[发明专利]负压固井系统及其控制方法

权利要求书

1.一种负压固井系统，它包括：钻杆(1)、尾管悬挂器(2)、尾管(3)、灌入装置(4)和封井装置(5)，钻杆(1)、尾管悬挂器(2)和尾管(3)依次连接，灌入装置(4)与钻杆(1)相连，其特征在于：它还包括：声纳测深器(6)、流体流量计(7)、气体流量计和压力传感器(8)、泄压阀门(9)、气体压缩装置(10)和计算机(11)，声纳测深器(6)放置在井口附近的地面上，流体流量计(7)安装在灌入装置(4)和钻杆(1)之间的管道上，泄压阀门(9)、气体压缩装置(10)和气体流量计和压力传感器(8)通过管道依次相连，气体流量计和压力传感器(8)通过管道与封井装置(5)相连，灌入装置(4)、流体流量计(7)、声纳测深器(6)、气体流量计和压力传感器(8)、泄压阀门(9)和气体压缩装置(10)分别通过电缆与计算机(11)相连。

2.一种负压固井系统，它包括：钻杆(1)、尾管悬挂器(2)、尾管(3)、灌入装置(4)和封井装置(5)，钻杆(1)、尾管悬挂器(2)和尾管(3)依次连接，灌入装置(4)与封井装置(5)相连，其特征在于：它还包括：声纳测深器(6)、流体流量计(7)、气体流量计和压力传感器(8)、泄压阀门(9)、气体压缩装置(10)和计算机(11)，声纳测深器(6)放置在井附近的地面上，流体流量计(7)安装在灌入装置(4)和封井装置(5)之间的管道上，泄压阀门(9)、气体压缩装置(10)和气体流量计和压力传感器(8)通过管道依次相连，气体流量计和压力传感器(8)通过管道与钻杆(1)相连，灌入装置(4)、流体流量计(7)、声纳测深器(6)、气体流量计和压力传感器(8)、泄压阀门(9)和气体压缩装置(10)分别通过电缆与计算机(11)相连。

3.如权利要求1或2所述的负压固井系统，其特征在于：所述的灌入装置(4)为水泥车，或者为水泥车和泥浆泵。

4.如权利要求1或2所述的负压固井系统，其特征在于：所述的气体压缩装置(10)为空气压缩机或注氮车。

5.如权利要求1或2所述的负压固井系统，其特征在于：所述的封井装置(5)为地面放喷管线或封井器。

6.如权利要求1所述的负压固井系统的控制方法，其特征在于：

(1)将钻杆(1)、尾管悬挂器(2)和尾管(3)下到井内预定位置，用声纳测深器(6)测出环空(12)井下泥浆(18)静液面的高度，计算出漏失层(14)的压力，确定水泥浆(16)的预定高度，并且计算出要注入的压缩气体(17)的预定压力P0；

(2)用气体压缩装置(10)向环空(12)内注入压缩气体(17)，气体流量计和压力传感器(8)将注入压缩气体的体积和压力传输给计算机(11)，用声纳测深器(6)实测出环空(12)井下泥浆(18)静液面的高度，计算环空(12)液面的下降高度，并将注入压力与预定压力P0进行比较，调整注入压力，直到达到预定压力P0为至；

(3)用灌入装置(4)向钻杆(1)注入预定数量的水泥浆(16)，流体流量计(7)将注入的水泥浆(16)的体积传输给计算机(11)；

(4)注入完预定水泥浆(16)后，用灌入装置(4)向钻杆(1)注入顶替泥浆(19)，流体流量计(7)将注入的顶替泥浆(19)的体积和排量传输给计算机(11)，用声纳测深器(6)实测出环空(12)井下泥浆(18)静液面的高度并传输给计算机(11)，计算机(11)根据注入水泥浆(16)体积、顶替泥浆(19)的体积和环空(12)井下泥浆(18)静液面的高度，计算出水泥浆(16)的实际高度，当水泥浆(16)进入漏失层(14)时，计算机(11)报警并打开泄压阀门(9)，使环空(12)内水泥浆(16)和泥浆(18)单位时间上升的体积小于钻杆(1)内灌入的顶替泥浆(19)的单位时间排量，直到环空(12)内的压力与外界压力相同为至；

(5)环空(12)泄压完成后，用声纳测深器(6)对环空(12)井下泥浆(18)静液面的高度进行监测，计算出水泥浆(16)的实际高度，在拔出钻杆(1)的同时，向环空(12)内吊灌泥浆，以控制水泥浆(16)的高度；

(6)起出钻杆(1)到安全位置，等候水泥浆(16)凝固，用声纳测深器(6)测量环空(12)井下泥浆(18)静液面的高度，直到水泥浆(16)初步凝固。