[发明专利]用于钻井操作的智能电磁筛系统的方法及装置

说明书

一种用于在钻井操作中清洁钻井流体的自动清洁系统，包括第一管线、第二管线、操作性地连接到第一管线和第二管线的自动清洁泵以及围绕第一管线的至少一部分的电磁装置，其中，当钻井流体通过第一管线时，电磁装置被激励。自动清洁泵构造成从第一管线或第二管线接收钻井流体，并从钻井流体中去除金属颗粒。该系统还包括控制器，该控制器构造成判定管线中的压力差，至少部分打开阀以使从一个管线引入的钻井流体转移到另一个管线，并且关闭第一入口阀，以阻止钻井流体进入第一管线。

技术领域

本发明总体上涉及钻井操作的自动化，并且更具体地涉及用于从钻井流体中去除金属颗粒的方法及系统。

背景技术

在钻井或处理井时通常在油田中使用液压节流器装置。这里，术语“液压节流器”用于指该装置与例如钻井泥浆、盐水、油、气体以及能流入或流出井的其它化学物质等各种流体一起使用的情况。“液压”这里不指代节流致动装置。液压节流器用作用于从井流出的流体的减压阀。必须显著减小从井流量控制系统排出的流体的压力，以进一步处理和储存这些流体。在液压节流器的操作期间出现的典型问题是：相对大的固体颗粒物质倾向于限制或堵塞节流器，使得节流器的流动控制变得不规则。造成问题的颗粒物质可以是井下地质地层的金属颗粒、钻屑、碎片或来自钻井设备的碎屑。常规的节流器在没有任何流体筛选或井流体的其它过滤的情况下运行。

滤网筛通常用于从井的流出流中去除大颗粒，但是除了小的直线式(in-line)筛之外，该筛选在大气压下在被称为用于钻井的泥浆振动筛的振动筛上进行。如果存在大量的颗粒物质或者流动持续长时间，则固定的筛装置会被堵塞并减少流体流动。在这种情况下，堵塞的筛本身可能结构上失效，并将颗粒物质添加到流动流中。

也使用水力旋流器从流出的流体流分离出较重的成分，例如岩石钻屑和金属碎屑。然而，这种微粒去除系统是在非常低的系统压力下使用的。此外，水力旋流器通常不会分离具有金属颗粒和相对低的比重的微粒，例如橡胶。

需要一种系统来控制从节流器上游的管道通过的井流体中的颗粒尺寸。还需要一种可靠的装置来从井的流出流中去除颗粒物质，从而可以识别和补救由于过量的颗粒捕获而引起的过滤器堵塞，且不会中断井的流动。该装置必须在液压节流器上游的非常高的压力下是可使用的，使得该装置能够用于保护节流器不被阻塞，并且防止由于颗粒截留在节流器中而导致的流动损坏加剧。

发明内容

因此，在钻井操作这个领域中需要自动化，并且更具体地需要一种用于在钻井操作中定期地从钻井流体清除金属碎屑的自动清洁机构。

一个示例性实施例是一种用于在钻井操作中清洁钻井流体的自动清洁系统。所述自动清洁系统包括第一管线，第一管线包括构造成允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀、构造成在入口点处测量所述第一管线中的所述钻井流体的第一压力的第一压力传感器、构造成在出口点处测量所述第一管线中的所述钻井流体的第二压力的第二压力传感器以及构造成允许所述钻井流体从所述第一管线流出的第一自动清洁阀。该系统还包括第二管线，第二管线包括构造成允许所述钻井流体流入所述第二管线中的第二入口阀以及构造成允许所述钻井流体从所述第二管线流出的第二自动清洁阀。该系统还包括自动清洁泵，自动清洁泵经由自动清洁管线操作性地连接到所述第一自动清洁阀和所述第二自动清洁阀，所述自动清洁泵构造成从所述第一管线或所述第二管线接收所述钻井流体，并从所述钻井流体中去除金属颗粒。该系统还包括电磁装置，电磁装置围绕所述第一管线的至少一部分，其中，当所述钻井流体通过所述第一管线时，所述电磁装置被激励。该系统还包括控制器，该控制器操作性地至少连接至所述第一入口阀、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一自动清洁阀、所述第二入口阀、所述第二自动清洁阀、所述自动清洁泵和所述电磁装置，其中，所述控制器构造成：判定所述第二压力与所述第一压力之间的差高于预定阈值；至少部分打开所述第二入口阀，以将从所述第一管线引入的钻井流体转移到所述第二管线；并且关闭所述第一入口阀以阻止所述钻井流体进入所述第一管线。