[发明专利]一种主动式井筒智能控压系统

说明书

本发明公开了一种主动式井筒智能控压系统，包括：地面多参数在线监测系统（86）、旋转防喷器（1）、井口回压补偿管汇、堵漏材料自动加注装置（62）、钻井装置、控压钻井智能控制系统（87）、远程监测及控制系统（88）和高精度水力学计算系统（105）。本发明提出了“堵控结合”的井筒压力控制思路，通过随钻循环堵漏，提高地层的抗压能力，实现了井筒压力的主动控制，有效地拓宽了地层的“钻井安全密度窗口”，降低了对井筒压力控制装备压力控制精度的要求，解决了常规控压钻井技术无法应对地层“钻井安全密度窗口”极窄甚至为零的情况，拓宽了控压钻井技术的应用范围。

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发的钻井技术领域，尤其涉及一种主动式井筒智能控压系统。

背景技术

随着油气勘探开发工作的不断深入，勘探开发领域正逐渐转向深层、深水和非常规等复杂地层。一般复杂地层的“安全密度窗口”较窄，应用常规钻探技术时易出现井涌、井漏、卡钻等一系列钻井复杂问题，井筒流动安全控制问题突出，已成为严重影响和制约复杂地层油气勘探开发的技术瓶颈。

控压钻井技术（MPD）是近年来发展起来的一项钻井新技术，其核心是通过相应的装备系统实时调控井口回压，从而间接控制井底压力，使其一直处于“钻井安全密度窗口”内，可有效预防和控制井漏和溢流，避免井下复杂，大幅度降低非常生产时间。控压钻井技术已经成为当前解决复杂地层钻井井筒压力控制难题最有效的技术手段。控压钻井技术自问世以来，经过多年的发展，技术体系日趋完善，井筒压力的控制精度也持续提高，发展出的精细控压钻井系统井底压力控制精度可达±0.35MPa，已经成为了一项安全高效钻井的钻井装备新利器，相关装备也已实现国产化。

目前，精细控压钻井技术已在现场得到了规模化应用，取得了很好的应用成效，但现有的精细控压钻井技术还存在如下问题：

现有精细控压钻井系统主要包括旋转防喷器、地面自动节流管汇、回压补偿装置、井下随钻压力测试系统（PWD）、地面控制软件等组成，如图1 所示。地面节流控制系统由各种闸板阀、液控节流阀、主节流管汇、辅助节流管汇、科里奥利流量计、压力传感器、液控节流控制操作台和控制箱等组成。回压补偿装置由电动三缸柱塞泵、交流电机、上水管线、排水管线及科里奥利流量计等组成。地面自动节流管汇和回压补偿装置结构复杂，整体采用撬装结构，再加上配套的数控房等，整套精细控压钻井系统相当庞大，设备占用面积大，且整套装备不能分为独立单元单独应用，必须整套设备上井场，这对井场大小提出了较为严苛的要求，严重限制了精细控压钻井技术在海洋钻井、山地钻井等场景的推广应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有精细控压钻井系统存在的上述问题，提供一种主动式井筒智能控压系统。

为实现上述目的，本发明提出一种主动式井筒智能控压系统，其包括：地面多参数在线监测系统、旋转防喷器、井口回压补偿管汇、堵漏材料自动加注装置、钻井装置、控压钻井智能控制系统、远程监测及控制系统和高精度水力学计算系统，其中：

所述地面多参数在线监测系统设有连接录井系统的端口，并通过通信网络设备连接远程监测及控制系统，所述地面多参数在线监测系统与高精度水力学计算系统和控压钻井智能控制系统相连接，所述的地面多参数在线监测系统为油气钻井井筒压力的远程智能主动控制提供核心的基础数据；

所述钻井装置上端连接井口回压补偿管汇，所述井口回压补偿管汇通过泥浆泵连接堵漏材料自动加注装置一端，所述堵漏材料自动加注装置另一端连接泥浆罐，所述泥浆罐通过管道连接振动筛，所述振动筛下方设置有泥浆池，所述井口回压补偿管汇一端管道延伸至泥浆池上方；所述井口回压补偿管汇一端通过管道连接至气液分离器，所述气液分离器上方连接至燃烧池，所述气液分离器下方通过管道设置于振动筛上方，所述钻井装置上方设置有旋转防喷器；