[發(fā)明專利]一種鉆井控壓系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610039793.7
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105715220B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭雙進
• 申請（專利權(quán)）人: 長江大學(xué)
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油鉆探技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉆井控壓系統(tǒng)。

背景技術(shù)

控壓鉆井技術(shù)是近年來形成的一項鉆井新技術(shù)，主要用于保護油氣層等地下資源、防止鉆進中的井漏、保證鉆井安全以及加快鉆井速度。但目前形成的控壓鉆井方法，主要是“井底恒壓”控制方法和“微流量控制”控制方法，不能將井底壓力與地層壓力聯(lián)系起來進行考慮和控制，不能實現(xiàn)二者的實時平衡，不能實現(xiàn)“零壓力窗口”地層的鉆井。并且配套裝備復(fù)雜、控制要求高、現(xiàn)場實施難度大，具有很大局限性。石油鉆探技術(shù)2011年第39卷第4期，在第7-12頁介紹了《PCDS-1精細控壓鉆井系統(tǒng)研制與現(xiàn)場試驗》。文中介紹了PCDS-1系統(tǒng)的研制與現(xiàn)場試驗情況，也介紹了國外控壓鉆井技術(shù)，包括Schlumberger公司的DAPC系統(tǒng)、Halliburton公司的MPD系統(tǒng)和Weatherford公司的MFC系統(tǒng)。Schlumberger公司的DAPC系統(tǒng)采用“井底恒壓”控壓方式，節(jié)流管匯、回壓泵、水力學(xué)模型和綜合壓力控制器協(xié)同工作，提供不間斷的精確壓力控制，使井底壓力保持在允許范圍內(nèi)。本方法強調(diào)自動調(diào)節(jié)回壓和動態(tài)控制，以保持井底壓力穩(wěn)定。Halliburton公司的MPD系統(tǒng)采用“井底恒壓”控壓方式，其與DAPC的功能類似，并具備微流量監(jiān)測控制功能，其優(yōu)勢是自動化、反應(yīng)迅速、控制精度高，井口回壓自動控制精度達到0.35MPa。PCDS-1精細控壓鉆井系統(tǒng)，采用“井底恒壓”控制方式，主要由自動節(jié)流系統(tǒng)、回壓泵系統(tǒng)、液氣控制系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和控制中心等部分組成。在控壓鉆井試驗中，鉆進中井口回壓值誤差不大于設(shè)定值0.2MPa，起下鉆工況誤差在0.5MPa以內(nèi)。該種控制方式存在四個方面的問題：一是控制目的為“井底恒壓”，即pb＝pma+pla+pax(pb為井底壓力，pma為環(huán)形空間靜液壓力，pla為循環(huán)時環(huán)空壓耗，pax為井口回壓)，沒有考慮井底壓力與地層壓力的平衡。在實施中，即使按設(shè)定的井底壓力值精確控壓，對窄壓力窗口或無壓力窗口地層，也會因兩個壓力存在差值而無法達到“不涌不漏”狀態(tài)；二是對于井底壓力的計算，受循環(huán)壓耗、抽吸壓力、激動壓力以及鉆井液性能等因素影響，難以計算準確；三是需要增加井底測壓裝置、回壓泵、綜合壓力控制器以及水力學(xué)模型等，配套復(fù)雜，控制難度大；四是現(xiàn)場實施需要專業(yè)隊伍，推廣難度大。Weatherford公司的MFC系統(tǒng)采用“微流量控制”控壓方式，通過實時監(jiān)測進出口鉆井液的微小壓力、質(zhì)量流量、當量循環(huán)密度和流速等參數(shù)快速改變井口回壓，以滿足鉆井工藝要求。該方式強調(diào)微流量監(jiān)測控制，即在溢流小于80L時即可檢測出來并在2min內(nèi)對其進行控制，使總溢流體積小于800L。該控制方式控制的是溢流，只要既沒有溢流、也沒有漏失就能達到安全鉆井狀態(tài)，更適應(yīng)控壓鉆井要求。但該控壓方式存在裝置和儀器配套復(fù)雜、實施工藝復(fù)雜的問題，推廣應(yīng)用難度大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的主要是為了解決上述技術(shù)問題，而提供一種鉆井控壓系統(tǒng)。