[發明專利]井筒壓力和流量管理系統及方法

有效

• 申請號: 201210273968.2
• 申請日: 2012-08-03
• 公開（公告）號: CN103573198A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 李宗清;陳永明;王樹江;朱煥剛;曹強;萬秀琦;康波;張林偉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化集團勝利石油管理局鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08
• 代理公司: 東營雙橋專利代理有限責任公司 37107
• 代理人: 侯華頌

1.井筒壓力和流量管理系統，包括常規鉆井循環系統(1001)?、節流回壓系統(1004)?及配合使用的監測與控制系統(1005)，其特征在于，還包括鉆井液注入轉換系統(1002)和輔助泵系統(1003)；所述的鉆井液注入轉換系統(1002)為在鉆井泵（8）出口管線上設有返回泥漿罐（18）的旁路管線；所述的輔助泵系統(1003)與節流回壓系統(1004)并聯，且其中的輔助泵（11）進口與泥漿罐（18）聯接、出口與鉆井液環空出口(5)聯接；監測與控制系統(1005)用于監測常規鉆井循環系統(1001)、鉆井液注入轉換系統(1002)、輔助泵系統(1003)以及節流回壓系統(1004)的數據參數。

2.根據權利要求1所述的井筒壓力和流量管理系統，其特征在于，所述鉆井液注入轉換系統(1002)的旁路管線設置方式為：鉆井泵（8）出口管線經過三通管線分為兩路，一路經過截斷閥（9）和節流裝置（10）返回泥漿罐（18）；另一路經過截斷閥（7）后又分為兩支路，一路支與鉆柱（1）聯接，另一路經過截斷閥（6）返回泥漿罐（18）。

3.根據權利要求2所述的井筒壓力和流量管理系統，其特征在于，所述的鉆井液注入轉換系統(1002)的節流裝置(10)是兩個節流閥串聯組成。

4.根據權利要求3所述的井筒壓力和流量管理系統，其特征在于，所述的常規鉆井循環系統(1001)中的防噴器組的頂部安裝旋轉防噴器(2)，井下鉆具組合包括單向閥(4)和隨鉆測量工具(3)。

5.根據1權利要求所述的井筒壓力和流量管理系統，其特征在于，所述的監測與控制系統(1005)的控制對象是鉆井立壓、套壓、井底壓力和流量中的一個或者任意個的組合。

6.權利要求1-5任一權利要求所述的井筒壓力和流量管理系統的管理方法，其特征在于，鉆井過程中，通過鉆井液注入轉換系統(1002)中的旁路管線調節鉆井液的流量，同時輔助節流回壓系統(1004)和輔助泵系統(1003)?實現對井筒套壓的壓力和流量的控制；監測與控制系統(1005)始終監測常規鉆井循環系統(1001)、鉆井液注入轉換系統(1002)、輔助泵系統(1003)以及節流回壓系統(1004)的相關信息，對控制對象的監測值與設定值進行比較，然后控制所述各個系統對鉆井井筒進行壓力和流量控制。

7.根據權利要求6所述的井筒壓力和流量管理系統的管理方法，其特征在于，在常規鉆井循環系統(1001)的防噴器組的頂部安裝旋轉防噴器(2)，在井下鉆具組合中安裝單向閥(4)和隨鉆測量工具(3)，使得鉆井井筒成為一密閉承壓系統；

當旋轉防噴器(2)密封元件失效時，利用防噴器組的密封元件實現井筒的密閉承壓；所述鉆井液注入轉換系統(1002)的旁路管線調節是通過管線中的閥門倒換以及節流裝置(10)的不斷調節來改變進入井筒內的鉆井液流量。

8.根據權利要求6或7所述的井筒壓力和流量管理系統的管理方法，其特征在于，所述監測與控制系統(1005)的控制對象是鉆井立壓、套管回壓、井底壓力和流量中的一個或者任意個的組合。

9.根據權利要求8所述的井筒壓力和流量管理系統的管理方法，其特征在于，當監測與控制系統(1005)發現井筒內有氣體溢流后，首先利用節流回壓系統(1004)對井筒增加回壓，當流量回到溢流發生前的水平，在這個回壓值上增加一個合適的值，控制此時的立壓值恒定進行排溢流工作，在氣體到達井口之前，打開輔助泵系統(1003)的輔助泵(11)，泵送鉆井液到鉆井液環空出口(5)與節流回壓系統(1004)之間，直到井筒內的氣體排完為止。