[發(fā)明專利]鉆井流體轉(zhuǎn)向切換控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210417871.4
• 申請(qǐng)日: 2012-10-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103790530A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡志堅(jiān);馬青芳;邵強(qiáng);肖建秋;王愛(ài)國(guó);彭嵩;張曄
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): E21B21/12
• 分類號(hào): E21B21/12;E21B21/10
• 代理公司: 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 關(guān)文魁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鉆井流體轉(zhuǎn)向切換控制系統(tǒng)，具體地，是一套在鉆井接單根或立柱時(shí)實(shí)現(xiàn)鉆井流體連續(xù)循環(huán)的系統(tǒng)。

背景技術(shù)

連續(xù)循環(huán)鉆井是一項(xiàng)先進(jìn)的鉆井技術(shù)，在接單根或立柱期間，利用一種鉆井液流道轉(zhuǎn)向控制裝置，保持鉆柱內(nèi)鉆井液的連續(xù)循環(huán)，從而在整個(gè)鉆進(jìn)期間實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的當(dāng)量循環(huán)密度和不間斷的鉆屑排出，避免了停泵和開(kāi)泵循環(huán)時(shí)引起的井底壓力波動(dòng)，全面改善了井眼條件和鉆井安全，極大地降低鉆井事故，提高總的機(jī)械鉆速。連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于窄密度窗口井、大位移井/水平井、欠平衡井和高溫高壓井的領(lǐng)域，顯著提高鉆井效率，為鉆井提速和油氣增產(chǎn)提供強(qiáng)大動(dòng)力和技術(shù)支撐。

目前，連續(xù)循環(huán)鉆井技術(shù)主要有兩種方法。一種是美國(guó)NOV公司開(kāi)發(fā)的連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)(CCS)，相關(guān)專利包括US7322418B2、US6315051B1等，該系統(tǒng)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大，控制難度高，使用成本昂貴，尤其是放在井口的主機(jī)占用了鉆臺(tái)面很大的空間，因此限制了該系統(tǒng)的推廣使用。另一種是意大利ENI公司開(kāi)發(fā)的連續(xù)循環(huán)閥系統(tǒng)(E-CD)，相關(guān)專利包括US20060278434A1、US20100084142A1等，該系統(tǒng)只需在每個(gè)單根或立柱頂端安裝一個(gè)鉆桿短接，即連續(xù)循環(huán)閥，在接單根或立柱時(shí)，通過(guò)壓力和手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)閥內(nèi)流道切換，保持鉆柱內(nèi)鉆井流體的連續(xù)循環(huán)；與連續(xù)循環(huán)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，使用成本相對(duì)較低，尤其是無(wú)需占用鉆臺(tái)面井口位置，可進(jìn)行常規(guī)上卸扣操作，更易獲得鉆井人員的認(rèn)可。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問(wèn)題：一方面，在完成閥內(nèi)流道切換后，操作人員要卸開(kāi)位于連續(xù)循環(huán)閥上端的鉆柱或主動(dòng)鉆桿，此時(shí)鉆桿和水龍帶內(nèi)殘留的鉆井流體將會(huì)溢出，每次操作都會(huì)造成大量鉆井流體的流失，同時(shí)造成鉆臺(tái)面污染，若配備泥漿防噴盒，則在卸扣時(shí)影響動(dòng)力鉗等井口設(shè)備使用，鉆井人員亦不方便操作。另一方面，若因鉆臺(tái)面限制無(wú)法放置流道轉(zhuǎn)向控制裝置，則只能將其放置在地面上，此時(shí)轉(zhuǎn)向控制裝置與連續(xù)循環(huán)閥之間的連接管線較長(zhǎng)，因此，在轉(zhuǎn)向控制裝置向該連接管線泵入高壓流體前，需先泵入低壓流體進(jìn)行預(yù)充填，否則可能會(huì)影響鉆柱內(nèi)鉆井流體循環(huán)的穩(wěn)定性，進(jìn)而造成井下壓力波動(dòng)。由于自身功能結(jié)構(gòu)的限制，目前的E-CD系統(tǒng)不具備解決上述問(wèn)題能力。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鉆井流體轉(zhuǎn)向切換控制系統(tǒng)。其目的在于通過(guò)合理的流道轉(zhuǎn)向切換控制，不僅能夠在接單根或立柱期間保持鉆柱內(nèi)鉆井流體的連續(xù)循環(huán)，而且可以避免卸扣時(shí)鉆桿或水龍帶內(nèi)殘留鉆井流體流失和污染鉆臺(tái)面，同時(shí)最大限度地消除轉(zhuǎn)向切換控制對(duì)鉆柱內(nèi)循環(huán)流體的影響，提高流道轉(zhuǎn)向切換作業(yè)效率和井下完全，另外，本發(fā)明還可以有效降低高壓鉆井流體對(duì)開(kāi)關(guān)控制閥的沖蝕作用，提高開(kāi)關(guān)控制閥的使用壽命。所述技術(shù)方案如下：

