[发明专利]调节钻井液循环系统中的钻井液压力

说明书

本发明公开一种用于调节钻井液循环系统中的钻井液压力的系统和方法。在一个实施方案中，一种钻井液循环系统包括连接到释压装置(104)的处理器(110)，所述释压装置(104)连接到钻井液泵(30)的排出口与钻柱(31)的入口之间的管道。所述处理器接收表示所述管道中的所述钻井液的压力的压力测量信号，以及表示经过所述管道的所述钻井液的流量的流量参数信号。从所述压力测量信号和所述流量参数信号，所述处理器确定所述管道中的所述钻井液的目标压力参数未得到满足。作为响应，所述处理器通过至少部分地打开所述释压装置来降低所述管道中的所述钻井液的所述压力，直到满足所述目标压力参数为止。

技术领域

本公开涉及使钻井液循环通过井眼。

背景

在使用钻机的井眼钻井情形中，钻井液循环系统用一个或多个泥浆泵来循环(或泵送)钻井液(例如钻井泥浆)。如现有技术图1和图2 中所示出，钻井液循环系统10使钻井泥浆(流体，F)经过本领域中称为钻井管12的特殊管以及连接到钻柱的钻铤，向下移动到井眼50。流体经过钻头中的口(喷口)离开，采收钻屑C，并将钻屑沿井眼50 的环体40(图2)向上运送。再次参看图1，泥浆泵30从泥浆罐22吸取泥浆F，并将泥浆F泵送到排送管道24之外，沿立管26向上、穿过水龙带28、穿过方钻杆或顶部传动单元31，并进入到钻井管12的中心孔、钻铤和钻头中。泥浆F和钻屑C沿环体40向上返回到地面 (图2)。在地面处，泥浆和钻屑穿过出口(未图示)离开井眼，并经由泥浆返回路线60被运送到钻屑移除系统。在返回路线的结尾，泥浆F 和钻屑C流到本领域中称为振动筛62的振动网筛上。较细的固体可通过沉砂井64来移除。可用储存在化学槽罐66中的化学药品来处理泥浆，且接着将泥浆提供到泥浆罐22中，在那重复所述过程。

钻井液循环系统在压力下递送大量泥浆流，用于钻机操作。循环系统将泥浆递送到钻杆，以沿钻井管的钻柱向下流动，并穿过附加到钻杆下端的钻头流出。除冷却钻头之外，泥浆还通过钻头中的一组开口，以液压方式冲走井眼的面。泥浆另外冲走在钻头前进时产生的碎片、石屑和钻屑。循环系统使泥浆在钻杆外侧的环状空间中以及钻井过程所形成的开孔的内部上流动。以此方式，循环系统使泥浆流过钻头，并流到井眼之外。

泥浆以足够的速度流过钻杆和环状空间，以将比泥浆重的碎片、碎屑和钻屑移到地面。泥浆的速度也应足以冷却钻头。泵处的井口压力充分高，以使泥浆在所要速度下流动，且还克服沿流动路径的大量流动压阻。在一些情形中，循环系统可使泥浆以较高的体积流率(例如，500到1000加仑每分钟)且以高达5000PSI的压力流过钻头和井眼。可使用钻机的环境可导致钻柱经历封隔，例如当钻屑或碎片(或两者)阻塞钻井泥浆在钻孔与钻柱、钻铤或钻头，或其组合之间的环体中的流动路径时。因此，井下压力可快速增加，从而导致一个或多个井下构造的断裂，且甚至可能导致井眼的损失。

附图说明

图1是现有技术钻井液循环系统的实例。

图2是流过钻柱以及钻柱与井眼之间的环体的钻井泥浆的实例。

图3是包括释压装置的钻井液循环系统的实例。

图4是用以调节钻井液循环系统中的钻井液压力的计算机系统的实例。

图5是调节钻井液循环系统中的钻井液压力的第一实例过程的流程图。

图6是调节钻井液循环系统中的钻井液压力的第二实例过程的流程图。

图7是图3 的计算机系统的架构的实例。

各图中的相同参考编号和名称指示相同元件。

详述