[发明专利]在钻井流体回流管中使用气举的井眼环空压力控制系统及方法

说明书

一种系统和方法包括泵送钻井流体穿过被伸入在水体底部下方延伸的井眼内的钻柱，流出所述钻柱底部并且进入井眼环空中。流体被从所述环空排放至立管及排放管内。所述立管被配置于所述井眼顶部的上方并延伸至水面。所述排放管耦接于所述立管，并包括一个可控流体节流器。回流管耦接于所述节流器的出口，并延伸至所述水面。压力气体在水面下方选定深度处被泵送入所述回流管内。所述可控流体节流器可以被操作以保持所述立管内选定的钻井流体液位，所述选定的钻井流体液位是在所述水面下方的选定距离。

背景技术

从地下地层开采及生产碳氢化合物包括从地层抽出所述碳氢化合物的系统和方法。钻机可以被放置于陆地或水体上以支撑向下伸入井眼内的钻柱。所述钻柱可以包括由钻头、传感器以及能够接收及发射传感器数据的遥测系统构成的底部钻具组合。配置于底部钻具组合中的传感器可以包括压力及温度传感器。地面遥测系统被包含以便从所述底部钻具组合传感器接收遥测数据，以及向所述底部钻具组合发射指令及数据。

流体“钻井泥浆”被从钻井平台泵送穿过钻柱，到达被支撑于钻柱底端或末端的钻头。所述钻井泥浆润滑该钻头，并将由所述钻头在向深挖掘时产生的井屑运走。所述井屑由钻井泥浆的回流运送穿过井眼环空并返回至位于地面的钻井平台。当钻井泥浆到达所述平台时，其受本行业中称之为井屑或钻屑的小块页岩及岩石的污染。一旦所述钻屑、钻井泥浆以及其他废物到达所述平台，使用分离设备来从钻井泥浆中除去所述钻屑，以便可以再利用所述钻井泥浆。

流体背压系统可以被连接至流体排放管以选择性地控制流体排放，以便在井眼底部保持选定的压力。当泥浆泵被关闭期间，可以沿钻井流体回流系统向下泵送流体来保持环空压力。还可以使用压力监测系统来监测检测到的钻孔压力、模拟期望的钻孔压力以用于进一步的钻井，以及控制所述流体背压系统。

附图说明

图1示出了包括示例性控压钻井系统的钻井系统。

图2示出了根据本文公开的实施例的与运载气举钻井流体的钻井流体回流管一同使用的图1中的示例性控压钻井系统。

图3-5示出了根据本文公开的实施例使用的控压钻井系统的示例。

具体实施方式

本文公开的实施例涉及一种系统，根据一方面，所述系统包括被伸入位于水体底部之下的井眼内的钻柱，用于选择性地将钻井流体泵送穿过所述钻柱并进入形成于所述钻柱与井眼之间的环形空间内的主泵，从井眼的顶部延伸至位于水体的表面上的平台的立管，与所述立管流体连通的流体排放管，与所述排放管耦接的可控孔口节流器，从所述节流器延伸至所述平台的流体回流管，以及在所述水体的表面以下选定深度处耦接至所述流体回流管的压缩气体源。

在一些实施例中，可以在邻近所述节流器和/或在井眼或立管内选定深度处将压力传感器耦接至排放管。所述系统可以进一步包括控制器，其从压力传感器接收输入信号并产生输出信号来操作所述节流器。所述节流器被操作以在水面以下选定的距离处保持立管中的选定的静液压力。

根据本文公开的某些实施例，所描述的系统可用于在钻海洋地下地层(即位于水体下方的地层)期间控制井眼环空压力。本文公开的实施例还可以涉及一种用于在钻海洋地下地层期间控制井眼环空压力的方法。

一方面，根据本文公开的实施例的方法包括泵送钻井流体穿过被伸入在水体底部下方延伸的井眼内的钻柱，流出钻柱底部，并进入井眼环空中，从所述井眼环空排放流体至配置于所述井眼顶部的上方的立管内，所述立管延伸至所述水体的表面，从所述立管排放流体至配置于所述水体表面下方的排放管内，所述排放管中包括一个可控流体节流器，流体回流管耦接于所述节流器的出口并延伸至所述水体的表面，在所述水体表面以下选定深度处泵送压力气体至所述回流管内，并且操作所述可控流体节流器以在所述立管内水体表面以下选定的距离处保持选定的静液压力。