[发明专利]用于在双梯度环境中将井眼流入物循环出来的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

依照35U.S.C.§119(e)，本申请要求于2009年9月10日提交的申请人的临时专利申请第61/241,320号的本国优先权权益，该申请在此通过引用并入。

技术领域

本公开总体上涉及利用双梯度泥浆系统和/或多梯度泥浆系统钻海上井。更具体地，本公开涉及利用这种泥浆系统来钻海上井并使流入物(例如但不限于称为“井涌”的流入物)循环出来的系统和方法。

背景技术

在海上井的常规的(非双梯度)钻井中，通过从井底延伸到钻机的泥浆柱来控制孔压力。在所谓的“双梯度”钻井方法(其在最近十年开发出来以钻入深的且超深的水中)中，泥浆柱仅从孔的底部延伸到泥浆线，且施加较低静压头的海水柱或其它较低密度的流体随后从泥浆线延伸到钻机。Kennedy，J.，“First Dual Gradient Drilling System Set For Field Test，”Drilling Contractor，57(3)，pp.20，22-23(2001年5月-6月)。这些系统使用泵和节流器，在某些系统中使用海底泵和海底节流器歧管或荚状物(pod)，以实施双梯度系统。海底泵在海床附近使用且用于利用与钻井立管分离的回流泥浆管线来将回流泥浆和切屑从海床泵出并泵送到BOP和表面之上。

因而，存在两种宽泛类型的双梯度钻井系统：使用表面泵和表面节流器或地下节流器(或两者)来实施双梯度的钻井系统，以及使用海底泵和海底节流器歧管(有时称为“传感器和阀包”)的钻井系统。

在所有的双梯度系统中，需要解决的问题是如何移除(或“循环出来”或简单地“循环”)进入双梯度钻井流体中的流体(气体和/或液体)的“流入物”，比如“井涌”。

在此提出的方法和系统可应用于上述提到的第二种类型的双梯度钻井方法，即使用海底泵来实施双梯度系统的双梯度方法和系统。尽管前面的研究项目已经开发了利用双梯度泥浆系统钻井的设备和方法，但是利用双梯度系统钻井眼并在双梯度环境中将任何井眼流入物循环出来的已知系统和方法还不能令人满意。

美国专利6,484,816(Koederitz)看来描述了利用表面泥浆泵的常规单一泥浆重量情形，而不是采用海底泵送系统的双梯度情形。参考文献描述了用于维持利用钻井钻机25和钻柱50钻通地下地层的井眼30的流体压力控制的方法和系统，其中井涌可从井眼循环出来和/或压井流体可以按可改变的压井速率循环到井眼内。可编程的控制器100可被包括以控制循环/压井程序的执行，由此可通过控制器来调节泥浆泵90和/或井眼节流器70。一个或多个传感器可与控制器相互连接以感测井眼压力状况和/或泵送状况。也可利用统计过程控制技术来通过控制器提高过程控制。控制器100可进一步以选定的压井速率来执行循环压井压力的日常的确定。控制器可控制在循环/压井程序中使用的部件以维持地层上基本恒定的底孔压力同时执行循环/压井程序。尽管该参考文献描述了利用泥浆泵90和节流器70或节流器歧管利用恒定的底孔压力来封闭井眼并将井涌从井眼循环出来，但是描述清楚地要求利用“位于钻井钻机25附近”的泥浆泵(第5栏，第45-50行)，而不是海底泵。

除表面泥浆泵90被控制以提供循环系统中变化的流体压力同时在利用常规钻井泥浆时将井涌从井眼循环出来之外，美国专利No.6,755,261(Koederitz)与‘816专利具有基本上相同的描述。没有提到利用双梯度系统或海底泵送系统来钻井以实施双梯度系统或以将流入物比如井涌循环出来。