[發(fā)明專利]流體控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210186922.7
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN103470201B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅伯特.A.喬吉;克里斯多佛.E.沃爾夫;劉逢甦;劉莉;法賽德.高瑞樸
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 彭久云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可用于控制流體流動的流體控制系統(tǒng)，尤其涉及一種可在油井，比如海上油井鉆探過程中來控制返回的鉆探流體(或返回的鉆探泥漿，Returning Drilling Fluids)的流動以避免井涌(Kick)發(fā)生的流體控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

從地下地層(Subsurface Formation)來尋找并開探碳氫化合物(Hydrocarbon)，如石油已經(jīng)進行了數(shù)十年。由于以地面為基地的油井有限的生產(chǎn)能力，從海底油井開探碳氫化合物就引起了關(guān)注。

通常，在鉆探海上油井(Offshore Well)時，可轉(zhuǎn)動的鉆頭(Drill Bit)設(shè)置在鉆柱(Drill String)上從海床下鉆出井孔。表面平臺，如海面平臺或鉆探船通過鉆柱對鉆頭進行控制。同時，立管(Riser)設(shè)置來連接海面平臺和海床上形成的井口(Wellhead)。鉆柱穿過立管來導(dǎo)引鉆頭到井口處。

在鉆井過程中，鉆柱從海面平臺獲得必要的能量驅(qū)動鉆頭轉(zhuǎn)動。其間，來自設(shè)置在海面平臺的流體罐的鉆探流體(或者鉆探泥漿)通過鉆柱到達鉆頭，然后通過設(shè)置在鉆柱和立管殼體間的環(huán)形空間返回流體罐。鉆探流體維持了一定的靜水壓力(Hydrostatic Pressure)來平衡來自井孔的流體的壓力并對鉆頭進行冷卻。另外，鉆探流體與井孔形成過程中產(chǎn)生的物料相混合以攜帶其到海面進行處理。

在一些情況下，從海床中進入井孔中的流體的壓力大于鉆探流體的壓力，從而可導(dǎo)致返回的鉆探流體流量遠大于來自鉆柱中的鉆探流體的流量。在異常情況下，這就形成了潛在的風(fēng)險，其造成設(shè)備損壞及對操作人員和環(huán)境造成不利影響。

操作人員密切關(guān)注這種不期望發(fā)生的流體所造成的潛在風(fēng)險的可能并在海面持續(xù)的監(jiān)控鉆探流體的流入及流出。比如，在鉆探流體循環(huán)的過程中不斷監(jiān)控流體罐中鉆探流體的水平來確定是否鉆探過程中流體流量發(fā)生變化。然而，這種方法并不準(zhǔn)確且需要相對較長的時間才能發(fā)現(xiàn)并對井孔中流體的變化做出反應(yīng)。

當(dāng)發(fā)現(xiàn)流體有變時，操作人員通常通過封井裝置(Blowout Preventer)中的閘板(Ram)或環(huán)形器(Annulars)關(guān)閉井孔來提升鉆探流體的靜水壓力，隨后使用具有高密度的流體來替換鉆探流體。這種操作常需要大半天時間且對鉆探的效率和產(chǎn)量有明顯的不利影響。

所以，需要提供一種新的流體控制系統(tǒng)，其可在井孔鉆探的過程中對壓力的變化進行監(jiān)測并有效的控制流向表面平臺，如海底鉆臺平臺的返回的鉆探流體的流動。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個實施例提供了一種用于鉆探井孔的流體控制系統(tǒng)。該流體控制系統(tǒng)包括導(dǎo)管、聲敏感應(yīng)裝置及流體控制裝置。所述導(dǎo)管開設(shè)有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道。所述聲敏感應(yīng)裝置可用來監(jiān)測所述返回的鉆探流體的流速。所述流體控制裝置可對所述感應(yīng)裝置監(jiān)測到的事件進行響應(yīng)來控制所述返回的鉆探流體的流速，該流體控制裝置靠近所述感應(yīng)裝置設(shè)置。

本發(fā)明另一個實施例提供了一種用于避免鉆探井孔過程中井涌發(fā)生的流體控制系統(tǒng)。該流體控制系統(tǒng)包括導(dǎo)管、感應(yīng)裝置及第一固持元件。所述導(dǎo)管開設(shè)有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道。所述感應(yīng)裝置可用來監(jiān)測所述返回的鉆探流體的流速。所述第一固持元件固持所述鉆桿在所述導(dǎo)管中且可對所述感應(yīng)裝置監(jiān)測到的事件進行響應(yīng)來控制通過在所述導(dǎo)管中的所述返回的鉆探流體的流速。

本發(fā)明的再一個實施例提供了一種用于避免鉆探井孔過程中井涌發(fā)生的流體控制系統(tǒng)。該流體控制系統(tǒng)包括導(dǎo)管、感應(yīng)裝置、固持元件及旁路系統(tǒng)。所述導(dǎo)管開設(shè)有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道。所述感應(yīng)裝置可用來監(jiān)測所述返回的鉆探流體的流速。所述固持元件固持所述鉆桿在所述導(dǎo)管中。所述旁路系統(tǒng)與所述導(dǎo)管流體相通且可與所述固持元件相配合來控制所述返回的鉆探流體的流速以對所述感應(yīng)裝置監(jiān)測到的事件進行響應(yīng)。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對于本發(fā)明的實施例進行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中：

圖1為本發(fā)明鉆探系統(tǒng)的一個實施例的示意圖；

圖2為沿圖1所示鉆探系統(tǒng)中的A-A線所得的鉆探組合的一個實施例的剖面示意圖；及

圖3到圖6所示為本發(fā)明鉆探系統(tǒng)中的流體控制系統(tǒng)的多個實施例的示意圖。

具體實施方式