[發明專利]在鉆探流體循環系統中進行分流來調節鉆探流體壓力

有效

• 申請號: 201380071325.2
• 申請日: 2013-03-13
• 公開（公告）號: CN105074119B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: N·S·戴維斯;C·N·巴特勒
• 申請（專利權）人: 哈里伯頓能源服務公司
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08;E21B21/10
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 丁曉峰

技術領域

本公開涉及使鉆探流體循環通過地面泵和井筒中的管道。

技術背景

在使用鉆機進行井筒鉆探的情況下，鉆探流體循環系統利用一個或多個泥漿泵循環(或泵送)鉆探流體(例如，鉆探泥漿)。例如，鉆探流體循環系統可以使鉆探泥漿通過特殊的管(本領域中稱為鉆管)和連接至鉆柱的鉆環向下移動到井筒中。流體通過鉆頭中的端口(噴口)離開，獲得鉆屑并且將所述鉆屑沿著井筒的環隙向上載運。泥漿泵可以從泥漿罐進行抽吸并且可以將泥漿泵送到排出管道外，沿著立管向上，穿過水龍帶，穿過Kelly或頂部驅動單元，并且進入到鉆管、鉆環和鉆頭的中心孔中。泥漿和鉆屑沿著環隙向上返回到地面。在地面上，泥漿和鉆屑通過出口離開井筒，并且可以通過泥漿返回線路發送到鉆屑去除系統。在返回線路的終點，可以使泥漿和鉆屑流到本領域中稱為Shale Shaker的振動篩上?？梢酝ㄟ^分沙器去除較細的固體。可以利用儲存在化學罐中的化學制品對泥漿進行處理并且隨后可以將泥漿提供到泥漿罐中，在泥漿罐中可以重復該方法。

鉆探流體循環系統在壓力下輸送大量泥漿流以用于進行鉆機操作。例如，該循環系統可以使泥漿輸送到鉆桿以沿著鉆管的鉆柱向下流動并且通過附加于鉆桿下端的鉆頭流出。除了冷卻鉆頭外，泥漿還通過鉆頭中的一組開口液壓地沖洗井筒的面。另外，泥漿還沖洗掉鉆頭前進時所產生的碎屑、石屑和鉆屑。該循環系統可以使泥漿在鉆桿外部的和通過鉆探方法形成的裸眼內部的環隙中流動。以此方式，該循環系統可以使泥漿流過鉆頭并且流出井筒。

泥漿以充分的速度流過鉆桿和環隙以使比泥漿更重的碎屑、石屑和鉆屑移動到地面上。泥漿的速度也應當是充分的以冷卻鉆頭。泵處的井口壓力是充分高的以使泥漿以所需速度流動并且還用于克服沿流動路徑的實質性的流動壓力阻力。在一些情況下，該循環系統可以使泥漿以高的體積流率(例如，500至1,000加侖每分鐘)和高達5,000PSI的壓力流過鉆頭和井筒。如果鉆探流體由于鉆探泥漿壓力的不平衡流入井筒中并且沿著環隙向上流動或流動到鉆管的內部，那么可以引起稱為井涌的現象。如果井沒有關閉，那么當地層流體到達地面時，井涌可以逐步升級為井噴。

附圖描述

圖1是包括壓力控制裝置的示例性鉆探流體循環系統的示意圖。

圖2是用于調節鉆探流體循環系統中的鉆探流體壓力的計算機系統的示例的示意圖。

圖3是調節鉆探流體循環系統中的鉆探流體壓力的示例性方法的流程圖。

圖4是圖1的計算機系統的示例性架構的框圖。

各個附圖中的相同的參考標號和標識指示相同的元件。

具體實施方式

本公開描述了用于在鉆探流體循環系統中進行分流來調節鉆探流體壓力的系統和方法。本公開中所描述的系統和方法可以實施為壓井的一部分，即用于防止例如在井底壓力恒定的情況下，正在鉆探的井出現井噴前兆。司鉆法是用于壓井的示例性方法，在該方法中使鉆探流體在井中循環兩次。在第一循環中，利用原始泥漿重量使流入液循環出井。通過使循環鉆管壓力通過第一循環保持恒定來維持恒定的井底壓力。如果原始泥漿重量不足以平衡地層壓力，那么通過在第二循環中使更重的泥漿(壓井泥漿)循環來進行壓井。

為了在第二循環期間保持恒定的井底壓力，可以實施兩種方法之一。在一種方法中，在將壓井泥漿從地面泵送到鉆頭時，使套管壓力保持恒定，并且此后使鉆管壓力保持恒定直到觀察到壓井泥漿返回到地面?；蛘?，在第二循環期間，可以在將壓井泥漿從地面泵送到鉆頭時循環并且遵循鉆管壓力安排，并且此后可以使鉆管壓力保持恒定。

等候加重法是壓井的另一種示例性方法，其中使鉆探流體循環一次。使流入液循環出井，并且在一個循環中泵送壓井泥漿。雖然將壓井泥漿從地面泵送到鉆頭，但循環并且遵循鉆管壓力安排。此后使鉆管壓力保持恒定直到觀察到壓井泥漿返回到地面。