一种适应大流量变化的单节流通道控压钻井方法与装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种适应大流量变化的单节流通道控压钻井方法与装置，应用于石油、天然气钻井井筒压力与流量控制领域。本装置由立管测量系统、回压补偿管汇与流量测量系统、连接管汇、自动节流管汇、井口返出流量测量系统以及信号采集与逻辑控制系统组成，能够对井底压力、井口立压、套压以及钻井液泵入与返出流量进行精确测量，并通过逻辑控制系统分析，判断井底工况，据此选择闭环控制或区块经验模式，实时、自动调节节流管汇对井口施加回压，实现良好的井筒压力控制，从而有效解决窄密度窗口、喷漏同存等井下复杂问题。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
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，具体步骤如下：第一步，在进行控压钻井工艺前，求取井底裸眼地层压力Pp；第二步，根据井底地层压力Pp确定需要控制的井底环空压力PB，并由公式PB=PH+Pf+PWBP，确定井口回压PWBP控制范围，其中PB为井底压力‑‑MPa，PH为环空静液柱压力‑‑MPa，Pf为循环摩阻‑‑MPa，PWBP为井口回压‑‑MPa；第三步，控压钻进时，钻井液循环路线是由泥浆罐(35)、井队钻井泵(30)、立管进入井底，再由旋转防喷器(2)、连接管汇(101)、自动节流管汇(102)、井口返出流量测量系统(103)、液气分离器(32)回到泥浆罐(35)；此时连接管汇(101)中气控平板阀Ⅰ(12)关闭，自动节流管汇(102)中手动平板阀Ⅰ(9)关闭、气控平板阀Ⅱ(14)开启、手动平板阀Ⅱ(16)开启，井口返出流量测量系统(103)中手动平板阀Ⅲ(11)关闭、手动平板阀Ⅳ(18)和手动平板阀Ⅴ(19)开启，流量计Ⅱ(20)测得井口返出流量Qout‑‑S/L；井底PWD(1)即环空压力随钻测量仪测到井底压力PB，并由立管测量系统(202)中压力计Ⅱ(5)捕获其数值，井口返出钻井液进入自动节流管汇，通过调节自动节流阀(15)对井口施加回压PWBP，维持井底压力PB在允许范围内钻进;这一过程由信号采集与逻辑控制系统自动完成，控制方法为根据井底压力PB反馈调节或根据区块经验调节；第四步，控压接单根时，钻井泵(31)启动程序为先进行不带压排气循环，手动平板阀g(28)和手动平板阀h(29)开启，手动平板阀b(23)和手动平板阀e(26)关闭，当流量稳定后，关闭阀门(28)和(29)，同时打开阀门(23)和气控平板阀Ⅰ(12)，流量计Ⅲ(21)测得回压补偿流量Qbk；完整控压接单根过程划分为两个步骤：①钻井泵(31)启动，钻井泵(30)关闭；②钻井泵(30)启动，钻井泵(31)关闭；当第一步骤钻井泵(30)关闭，节流阀流量由Qout+Qbk下降为Qbk过程时，调节节流阀使得井口回压为PWBP+Pf；当第二步骤钻井泵(30)开启，节流阀流量由Qbk转向Qout时，调节节流阀使得井口回压由PWBP+Pf转向PWBP，控制方法为根据节流阀特性方程调节或根据压力反馈模式调节；第五步，控压起下钻时，起钻钻井泵启停动作与控压接单根第一步骤相同，通过旋转防喷器(2)憋压控压起钻，调节节流阀维持井口回压为PWBP+Pf+ΔP，其中ΔP≈抽吸压力+安全余量，当起至安全井段打入一定高度重浆后，转入常规起钻；下钻与起钻程序相反，当常规下钻至重浆帽底部时，开泵用井浆替出重浆帽，通过旋转防喷器(2)憋压控压下钻，调节节流阀维持井口回压为PWBP+Pf‑ΔP，其中ΔP≈激动压力‑安全余量。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭庆丰，石林，周英操，王瑛，王凯，刘伟，杨成新，罗良波，姜英健，王一博，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11