[發明專利]控壓欠平衡鉆井過程的壓力控制系統及方法

在審

• 申請號: 202010855460.8
• 申請日: 2020-08-24
• 公開（公告）號: CN111963086A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: 張興全;楊向前;范白濤;李中;任美鵬;武治強;王寧
• 申請（專利權）人: 中海石油（中國）有限公司;中海石油（中國）有限公司北京研究中心
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08;E21B21/06;E21B21/10;E21B41/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 張月娟

本發明涉及一種控壓欠平衡鉆井過程的壓力控制系統，包括泥漿池、泥漿泵、鉆桿、節流管匯系統、第一撬裝系統、回壓泵系統、控制系統、氣液分離器和第二撬裝系統，泥漿池通過第一管路和泥漿泵與鉆桿的頂部入口連接，鉆桿上的旋轉控制頭通過第二管路依次串接節流管匯系統和第一撬裝系統后再接入泥漿池；泥漿池還通過第三管路串接回壓泵系統后分別接入節流管匯系統和控制系統；控制系統接入第二管路；氣液分離器和所述第二撬裝系統并聯在位于第一撬裝系統和泥漿池之間的第二管路上，氣液分離器的液體出口和第二撬裝系統的入口連接，第二撬裝系統的出口接入泥漿池。本發明能夠將混合狀態下的流體進行氣液分離，并實時的監測出口的液相流量的變化。

技術領域

本發明涉及油氣勘探技術領域，具體是關于一種控壓欠平衡鉆井過程的壓力控制系統及方法。

背景技術

近年來，隨著勘探開發轉向深水、深層、高溫高壓井等領域，這些領域隨之而來的窄安全密度窗口、超高溫高壓地層、衰竭地層等給鉆井帶來較大的難題，井漏、溢流時有發生。井下復雜事件的發生主要因井底壓力的控制難度大造成，同時機械鉆速低，單井成本居高不下等問題突出，如何保證復雜地層的安全高效經濟鉆井是急需解決的問題。

在起下鉆、接單根工況下，由于鉆井液停止循環時，循環摩阻損失，造成井底壓力的降低；而在開泵、下鉆等工況下，由于激動壓力的作用，井底壓力會增加。不同工況下井底壓力的波動造成井下復雜事故的發生，如溢流和井漏等。控壓鉆井可通過改變井口回壓實現對不同工況下井底壓力的控制，井底壓力處于某一控制值，避免了因工況變動造成的井底壓力波動，從而降低溢流和井漏的發生。

目前國內外控壓鉆井井底壓力控制方式主要有兩種，一是通過井底安裝隨鉆測壓設備(PWD)和井口安裝質量流量計，從而實時獲取井底壓力和井口流量，通過井底PWD數據來調整井口壓力變化，保證井底恒壓；第二種方式是采用井口安裝質量流量計，實時監測出口流量和入口流量的變化，通過流量的變化來反映井底壓力的情況。對于陸地、淺水及高溫高壓油氣田鉆井，普遍采用第一種控壓鉆井模式。

而當鉆遇氣層時，氣體進入井筒后，井口流量計可精確發現溢流，并及時進行壓力控制；當氣體隨著鉆井液上返至井口流量計，由于流量計無法測量油氣混合狀態下的流量，流量計處于失效模式，無法獲獲知出口液相流量的變化(如果井筒有氣侵，入口液相流量與出口液相流量相同，則井筒流量處于安全穩定狀態)，且泥漿池液面的誤差大，無法僅憑泥漿池液面來判定井底氣侵是否惡化。

發明內容

針對上述問題，本發明的其中一個目的是提供一種控壓欠平衡鉆井過程的壓力控制系統，能夠將混合狀態下的流體進行氣液分離，并實時的監測出口的液相流量的變化；本發明的另一個目的是提供一種控壓欠平衡鉆井過程的壓力控制方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

本發明所述的控壓欠平衡鉆井過程的壓力控制系統，包括泥漿池、泥漿泵、鉆桿、節流管匯系統、第一撬裝系統、回壓泵系統、控制系統、氣液分離器和第二撬裝系統，所述泥漿池通過第一管路串接所述泥漿泵后與所述鉆桿的頂部入口連接，所述鉆桿上設置有旋轉控制頭，所述旋轉控制頭通過第二管路依次串接所述節流管匯系統和所述第一撬裝系統后再接入所述泥漿池；所述泥漿池還通過第三管路串接所述回壓泵系統后分別接入所述節流管匯系統和所述控制系統；所述控制系統接入第二管路；所述氣液分離器和所述第二撬裝系統并聯在位于所述第一撬裝系統和所述泥漿池之間的所述第二管路上，所述氣液分離器的液體出口和所述第二撬裝系統的入口連接，所述第二撬裝系統的出口接入所述泥漿池。

所述的控壓欠平衡鉆井過程的壓力控制系統，優選地，還包括設置在位于所述第一撬裝系統下游的所述第二管路上的振動篩，且所述第一撬裝系統和所述第二撬裝系統的出口均接入所述振動篩。

所述的控壓欠平衡鉆井過程的壓力控制系統，優選地，所述回壓泵系統包括依次串接的灌注泵、入口流量計以及回壓泵，所述入口流量計位于所述灌注泵和所述回壓泵之間，所述回壓泵并聯有安全閥和泄壓閥，所述安全閥和所述泄壓閥并聯。