[发明专利]一种气举反循环钻井系统及自动控制方法

摘要

本发明公开了一种气举反循环钻井系统及自动控制方法，它包括井口装置、井内钻具、返出管线、注气管线、钻井液注入管线和自动控制系统。井内钻具包括钻头、井下电磁PWD、钻铤、下单壁钻杆、气水混合器、双壁钻杆、注气阀和上单壁钻杆。注气、注钻井液管线上装有自动节流阀、压力表、流量计、自动泄压阀。自动控制系统包括信号接收器、计算机、显示器、PLC控制器、参数输入模块，气举反循环钻井过程中，通过自动控制系统实时监测井底压力，调整注气量参数、注钻井液参数，实现井底压力自动、精确控制。本发明的有益效果是：匹配常规井口井控装备，减小井控风险；精确控制井底压力，防止发生井漏和溢流。

主权项

1.一种气举反循环钻井系统，其特征在于：它包括井口装置、返出管线、井内钻具、注气管线、钻井液注入管线和自动控制系统（39）；/n所述井口装置包括设置于井口顶部的钻井四通（1），钻井四通（1）的顶部顺次设置有升高短节（2）、闸板防喷器（3）和旋转防喷器（4），所述旋转防喷器（4）右侧旁通阀上设置有环空液面监测回声仪（48），所述升高短节（2）内设置有气水隔离管（45），气水隔离管（45）的上端部向外翻边且固设于升高短节（2）的内壁上，气水隔离管（45）的下端部贯穿钻井四通（1）且延伸于井内（51）；/n所述返出管线包括顶驱（5）、水龙带（6）、立管（7）、排砂管线（49）和振动筛（8），顶驱（5）的出液口与振动筛（8）的入口端之间依次连接有水龙带（6）、立管（7）和排砂管线（49）；/n所述井内钻具包括设置于井（51）内且由下往上依次连接的钻头（9）、井下电磁PWD（10）、钻铤（11）、下单壁钻杆（12）、气水混合器（13）、双壁钻杆（14）、注气阀（15）和上单壁钻杆（16），上单壁钻杆（16）延伸于钻台上且与顶驱（5）连接；/n所述双壁钻杆（14）包括外管（22）和内管（21），内管（21）沿轴向设置于外管（22）内；/n所述注气阀（15）包括注气阀内管（17）、注气阀外管（18）和隔板A（20），所述隔板A（20）焊接于注气阀外管（18）内，隔板A（20）中心开设有通孔A，通孔A内焊接有注气阀内管（17），注气阀内管（17）的上端部向上延伸且与上单壁钻杆（16）的下端部螺纹连接，注气阀内管（17）的下端部与内管（21）的上端部螺纹连接，注气阀外管（18）上开设有多个位于隔板A（20）下方的侧孔A（19），注气阀外管（18）与外管（22）的上端部螺纹连接，注气阀（15）工作时在气水隔离管（45）范围内活动；/n所述气水混合器（13）包括气水混合器内管（23）、气水混合器外管（25）和隔板B（26），所述隔板B（26）焊接于气水混合器外管（25）内，隔板B（26）中心开设有通孔B，通孔B内焊接有气水混合器内管（23），气水混合器内管（23）上开设有多个位于隔板B（26）上方的侧孔B（24），气水混合器内管（23）的上端部向上延伸且与内管（21）的下端部螺纹连接，气水混合器内管（23）下端部向下延伸且与下单壁钻杆（12）的上端部螺纹连接，所述气水混合器外管（25）螺纹连接于外管（22）的下端部，气水混合器（13）工作时沉没在环空液面之下；/n所述注气管线包括空压机（27）、增压机（28）、旋转防喷器（4），增压机（28）的出气口与旋转防喷器（4）左侧旁通阀之间顺次连接有自动节流阀I（29）、压力表I（30）、流量计I（31）和自动泄压阀I（32）；/n所述钻井液注入管线包括泥浆罐（33）、泥浆泵（46）、压井管汇（38）、钻井四通（1），所述泥浆泵（46）与压井管汇（38）入口端之间顺次连接有自动泄压阀II（34）、自动节流阀II（35）、压力表II（36）和流量计II（37），所述泥浆泵（46）与泥浆罐（33）经管道连通；/n所述自动控制系统（39）包括信号接收器（43）、显示器（40）、参数输入模块（44）、PLC控制器（42）和计算机（41），所述信号接收器（43）、显示器（40）、参数输入模块（44）、PLC控制器（42）分别与计算机（41）有线连接；/n所述信号接收器（43）与井下电磁PWD（10）、环空液面监测回声仪（48）之间通过无线电信号连接，信号接收器（43）与压力表I（30）、流量计I（31）、压力表II（36）、流量计II（37）之间通过有线电信号连接；/n所述PLC控制器（42）与自动节流阀I（29）、自动泄压阀I（32）、自动节流阀II（35）、自动泄压阀II（34）之间通过有线电信号连接。/n