[发明专利]用于固井阶段的井筒压力控制系统及方法

权利要求书

1.一种用于固井阶段的井筒压力控制系统，该系统包括：

注入泵；以及

控制装置，用于控制所述注入泵经由注入管线向连通至所述井筒的环形空间的回流管线注入流体，降低该回流管线内的压力，进而减小所述环形空间内的压力，所述流体的密度低于所述环形空间内的钻井液的密度，

所述控制装置还用于执行以下操作：

a)获取所述环形空间内的循环流量及所述环形空间内水泥浆上液面的深度；

b)根据所述循环流量及所述水泥浆上液面的深度，计算所述环形空间的压力剖面；

c)确定所述注入泵的排量，以使得环形空间压力剖面内任意深度的压力均处于地层破裂压力与地层孔隙压力之间；以及

d)控制所述注入泵以所确定的排量注入所述流体。

2.根据权利要求1所述的井筒压力控制系统，其特征在于，所述控制装置循环执行上述步骤a)-d)，直至所述水泥浆上液面到达套管外封隔器处，该套管外封隔器位于所述环形空间内且位于易漏地层上部。

3.根据权利要求2所述的井筒压力控制系统，其特征在于，所述控制装置还用于在所述水泥浆上液面到达套管外封隔器处之后，打开所述套管外封隔器，以封隔所述易漏地层。

4.根据权利要求3所述的井筒压力控制系统，其特征在于，该系统还包含分级箍，该分级箍用于在所述套管外封隔器封隔所述易漏地层之后，连通所述套管与所述套管外封隔器上方的环形空间，从而在所述套管外封隔器上方的环形空间内注入水泥浆。

5.根据权利要求4所述的井筒压力控制系统，其特征在于，所述分级箍包含：

本体，该本体两侧分别具有外分级孔；

分级机构；以及

关闭套，该关闭套两侧分别具有内分级孔，

当所述分级箍处于第一状态时，受到所述分级机构的遮蔽，所述本体两侧的外分级孔及所述关闭套两侧的内分级孔这四者不能相互连通；

当所述分级箍处于第二状态时，所述分级机构被移位，所述本体两侧的外分级孔及所述关闭套两侧的内分级孔这四者相互连通；

当所述分级箍处于第三状态时，所述关闭套被移位，所述外分级孔与所述内分级孔相错开，且所述本体两侧的外分级孔被所述关闭套遮蔽。

6.根据权利要求5所述的井筒压力控制系统，其特征在于，所述分级箍还包含：

剪切销钉，在所述分级箍处于第一状态时，所述分级机构经由该剪切销钉而与所述本体固定连接；以及

定位键，位于所述本体下端，在所述剪切销钉被剪断之后，所述分级机构向下运动，直至该分级机构的下端坐落到所述定位键上。

7.根据权利要求5所述的井筒压力控制系统，其特征在于，所述分级箍还包含：

解锁机构，在所述分级箍处于所述第一状态或所述第二状态时，所述本体与所述关闭套经由该解锁机构固定连接，在该解锁机构被解锁之后，所述关闭套向下运动，直至该关闭套坐落到所述分级机构上，此时所述分级箍处于所述第三状态。

8.一种用于固井阶段的井筒压力控制方法，该方法包括：

控制注入泵经由注入管线向连通至所述井筒的环形空间的回流管线注入流体，降低该回流管线内的压力，进而减小所述环形空间内的压力，所述流体的密度低于所述环形空间内的钻井液的密度，

所述控制注入泵经由注入管线向连通至所述井筒的环形空间的回流管线注入流体：

a)获取所述环形空间内的循环流量及所述环形空间内水泥浆上液面的深度；

b)根据所述循环流量及所述水泥浆上液面的深度，计算所述环形空间的压力剖面；

c)确定所述注入泵的排量，以使得环形空间压力剖面内任意深度的压力均处于地层破裂压力与地层孔隙压力之间；以及

d)控制所述注入泵以所确定的排量注入所述流体。

9.根据权利要求8所述的井筒压力控制方法，其特征在于，执行上述步骤a)-d)，直至所述水泥浆上液面到达套管外封隔器处，该套管外封隔器位于所述环形空间内且位于易漏地层上部。