管(特别是下接头)会遭受静水压挤毁。为了进行对抗，一些深海隔水管已装配有隔水管注入阀，隔水管注入阀旨在用于一旦隔水管中的静液压降低并且在出现静液压挤毁之前，使隔水管环面接触海水。通常，这种阀被设置成当隔水管中的泥浆的静液压降低至比海水的静液压低某个设定差值时打开。通常提供手动超控。然而，隔水管注入阀的利用率非常低，因为它们没有在工业上被证实是可靠的，这是由于高度取决于海水密度的不复杂控制方式。此外，如果钻探液快速卸载到隔水管中减小了导致次生井涌的施加的井底压力，则进入井身的地层流体将为海水不受控制地脱离整个钻探船1提供足够动能。