[實用新型]一種海洋深水隔水管氣舉鉆井氣液分離裝置

有效

• 申請號: 201721646710.7
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN208203254U
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 趙洪山;唐洪林;牛洪波;董廣華;席境陽;曹繼飛;王銳;白立業
• 申請（專利權）人: 中石化石油工程技術服務有限公司;中石化勝利石油工程有限公司;中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B43/36
• 分類號: E21B43/36
• 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;李勇

本實用新型涉及一種海洋深水隔水管氣舉鉆井氣液分離裝置，包括筒體、螺旋通道、鉆井液進出口、排氣孔、集氣腔和氣體出口，內筒體、外筒體和螺旋通道采用整體式一體加工而成，內筒體自下而上沿筒體周邊開有規則排列的排氣孔，集氣腔設置在排氣孔內側，集氣腔內裝有氣體吸附和阻液材料，氣體出口設置在集氣腔頂部，內筒體頂部和底部均設置旋轉動密封結構，鉆桿位于內筒體內，內筒體與外筒體之間設置螺旋通道，鉆井液進口和出口分別設置在螺旋通道底部和頂部。本實用新型對大流量、高含氣量的鉆井氣液分離效果較好，施工操作簡單、拆卸方便、結構可靠穩定，能夠為我國海洋深水油氣資源開發提供技術和設備支持。

技術領域

本實用新型涉及海洋石油鉆井工程裝置領域，尤其是一種海洋深水隔水管氣舉鉆井氣液分離裝置。

背景技術

當前，海上鉆井使用的主要是單梯度鉆井技術。單梯度鉆井在同尺寸的井眼中只有一個液柱梯度，即井底壓力由海面到井底的鉆井液柱壓力來產生，鉆井液柱壓力梯度均以海面為參考點。在海洋深水鉆井中，由于海底疏松的沉積物和海水柱影響，地層孔隙壓力和破裂壓力之間的間隙（即鉆井液密度窗口）很小，使得鉆井非常困難。如果使用的鉆井液密度較小，使得井底環空鉆井液循環壓力小于地層孔隙壓力，將會導致地層流體侵入井筒，嚴重時會引發井涌、井噴事故；若鉆井液密度過大，井底環空鉆井液循環壓力超過地層破裂壓力，則會導致井漏復雜情況的發生。

雙梯度鉆井是自上世紀90年代發展起來的一種新型控壓鉆井技術，能夠很好解決海洋深水鉆井中鉆井液密度窗口狹窄的問題。采用該技術時，海底以上隔水管環空內流體密度與海水密度相近，鉆井液柱的壓力計算以海底為參考點，使得地層孔隙壓力和破裂壓力之間區域相對變寬，井涌、井噴和井漏事故大大減少，從而有利于縮短建井周期和降低處理鉆井事故的時間和成本。隔水管氣舉鉆井作為雙梯度鉆井技術的一種實現型式，是通過將氣體壓縮后注入到海底隔水管環空中降低鉆井液的密度來實現雙梯度鉆井的，具有平臺設備改造少、無需海底復雜設備以及可以降低17%~24%深水鉆井費用等諸多技術優勢。

理論和試驗研究表明，隔水管氣舉鉆井期間向海底隔水管環空中注入的氣體量較大，加上氣體具有可壓縮性的特點，隔水管氣舉鉆井能否成功安全實施的技術關鍵在于氣體沿隔水管環空上行過程中的流型控制和環空鉆井液壓力梯度非線性控制問題。注氣初期時，由于隔水管下部環空壓力較高，壓縮氣體主要以小氣泡的形式均勻地分布在鉆井液中；當氣體隨鉆井液上行過程中，隨著隔水管環空鉆井液柱壓力的降低，氣體將會發生膨脹，氣液兩相流中氣體所占比例將不斷上升，混合流體也將出現由泡狀流、段塞流向攪拌流、環狀流的轉化，鉆井液攜巖性能將會明顯下降，同時隔水管環空鉆井液的壓力控制也將變得極不穩定，尤其當達到環狀流的時候，將會出現鉆井液攜巖困難和海底隔水管環空壓力難以控制的問題，從而嚴重影響隔水管氣舉雙梯度鉆井的安全實施。因此，在壓縮氣體沿隔水管環空上行至一定井深時，采取一定技術措施將氣體從鉆井液中分離出來，盡可能保持混合流體處于泡狀流或段塞流的狀態，成為了隔水管氣舉鉆井亟待解決的關鍵問題之一。

目前，能夠實現氣液兩相分離的氣液分離裝置在其它行業領域已有廣泛應用，但隔水管氣舉鉆井期間，向海底隔水管環空中注入的氣體通常為空氣、氮氣等，氣液混合流體流量大（一般至少30升/秒）、含氣量高，加上海平面以下復雜工況下的井筒穩定性問題尤為重要，因此常規的氣液分離裝置并不適用于海洋深水油氣資源勘探開發的要求。

中國專利ZL201110125801.7公開了一種制冷設備中用于用氣態的制冷劑與液態制冷劑進行分離的裝置。該裝置包含入口、氣出口、液出口、分離腔和集液腔，通過旋轉分離原理，將氣態制冷劑和液態制冷劑分離，結構簡單。但該專利僅用于氣相含量較小且流量很低的制冷設備領域，不適用于海洋深水隔水管氣舉鉆井的氣液分離。