[实用新型]一种适应大流量变化的单节流通道控压钻井装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及石油、天然气钻井井筒压力与流量控制技术领域，特别是一种适应大流量变化的单节流通道控压钻井装置。

背景技术

随着石油勘探向深层、复杂地层发展，窄密度窗口、喷漏同存等井下复杂已成为影响和制约石油勘探开发进程与钻井施工的技术瓶颈。由此也对石油、天然气钻井井筒压力、流量控制能力提出了更高的要求。窄密度安全窗口是指地层孔隙压力和破裂压力、漏失压力之间的安全钻井窗口较小，在常规钻井方式下环空压力波动范围将超过此安全钻井窗口，易造成井漏、井涌、井壁失稳、卡钻等复杂事故，使生产时效低，钻井周期长，成本高。目前，国内外多采用控压钻井技术与装置解决此类问题，并开始推广应用。

在现有控压钻井技术中，大致可分为三类：

①简易控压技术，如：简易导流控压、简易流量监控控压、手动节流控压、充气钻井控压、加压泥浆帽控压、降ECD(当量循环密度Equivalent Circulating Density,简写为ECD)控压、井口连续循环工具控压等，其特征多是采用简单工具针对单一工艺，开环控制，多为手动，自动化程度低。

②井底恒压控压钻井技术，如：斯伦贝谢DAPC(动态环空压力控制Dynamic annular pressure control，简写为DAPC)系统、哈里伯顿MPD（控压钻井Managed Pressure Drilling，简写为MPD）系统、中石油钻井院PCDS-Ⅰ（精细控压钻井系统Pressure Control Drilling System，简写为PCDS）系统、川庆钻探CQMPD（川庆控压钻井系统Chuan Qing Managed Pressure Drilling，简写为CQMPD）系统等，特征为闭环控制，出口流量监控，自动节流管汇包含互换的主、备节流通道、辅助节流通道，回压补偿包含回压泵系统等。

③微流量控压钻井技术，如：威德福的MFC（微流量控制Micro Flux Control，简写为MFC）系统等，特征为闭环控制，出入口流量监控，自动节流管汇为双节流通道，回压补偿包含回压泵系统等。

其中第一类技术工艺简单、开环控制、控制精度低，现场应用范围局限，是早期控压钻井技术的发展形势。后两种技术都为闭环控制，控制精度较高，自动化程度高，相应的工艺、设备复杂，制造成本高，服务费用昂贵，现场使用中回压泵系统故障率高，工艺切换需要人为协调干预等。

发明内容

针对上述问题，本实用新型目的是：提供一种适应大流量变化的单节流通道控压钻井装置,采用该装置进行井筒压力、流量控制，能够实现良好的井筒压力控制，有效解决窄密度窗口、喷漏同存等井下复杂问题。

本实用新型采用以下技术方案：

一种适应大流量变化的单节流通道控压钻井装置，主要由连接管汇，自动节流管汇，井口返出流量测量系统，回压补偿管汇与流量测量系统，立管测量系统，旋转防喷器，PWD，第一井队钻井泵和第二井队钻井泵，液气分离器，振动筛，泥浆罐组成；吸入口用管线连接到泥浆罐，排出口用管线连接到立管测量系统后，与水龙头、钻杆相连；井口旋转防喷器用管线连接至连接管汇第一入口，连接管汇出口由管线接到自动节流管汇入口，自动节流管汇出口由多通连至井口返出流量测量系统，井口返出流量测量系统出口由管线连接至液气分离器入口，液气分离器出口底部管线连接至振动筛后进入泥浆罐，顶部集气管线连接至燃烧口；回压补偿管汇与流量测量系统入口阀门组由管线连接到钻井泵出口阀门组，回压补偿管汇与流量测量系统出口有管线连接至连接管汇第二入口;回压补偿管汇与流量测量系统入口阀门组由手动平板阀a、手动平板阀b、手动平板阀c呈“Y”型连接，手动平板阀a、手动平板阀b、手动平板阀c三个阀门分别位于三条分支上，其中手动平板阀b与第二井队钻井泵排出口相连，手动平板阀c与钻井泵排出口相连，手动平板阀a与流量计Ⅲ相连，回压补偿管汇与流量测量系统排出口用管线连接至连接管汇第二入口;在立管处安装耐高压流量计，流量计下端安装压力计Ⅰ。

连接管汇为“T”型汇流管汇，第一入口与井口旋转防喷器出口相连，并在其间安装压力计Ⅳ；第二入口与回压补偿管汇及流量测量系统排出口相连，第二入口由单流阀和气控平板阀Ⅰ组成。

一种适应大流量变化的单节流通道控压钻井方法，采取回压补偿管汇201连接在井队钻井泵上代替控压装置中必需的回压泵系统，在节流通道前使用连接管汇101对井口返出及回压补偿通道进行流道选择，自动节流管汇102简化为单节流通道，并由此在控压钻进各环节中采取不同的工艺方法：