提供了一種鉆井流體轉(zhuǎn)向切換控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：連續(xù)循環(huán)閥、流道轉(zhuǎn)向控制裝置、高壓泵、泥漿罐和填充泵，所述連續(xù)循環(huán)閥安裝在鉆桿上，所述連續(xù)循環(huán)閥具有上旁通孔和下旁通孔，所述流道轉(zhuǎn)向控制裝置分別與所述上旁通孔和所述下旁通孔管道連通；在鉆桿上部設(shè)置有頂驅(qū)，所述頂驅(qū)與所述流道轉(zhuǎn)向控制裝置管道連通；所述高壓泵、所述泥漿罐和所述填充泵分別與所述流道轉(zhuǎn)向控制裝置管道連通，所述高壓泵與所述泥漿罐管道連通，所述泥漿罐與所述填充泵管道連通。

進(jìn)一步地，所述連續(xù)循環(huán)閥為安裝在鉆桿上的一個(gè)短接，所述連續(xù)循環(huán)閥的第一端與上部鉆桿連接，所述連續(xù)循環(huán)閥的第二端與下部鉆桿連接；所述連續(xù)循環(huán)閥內(nèi)管柱上在與所述上旁通孔對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有三通球閥，所述三通球閥連通/阻斷所述上部鉆桿、所述流道轉(zhuǎn)向控制裝置以及所述連續(xù)循環(huán)閥的第二端；所述連續(xù)循環(huán)閥內(nèi)管柱上在與所述下旁通孔對(duì)應(yīng)的位置設(shè)置有單向閥，所述單向閥連通/阻斷所述連續(xù)循環(huán)閥和所述流道轉(zhuǎn)向控制裝置。

進(jìn)一步地，所述流道轉(zhuǎn)向控制裝置包括：與所述上旁通孔依次連接的開(kāi)關(guān)控制閥F、閥塊D、開(kāi)關(guān)控制閥C、流量調(diào)節(jié)閥A和閥塊A，所述閥塊A與所述高壓泵連接；與所述下旁通孔依次連接的閥塊C、開(kāi)關(guān)控制閥E、閥塊F、流量調(diào)節(jié)閥B和開(kāi)關(guān)控制閥H，所述開(kāi)關(guān)控制閥H與所述泥漿罐連接；與所述頂驅(qū)依次連接的閥塊B、開(kāi)關(guān)控制閥D、閥塊E、止回閥B和開(kāi)關(guān)控制閥G，所述開(kāi)關(guān)控制閥G與所述填充泵連接，所述閥塊E與所述止回閥B的輸出口連接；所述閥塊A還分別與所述閥塊B和所述閥塊C連接，所述閥塊D還分別與所述閥塊E和所述閥塊F連接。

進(jìn)一步地，所述頂驅(qū)與所述閥塊B之間還依次設(shè)置有水龍帶、立管和立管接口。