[發明專利]高壓自動節流管匯及其控制方法

在審

• 申請號: 202010740159.2
• 申請日: 2020-07-28
• 公開（公告）號: CN114000842A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 劉偉;周英操;付加勝;翟小強;羅良波;李牧;王志月;唐雷
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團工程技術研究院有限公司
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08;E21B21/10
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 劉娜

本發明提供了一種高壓自動節流管匯及其控制方法。其中，高壓自動節流管匯包括：第一四通、第二四通、第三四通和第四四通；二通和三通；第一節流閥和第二節流閥，第一節流閥與第一四通和所第四四通連通，第二節流閥與第四四通和二通連通；多個平板閥；高壓自動節流管匯具有至少三條僅經過第一節流閥或第二節流閥的單級節流通道和至少兩條同時經過第一節流閥和第二節流閥的雙級節流通道。本發明通過第一節流閥和第二節流閥的串并聯組合形成高低壓節流的方式，并且配合冗余設計解決了現有技術中的控壓鉆井裝備無法適應特深井的要求的問題。

技術領域

本發明涉及油氣井工程技術領域，具體而言，涉及一種高壓自動節流管匯及其控制方法。

背景技術

控壓鉆井技術可有效地解決鉆探過程中由于壓力敏感導致的井下復雜，特別是對解決復雜深井超深井中存在的窄密度窗口地層、長井段同一壓力系統地層、易坍塌和漏失的薄弱地層、枯竭油氣層、深海海底油藏等問題，都有很好的應用效果。該技術通過地面自動節流管匯限制鉆井液循環系統井口返出流體的流量與速度，精確控制井口回壓，通過壓力波傳導，更精確地控制井底壓力，保障了在整個鉆井作業過程中無論是在鉆進、循環鉆井液、接單根、起下鉆的作業過程中都能準確地控制井底壓力，維持恒定。

目前控壓鉆井技術主要分為三類，第一種是斯倫貝謝At balance公司開發的動態環空壓力控制系統，具有主備兩條節流通道，無直通通道，可實現井口回壓自動補償，曾獲2008年EP雜志評選的石油工程技術創新特別獎；第二類是哈里伯頓公司的控壓鉆井技術系統，其原理與動態環空壓力控制系統完全相同，只是在回壓泵上加上了一個入口流量計，在節流管匯中加了一個鉆井液直流通道，并改變了安全溢流管線，可實現恒定井底壓力控制；第三類是威德福公司微流量控制鉆井系統，通過高精度流量計精確測量泵入和返回鉆井液的質量和密度，判斷溢流并及時控制節流管匯增加井口回壓至井底壓力大于地層壓力。中國石油集團研制PCDS系列控壓鉆井裝備，集恒定井底壓力與微流量控制于一體，壓力控制精度高，適應多種地質、工程需求，達到國際先進水平。

但是目前所有的控壓鉆井裝備都無法適應特深井(垂直井深大于9000米)的要求，且在在高壓節流控制及安全冗余存在巨大的差距，例如：目前控壓鉆井設備額定壓力最高為35MPa，工作壓力最大14MPa，無法應對特深井需要井口設備額定壓力至少70MPa，甚至更高壓力級別，精確節流控制壓力至少21MPa以上的能力。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種高壓自動節流管匯及其控制方法，以解決現有技術中的控壓鉆井裝備無法適應特深井的要求的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種高壓自動節流管匯，包括：第一四通、第二四通、第三四通和第四四通，第一四通、第二四通和第三四通之間順次連通，第一四通具有入口端，第三四通具有出口端，第四四通與第二四通連通；二通和三通，三通的三端分別與第三四通、第四四通和二通連通；第一節流閥和第二節流閥，第一節流閥的兩端分別與第一四通和所第四四通連通，第二節流閥的兩端分別與第四四通和二通連通；多個平板閥，第一四通與第二四通之間、第二四通與第三四通之間、第二四通與第四四通之間、第一節流閥與第一四通之間、第一節流閥與第四四通之間、三通與第四四通之間、三通與二通之間、第二節流閥與第四四通之間均設置有平板閥；高壓自動節流管匯具有至少三條僅經過第一節流閥或第二節流閥的單級節流通道和至少兩條同時經過第一節流閥和第二節流閥的雙級節流通道。

進一步地，第四四通、二通、三通、第一節流閥和第二節流閥均設置有多個，各第四四通、二通、三通、第一節流閥、第二節流閥和平板閥均對稱設置在第一四通、第二四通和第三四通形成的中心管線的彼此相對的第一側和第二側，并形成六條單級節流通道和四條雙級節流通道。

進一步地，所有平板閥包括氣動平板閥，第一四通與第二四通之間、第二四通與第四四通之間、第一節流閥與第一四通之間以及第二節流閥與第四四通之間的平板閥均為氣動平板閥。