[发明专利]一种基于井下防喷器的井筒压力控制装置和方法

说明书

本发明提出了一种基于井下防喷器的井筒压力控制装置和方法，包括井口溢流监测装置，所述井口溢流监测装置实时监测井口溢流及井涌情况；钻柱，所述钻柱的上部设置有可开关的钻井液循环通道；以及设置在所述钻柱中部的防喷器，所述防喷器构造成能够通过投入憋压球而膨胀从而封隔所述钻柱与套管的环空；并通过管串憋通后解封。本发明能够监测到井口溢流及井涌，并在到井口溢流及井涌情况出现时启动防喷器坐封，进行循环压井并使井下压力平衡，压井结束，井下防喷器解封，井筒重新建立钻井液循环，继续正常钻进，可有效防止井口溢流及井涌。

技术领域

本发明涉及一种基于井下防喷器的井筒压力控制装置和方法，属于油气田钻完井技术领域。

背景技术

在石油天然气钻井施工中，为安全地钻过高压油、气层并避免发生钻井井喷失控事故，需要在钻井的井口或井底安装一种设备，即防喷器。当井筒内的压力小于地层压力时，井下地层中的油、气、水进入井筒并形成溢流或井涌，严重时可发生钻井井喷和着火事故。防喷器的作用就是当井内出现溢流、井涌时，可快速关闭井口和井下环空，防止井喷事故的发生。

防喷器的类型可分为普通防喷器、万能防喷器和旋转防喷器。万能防喷器是可以在紧急情况下启动，应付任何尺寸的钻具和空井；旋转防喷器是可以实现边喷边钻作业。在深井钻井中常是除两种普通防喷器外，再加上万能防喷器、旋转防喷器，使三种或四种组合地装于井口。

现有的井下防喷器在使用时，其井筒压力不易控制，使得使用不安全，不能有效保证操作人员的生命安全，因此，急需一种基于井下防喷器的井筒压力控制工艺来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的上述技术问题，本发明提出了一种基于井下防喷器的井筒压力控制装置和方法，能够监测到井口溢流及井涌，并在到井口溢流及井涌情况出现时启动防喷器坐封，进行循环压井并使井下压力平衡，压井结束，井下防喷器解封，井筒重新建立钻井液循环，继续正常钻进，可有效防止井口溢流及井涌。

根据本发明的一个方面，提出了一种基于井下防喷器的井筒压力控制装置，包括：

井口溢流监测装置，所述井口溢流监测装置实时监测井口溢流及井涌情况；钻柱，所述钻柱的上部设置有可开关的钻井液循环通道；以及

设置在所述钻柱中部的防喷器，所述防喷器构造成能够通过投入憋压球而膨胀从而封隔所述钻柱与套管的环空；并通过管串憋通后解封。

本发明的进一步改进在于，所述钻柱的内部设置有单流阀。

本发明的进一步改进在于，所述钻井液循环通道包括连通所述钻柱内部和外部的循环孔，以及能够封堵和打开所述循环孔的环形遮挡片。

本发明的进一步改进在于，所述循环孔的上方设置有收纳槽，所述收纳槽内安装有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆的端部连接所述环形遮挡片；

其中，所述电动伸缩杆伸长时所述环形遮挡片封堵所述循环孔，所述电动伸缩杆收缩时所述环形遮挡片收缩到所述收纳槽内，所述循环孔打开。

本发明的进一步改进在于，所述电动伸缩杆通过电动马达或电机控制伸缩。

本发明的进一步改进在于，所述环形遮挡片通过导向块连接在所述钻柱上，并沿所述导向块滑动。

根据本发明的另一个方面，提出了一种井筒压力控制方法，包括：

将防喷器与钻柱相连并下放到井下，通过井口溢流检测装置实时监测井口溢流及井涌情况；

当井口溢流监测装置监测到井口溢流及井涌出现时，井下防喷器坐封，关闭单向阀并开启所述钻井液循环通道；

进行循环压井并使井下压力平衡；

压井结束处理完溢流后，井下防喷器解封，钻井液循环通道关闭，井筒重新建立钻井液循环，继续正常钻进。