[發(fā)明專利]處理隔水管中的氣體侵入的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380019289.5
• 申請(qǐng)日: 2013-04-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104246114B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·萊藤伯格;M·錢德拉;C·貢薩爾維斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 控制壓力營(yíng)運(yùn)私人有限公司
• 主分類號(hào): E21B21/00
• 分類號(hào): E21B21/00;E21B21/08
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 王小東

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在深海鉆探操作期間處理隔水管中的氣體侵入的方法，特別地，涉及將未被察覺(jué)地上升到一個(gè)或多個(gè)海底防噴器的上方的氣體安全地循環(huán)到隔水管之外的方法。

背景技術(shù)

深海鉆探操作中主要的危險(xiǎn)是，當(dāng)氣體未被察覺(jué)地循環(huán)到防噴器(BOP)的上方時(shí)，可出現(xiàn)氣體不受控制地脫離流體系統(tǒng)。一旦夾帶的氣體到達(dá)正在使用的流體系統(tǒng)的泡點(diǎn)，氣體就被釋放并且快速膨脹。快速脫離可將大量流體快速卸載到鉆臺(tái)，隨后釋放烴氣。這會(huì)開(kāi)始導(dǎo)致進(jìn)一步不受控制地在鉆臺(tái)急劇釋放氣體和鉆探液的聯(lián)鎖反應(yīng)，并且，因?yàn)殂@探液的快速卸載減小了施加的井底壓力(BHP)，所以該事件還會(huì)導(dǎo)致地層流體二次流入到井身。

盡管不是一般事件，但目前是通過(guò)關(guān)閉鉆臺(tái)正下方的分流器來(lái)解決的，以允許釋放的氣體被排到船外。

盡管這將釋放的氣體帶離工作人員，但這沒(méi)有控制釋放或者管理該事件期間的井底壓力。此外，由于氣體的釋放速度，導(dǎo)致使用當(dāng)前系統(tǒng)技術(shù)的反應(yīng)時(shí)間已經(jīng)表現(xiàn)出過(guò)慢，以致于沒(méi)有充分保護(hù)鉆探隊(duì)。出現(xiàn)概率隨著海底BOP的設(shè)定深度而增大。

圖1是典型的現(xiàn)有技術(shù)的海上鉆探裝置的示意圖。設(shè)置有具有鉆臺(tái)14的浮式鉆探船1，用于鉆出穿過(guò)水面2a下方的海床2的鉆孔。鉆柱(未示出)從鉆探船1經(jīng)由防噴器(BOP)組3延伸到鉆孔，BOP組3設(shè)置在井口4上方的海底2上。隔水管5環(huán)繞鉆柱從BOP組3向上延伸，并且設(shè)置有伸縮接頭10。扼流圈6和壓井管線7設(shè)置在浮式鉆探船1和防噴器組3之間，用于進(jìn)行井控制。分流器8連接到伸縮接頭10的內(nèi)筒9。

圖2中示出現(xiàn)有技術(shù)的分流器8，分流器8是環(huán)形密封裝置，用于關(guān)閉和密封環(huán)繞鉆柱的環(huán)面，或者，如果沒(méi)有鉆柱表現(xiàn)出是完全靠近隔水管5。分流器8設(shè)置有分流器管線12，分流器管線12提供用于使流體從隔水管或隔水管環(huán)面受控制地釋放的管道。如此，分流器8通過(guò)在風(fēng)不會(huì)把分流后的流體帶回到鉆探裝置的方向上將內(nèi)容物運(yùn)送到船外來(lái)提供去除隔水管中的氣體的方式。

分流器8通常用在低壓系統(tǒng)(200-500psi工作壓力)下，所以沒(méi)有被構(gòu)造成保持高壓。如此，在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，分流器控制系統(tǒng)進(jìn)行操作，使得分流器將不進(jìn)行關(guān)閉井的操作。在分流器管線12中設(shè)置液壓閥或氣壓閥11，可由自動(dòng)排序轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)操作這些閥來(lái)打開(kāi)或關(guān)閉分流器管線。分流器系統(tǒng)被構(gòu)造成確保在分流器8關(guān)閉之前分流器管線閥11是打開(kāi)的。

圖2中示出的分流器具有兩個(gè)排出管線12和流動(dòng)管線13。如在2007年11月的API RP 64，SE中規(guī)定的，這個(gè)分流器關(guān)閉系統(tǒng)應(yīng)該能夠打開(kāi)排氣管線12和流動(dòng)管線閥13并且關(guān)閉管上的環(huán)形密封元件(對(duì)于20”ID的密封元件在30秒的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，對(duì)于大于20”ID的密封元件ID，在少于和等于45秒的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi))。然而，一般，井況需要API RP 64推薦的更快的關(guān)閉時(shí)間，尤其是使用油基泥漿或合成基泥漿，因?yàn)橐坏怏w未被察覺(jué)地到達(dá)通向井身的入口，它就進(jìn)入溶液并且不會(huì)有能觀察到的跡象，直到它從溶液中出來(lái)非常接近表面。這樣一般使操作人員保護(hù)井的時(shí)間非常少，并且如果不采取行動(dòng)，則氣體將猛烈地?cái)y載到海底取油隔水管中，從而威脅到鉆臺(tái)上的工作人員。

當(dāng)用海底隔水管進(jìn)行鉆孔的同時(shí)發(fā)生侵入(特別是抽汲侵入)時(shí)，有可能氣體將在井關(guān)閉之前遷移到或者循環(huán)到海底BOP組3的上方。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，隔水管5為不受控制的流體流提供到達(dá)鉆探裝置的直接管道。如果被排空，則隔水管環(huán)面中所得的低壓致使隔水管上的壓力差非常大，以致于當(dāng)超過(guò)了隔水管管道的擠毀強(qiáng)度時(shí)，隔水管(特別是下接頭)會(huì)遭受靜水壓擠毀。為了進(jìn)行對(duì)抗，一些深海隔水管已裝配有隔水管注入閥，隔水管注入閥旨在用于一旦隔水管中的靜液壓降低并且在出現(xiàn)靜液壓擠毀之前，使隔水管環(huán)面接觸海水。通常，這種閥被設(shè)置成當(dāng)隔水管中的泥漿的靜液壓降低至比海水的靜液壓低某個(gè)設(shè)定差值時(shí)打開(kāi)。通常提供手動(dòng)超控。然而，隔水管注入閥的利用率非常低，因?yàn)樗鼈儧](méi)有在工業(yè)上被證實(shí)是可靠的，這是由于高度取決于海水密度的不復(fù)雜控制方式。此外，如果鉆探液快速卸載到隔水管中減小了導(dǎo)致次生井涌的施加的井底壓力，則進(jìn)入井身的地層流體將為海水不受控制地脫離整個(gè)鉆探船1提供足夠動(dòng)能。