[发明专利]钻探地下钻孔的设备和方法

权利要求书

1.一种用于在钻探钻孔期间控制该钻孔中的流体压力所使用的控制设备，该设备包括：适于连接至泵的进口；适于连接至钻杆的主出口；以及适于连接至流体储备池的溢流出口，所述进口通过主流管道被连接至所述主出口，并且所述溢流出口通过溢流管道被连接至所述主流管道，其中，所述溢流管道设有压力调节器，通过该压力调节器可以将所述主流管道中的流体压力维持在预定压力值或该预定压力值左右。

2.根据权利要求1所述的控制设备，其中，所述压力调节器包括节流阀，该节流阀是可调节的，以在或大或小的程度上限制流体沿着所述溢流管道的流动。

3.根据权利要求2所述的控制设备，其中，所述压力调节器包括压力传感器，该压力传感器提供指示所述主流管道中或者所述节流阀和所述主管道之间的所述溢流管道中的流体压力的信号。

4.根据权利要求3所述的控制设备，其中，所述压力调节器还包括电子控制单元，该电子控制单元被连接至所述压力传感器以接收来自所述压力传感器的输入信号，所述输入信号指示所述主流管道中或所述节流阀和所述主管道之间的所述溢流管道中的流体压力，所述电子控制单元进一步被连接至所述节流阀并且被编程以产生控制信号并向所述节流阀发送所述控制信号，所述控制信号的接收使得所述节流阀调节沿着所述溢流管道的流体流动被限制的程度。

5.根据权利要求4所述的控制设备，其中，所述电子控制单元被编程，以监控来自所述压力传感器的所述信号，并且假如所述信号指示所述压力与预定值相差指定程度，则计算并向所述节流阀发送一个或更多个适当的控制信号以使所述压力回到所述预定值。

6.根据权利要求5所述的控制设备，其中，所述电子控制单元设有输入装置，该输入装置适于接收指示所述主流管道中或所述节流阀和所述主流管道之间的所述管道中的期望的流体压力的信号，并且所述电子控制单元被编程以计算并向所述节流阀发送适当的控制信号以达到所述期望压力。

7.根据任一项前述权利要求所述的控制设备，其中，该设备还包括另一个节流阀，该另一个节流阀定位于所述溢流管道和所述主出口之间的所述主流管道中，并且该另一个节流阀是可调节的，以改变沿着所述主流管道的流体流动的限制的程度。

8.根据任一项前述权利要求所述的控制设备，其中，在所述溢流管道中设置阀，该阀可在打开位置和关闭位置之间变动，在所述打开位置，允许流体沿着所述溢流管道流动，在所述关闭位置，所述阀起作用以基本上阻止流体沿着所述溢流管道流动。

9.根据任一项前述权利要求所述的控制设备，其中，该设备还包括环形出口，该环形出口通过环形管道被连接至所述溢流管道和所述主出口之间的所述主管道。

10.根据权利要求9所述的控制设备，其中，在所述环形管道中设置可调节的节流阀。

11.根据权利要求7和权利要求9所述的控制设备，其中，所述环形管道被连接至所述溢流管道和所述主管道中的所述节流阀之间的所述主管道。

12.一种钻孔系统，该钻孔系统包括钻杆、泵、流体储备池以及根据任一项前述权利要求所述的控制设备，所述控制设备的所述进口被连接至所述泵，所述控制设备的所述主出口被连接至所述钻杆，并且所述控制设备的所述溢流出口被连接至所述流体储备池。

13.根据权利要求12所述的钻孔系统，其中，围绕所述钻杆设置压力抑制装置，该压力抑制装置能够抑制围绕所述钻杆的环形区域中的流体压力。

14.根据权利要求13所述的钻孔系统，其中，所述压力抑制装置是旋转控制装置，该旋转控制装置能够抑制围绕所述钻杆的所述环形区域中的流体压力同时允许所述钻杆绕其纵轴线旋转。

15.根据权利要求12至14中的任一项所述的钻孔系统，其中，在所述流体储备池和围绕所述钻杆的所述环形区域之间设置环形回流管道。

16.根据权利要求15的基于权利要求13或14所述的钻孔系统，其中，所述环形回流管道设有压力调节器，通过该压力调节器可以调节围绕所述钻杆的所述环形区域中的压力。