[实用新型]一种液面稳定控制系统

说明书

本实用新型公开了一种液面稳定控制系统。该系统主要由包括旋转防喷器、液位计、自控系统、常规节流管汇、自动节流管汇和液气分离器、灌浆泵、循环罐、钻井泵组成。液位计用于实时监测循环罐液面的变化，其数据传给自控系统，自控系统实时分析液位计采集的液面数据，并根据数据分析对自动节流管汇开度作出控制，进而改变井口压力。液面稳定控制的控制目标是地面循环罐的液面变化率，判断液面达到稳定的标准是液面变化率变为0，进而判断井筒内的井底压力和地层压力达到平衡。该系统省略了常规控压钻井中复杂的水力学计算，具有操作简单，成本低和易于推广的特点，适用于地层压力未知和窄密度窗口的地层。

技术领域

本实用新型属于石油钻探的井筒压力控制钻井技术领域，涉及一种液面稳定控制系统。

背景技术

随着国民经济的持续、快速发展，我国对石油天然气能源的需求也日益剧增，目前我国的石油对外依存度逼近70%，因此，油气勘探开发转向地质情况复杂的新区块成为必然。在钻探新区块的过程中，尤其是打预探井时，由于缺乏邻井资料对比，加之前期地质勘探的地层资料不是绝对准确，在钻井中经常会遇到地层压力不确定或窄密度窗口等情况。一旦钻遇这种地层，就会发生井涌、井漏，或者出现漏涌同存等复杂情况。如果出现井涌，应立即关井并进行循环压井；反之如出现井漏就需要堵漏处理。如果地层压力未知，且地层又是很窄的密度窗口，则在钻井过程中可能会出现非涌即漏的情况，即使频繁的进行压井和堵漏处理也不能解决复杂的情况。这将直接导致非生产时间增多，建井周期增长，最终造成较大的经济损失。

目前对于窄密度窗口地层比较通用的解决方案是采用控制压力钻井技术，包括井底恒压法控压钻井、双梯度钻井等常用的方式，该技术能通过精确控制环空压力剖面，在钻井全过程保持井底压力处于地层孔隙压力和地层破裂压力之间的窗口，因此，控制压力钻井技术能很好的解决窄密度压力窗口地层和未知压力地层的钻井复杂情况。但无论采取哪一种方式，控压钻井早期溢流及井涌的检测一般通过井口的高精度的流量计进行监测，在钻井过程中通常也需要在井底安装随钻测压装置（PWD）以实时读取井底压力，此外还需要一套匹配的水力参数计算软件实时计算井筒关键水力参数。以上控压钻井中所必需的硬件和软件配套要求高，成本高，对作业者的软件操作要求较高，因此使用条件受到的限制很多。

如何以一种低成本、易操作且便于推广的钻井方式实现控压钻井的基本功能，是目前石油钻探过程中面临的难题。

实用新型内容

本实用新型就是针对现有技术存在的问题，提出一种成本低、操作简单，适用于地层压力未知地层和窄密度窗口压力地层钻井的液面稳定控制系统。该系统能通过控制地面钻井液循环罐的液面稳定，维持井筒压力平衡，达到不漏不涌的目的。

本实用新型的目的之一是这样实现的：

一种液面稳定控制系统包括旋转防喷器、液位计、自控系统、常规节流管汇、自动节流管汇和液气分离器、灌浆泵、钻井泵、循环罐；其中：所述旋转防喷器安装于井口防喷器组的上端；液位计安装于循环罐正上方，液位计通过数据采集线连接到自控系统；自控系统与自动节流管汇相连接；自动节流管汇出口接入液气分离器；灌浆泵通过压井管汇接入井筒环空，压井管汇上设有循环罐；钻井泵出口一路接入钻具，另一路通过高压管线接入压井管汇。

所述钻井泵一路出口通过立管、水龙带之后接入钻具。

所述的液位计为雷达液位计。

与现有技术相比，本实用新型的优势是与常规的控压钻井技术相比，用高精度液位计代替昂贵的高精度流量计来判断井涌和井漏；以地面钻井液罐的液面稳定为井筒压力平衡的判据，省略了常规控压钻井过程中复杂的水力学计算，具有操作简单、成本低和适合现场应用推广。

附图说明

图1是本实用新型的一种液面稳定控制系统及其控制方法的示意图。