[发明专利]在钻探流体循环系统中进行分流来调节钻探流体压力

说明书

技术领域

本公开涉及使钻探流体循环通过地面泵和井筒中的管道。

技术背景

在使用钻机进行井筒钻探的情况下，钻探流体循环系统利用一个或多个泥浆泵循环(或泵送)钻探流体(例如，钻探泥浆)。例如，钻探流体循环系统可以使钻探泥浆通过特殊的管(本领域中称为钻管)和连接至钻柱的钻环向下移动到井筒中。流体通过钻头中的端口(喷口)离开，获得钻屑并且将所述钻屑沿着井筒的环隙向上载运。泥浆泵可以从泥浆罐进行抽吸并且可以将泥浆泵送到排出管道外，沿着立管向上，穿过水龙带，穿过Kelly或顶部驱动单元，并且进入到钻管、钻环和钻头的中心孔中。泥浆和钻屑沿着环隙向上返回到地面。在地面上，泥浆和钻屑通过出口离开井筒，并且可以通过泥浆返回线路发送到钻屑去除系统。在返回线路的终点，可以使泥浆和钻屑流到本领域中称为Shale Shaker的振动筛上。可以通过分沙器去除较细的固体。可以利用储存在化学罐中的化学制品对泥浆进行处理并且随后可以将泥浆提供到泥浆罐中，在泥浆罐中可以重复该方法。

钻探流体循环系统在压力下输送大量泥浆流以用于进行钻机操作。例如，该循环系统可以使泥浆输送到钻杆以沿着钻管的钻柱向下流动并且通过附加于钻杆下端的钻头流出。除了冷却钻头外，泥浆还通过钻头中的一组开口液压地冲洗井筒的面。另外，泥浆还冲洗掉钻头前进时所产生的碎屑、石屑和钻屑。该循环系统可以使泥浆在钻杆外部的和通过钻探方法形成的裸眼内部的环隙中流动。以此方式，该循环系统可以使泥浆流过钻头并且流出井筒。

泥浆以充分的速度流过钻杆和环隙以使比泥浆更重的碎屑、石屑和钻屑移动到地面上。泥浆的速度也应当是充分的以冷却钻头。泵处的井口压力是充分高的以使泥浆以所需速度流动并且还用于克服沿流动路径的实质性的流动压力阻力。在一些情况下，该循环系统可以使泥浆以高的体积流率(例如，500至1,000加仑每分钟)和高达5,000PSI的压力流过钻头和井筒。如果钻探流体由于钻探泥浆压力的不平衡流入井筒中并且沿着环隙向上流动或流动到钻管的内部，那么可以引起称为井涌的现象。如果井没有关闭，那么当地层流体到达地面时，井涌可以逐步升级为井喷。

附图描述

图1是包括压力控制装置的示例性钻探流体循环系统的示意图。

图2是用于调节钻探流体循环系统中的钻探流体压力的计算机系统的示例的示意图。

图3是调节钻探流体循环系统中的钻探流体压力的示例性方法的流程图。

图4是图1的计算机系统的示例性架构的框图。

各个附图中的相同的参考标号和标识指示相同的元件。

具体实施方式

本公开描述了用于在钻探流体循环系统中进行分流来调节钻探流体压力的系统和方法。本公开中所描述的系统和方法可以实施为压井的一部分，即用于防止例如在井底压力恒定的情况下，正在钻探的井出现井喷前兆。司钻法是用于压井的示例性方法，在该方法中使钻探流体在井中循环两次。在第一循环中，利用原始泥浆重量使流入液循环出井。通过使循环钻管压力通过第一循环保持恒定来维持恒定的井底压力。如果原始泥浆重量不足以平衡地层压力，那么通过在第二循环中使更重的泥浆(压井泥浆)循环来进行压井。

为了在第二循环期间保持恒定的井底压力，可以实施两种方法之一。在一种方法中，在将压井泥浆从地面泵送到钻头时，使套管压力保持恒定，并且此后使钻管压力保持恒定直到观察到压井泥浆返回到地面。或者，在第二循环期间，可以在将压井泥浆从地面泵送到钻头时循环并且遵循钻管压力安排，并且此后可以使钻管压力保持恒定。

等候加重法是压井的另一种示例性方法，其中使钻探流体循环一次。使流入液循环出井，并且在一个循环中泵送压井泥浆。虽然将压井泥浆从地面泵送到钻头，但循环并且遵循钻管压力安排。此后使钻管压力保持恒定直到观察到压井泥浆返回到地面。