[發明專利]一種主動式井筒智能控壓系統

有效

• 申請號: 202210084918.3
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114439396B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 李紅濤;李皋;蔣俊;夏文鶴;楊旭
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08;E21B33/13
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 郭肖凌

本發明公開了一種主動式井筒智能控壓系統，包括：地面多參數在線監測系統（86）、旋轉防噴器（1）、井口回壓補償管匯、堵漏材料自動加注裝置（62）、鉆井裝置、控壓鉆井智能控制系統（87）、遠程監測及控制系統（88）和高精度水力學計算系統（105）。本發明提出了“堵控結合”的井筒壓力控制思路，通過隨鉆循環堵漏，提高地層的抗壓能力，實現了井筒壓力的主動控制，有效地拓寬了地層的“鉆井安全密度窗口”，降低了對井筒壓力控制裝備壓力控制精度的要求，解決了常規控壓鉆井技術無法應對地層“鉆井安全密度窗口”極窄甚至為零的情況，拓寬了控壓鉆井技術的應用范圍。

技術領域

本發明涉及石油天然氣勘探開發的鉆井技術領域，尤其涉及一種主動式井筒智能控壓系統。

背景技術

隨著油氣勘探開發工作的不斷深入，勘探開發領域正逐漸轉向深層、深水和非常規等復雜地層。一般復雜地層的“安全密度窗口”較窄，應用常規鉆探技術時易出現井涌、井漏、卡鉆等一系列鉆井復雜問題，井筒流動安全控制問題突出，已成為嚴重影響和制約復雜地層油氣勘探開發的技術瓶頸。

控壓鉆井技術（MPD）是近年來發展起來的一項鉆井新技術，其核心是通過相應的裝備系統實時調控井口回壓，從而間接控制井底壓力，使其一直處于“鉆井安全密度窗口”內，可有效預防和控制井漏和溢流，避免井下復雜，大幅度降低非常生產時間。控壓鉆井技術已經成為當前解決復雜地層鉆井井筒壓力控制難題最有效的技術手段。控壓鉆井技術自問世以來，經過多年的發展，技術體系日趨完善，井筒壓力的控制精度也持續提高，發展出的精細控壓鉆井系統井底壓力控制精度可達±0.35MPa，已經成為了一項安全高效鉆井的鉆井裝備新利器，相關裝備也已實現國產化。

目前，精細控壓鉆井技術已在現場得到了規模化應用，取得了很好的應用成效，但現有的精細控壓鉆井技術還存在如下問題：

現有精細控壓鉆井系統主要包括旋轉防噴器、地面自動節流管匯、回壓補償裝置、井下隨鉆壓力測試系統（PWD）、地面控制軟件等組成，如圖1?所示。地面節流控制系統由各種閘板閥、液控節流閥、主節流管匯、輔助節流管匯、科里奧利流量計、壓力傳感器、液控節流控制操作臺和控制箱等組成。回壓補償裝置由電動三缸柱塞泵、交流電機、上水管線、排水管線及科里奧利流量計等組成。地面自動節流管匯和回壓補償裝置結構復雜，整體采用撬裝結構，再加上配套的數控房等，整套精細控壓鉆井系統相當龐大，設備占用面積大，且整套裝備不能分為獨立單元單獨應用，必須整套設備上井場，這對井場大小提出了較為嚴苛的要求，嚴重限制了精細控壓鉆井技術在海洋鉆井、山地鉆井等場景的推廣應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有精細控壓鉆井系統存在的上述問題，提供一種主動式井筒智能控壓系統。

為實現上述目的，本發明提出一種主動式井筒智能控壓系統，其包括：地面多參數在線監測系統、旋轉防噴器、井口回壓補償管匯、堵漏材料自動加注裝置、鉆井裝置、控壓鉆井智能控制系統、遠程監測及控制系統和高精度水力學計算系統，其中：

所述地面多參數在線監測系統設有連接錄井系統的端口，并通過通信網絡設備連接遠程監測及控制系統，所述地面多參數在線監測系統與高精度水力學計算系統和控壓鉆井智能控制系統相連接，所述的地面多參數在線監測系統為油氣鉆井井筒壓力的遠程智能主動控制提供核心的基礎數據；

所述鉆井裝置上端連接井口回壓補償管匯，所述井口回壓補償管匯通過泥漿泵連接堵漏材料自動加注裝置一端，所述堵漏材料自動加注裝置另一端連接泥漿罐，所述泥漿罐通過管道連接振動篩，所述振動篩下方設置有泥漿池，所述井口回壓補償管匯一端管道延伸至泥漿池上方；所述井口回壓補償管匯一端通過管道連接至氣液分離器，所述氣液分離器上方連接至燃燒池，所述氣液分離器下方通過管道設置于振動篩上方，所述鉆井裝置上方設置有旋轉防噴器；