[發(fā)明專利]自反饋兩相體系鉆井液混合系統(tǒng)及混合鉆井液的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810008399.6
• 申請日: 2018-01-04
• 公開（公告）號: CN108119074A
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 高永海;何偉;孫寶江;李昊;陳嘉輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: E21B21/06
• 分類號: E21B21/06
• 代理公司: 北京思格頌知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11635
• 代理人: 李中奎

本發(fā)明涉及一種自反饋兩相體系鉆井液混合系統(tǒng)，包括：混合器、海水池、基漿池；海水池通過第一管路與混合器相連，基漿池通過第二管路與混合器相連；其中，海水池容納海水，用于給第一管路提供海水原料；基漿池容納基漿池，用于給第二管路提供基漿原料；海水、基漿進入混合器混合后經(jīng)密度自反饋模塊進入泥漿池或者泥漿泵管匯。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明添加到自反饋兩相體系鉆井液混合系統(tǒng)的密度自反饋模塊不僅可以使混合液密度更加精確，還可以通過檢測密度與設置或設計密度對比校準流量計，泵與流量計之間加裝的溢流閥可以使系統(tǒng)在不控制泵功率的情況下實現(xiàn)各種比例原料的混合，且混合更加高效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鉆井技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種自反饋兩相相體系鉆井液混合系統(tǒng)及混合鉆井液的方法。

背景技術(shù)

鉆井液平衡鉆井已經(jīng)是目前國際上成熟的鉆井技術(shù)，在深水鉆井中平衡鉆井技術(shù)利用海水和鉆井液的靜壓力來平衡底層壓力，保證鉆井的正常進行。但深水淺層層鉆井面臨著淺層流、淺層氣等淺層地質(zhì)災害風險，以及地層薄弱帶來的壓力窗口窄等鉆井難題：

1、安全密度窗口窄，井身結(jié)構(gòu)設計困難，套管無法下到預定的深度。在深水鉆井中，由于海水的密度比巖石的密度低，海水施加的上覆巖層壓力相比于陸地上巖石施加的要小很多。因此，由于深海地層的破裂壓力梯度小于相同井深的陸地地層，地層壓力梯度和破裂壓力梯度之間的安全余量非常小，隨著水深的增加安全密度窗口也會越窄，井身結(jié)構(gòu)的設計難度更大，套管無法下到預定井深。

2、鉆遇高壓淺層流，難以有效實施井控。深水海底常常潛伏著大量的高壓淺層流，包括淺層水流和淺層氣流。淺層水流的井涌表現(xiàn)為鉆井、下套管固井出現(xiàn)困難，嚴重時會導致井眼坍塌甚至引起海底沉降，還可能導致油井報廢；在鉆遇淺層氣流時，由于地層比較淺，通常還沒有下表層套管，未能安裝井口裝置，一旦發(fā)生淺層氣流的井涌，氣體會大量的進入到井筒環(huán)空，降低環(huán)空有效壓力。此時，在沒有井口裝置的情況下，無法及時地對環(huán)空壓力進行控制。

因此需要一種特殊的壓井方法來解決這一難題。在鉆進作業(yè)期間，只要隨鉆測量裝置監(jiān)測到井下有地層異常高壓，就可通過人為輸入工作指令或自動運行工作指令，泵送出所需要的高密度鉆井液，不需要循環(huán)和等待配制高密度鉆井液，實現(xiàn)邊作業(yè)邊加重的動態(tài)鉆井作業(yè)。

現(xiàn)有技術(shù)中沒有自反饋裝置，無法對混合達不到要求的混合液進行再次檢測和調(diào)整，系統(tǒng)長時間的使用會導致流量計讀數(shù)偏差進而使基漿、海水的比例與預設參數(shù)或設計參數(shù)出現(xiàn)偏差，最終導致混合液密度達不到要求而使壓井失敗，這在這項技術(shù)的實施中是非常致命的；現(xiàn)有技術(shù)中沒有泵壓保護裝置，無法實現(xiàn)各種混合比的混合，或無法保證泵的安全可靠性；高粘的基漿相采用剪切泵泵送，可以破壞高粘流體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更有利于基漿和海水兩種流體的相互混合，使混合更加高效。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述工程問題，實時對鉆井液進行調(diào)整，本發(fā)明提供一種自反饋兩相體系鉆井液混合系統(tǒng)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

自反饋兩相體系鉆井液混合系統(tǒng)，包括：混合器，海水池通過第一管路與混合器相連，基漿池通過第二管路與混合器相連；其中，海水池給第一管路提供海水原料，基漿池給第二管路提供基漿原料；海水、基漿進入混合器混合后經(jīng)密度自反饋模塊進入泥漿池或者泥漿泵管匯。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果如下：

1、添加到自反饋兩相體系鉆井液混合系統(tǒng)的密度自反饋模塊不僅可以使混合液密度更加精確，還可以通過檢測密度與設置或設計密度對比校準流量計。

2、泵與流量計之間加裝的溢流閥可以使系統(tǒng)在不控制泵功率的情況下實現(xiàn)各種比例原料的混合。控制閥開度過小時，泵壓升高，溢流閥打開使流體回流至池中，實現(xiàn)海水、基漿各比例混合，保護泵的工作安全，增加整個系統(tǒng)的可靠性。

3、輸送基漿泵采用剪切泵，破壞高粘流體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)更有利于兩相流體相互混合，使混合更加高效。