海上无隔水管钻井钻井液回流系统技术方案

本公开提供了一种海上无隔水管钻井钻井液回流系统，该系统包括：钻井液体积控制单元、开放水域钻井钻杆、钻井液回流管线及安装于其上的钻井液回流泵、以及钻井液处理装置。钻井液体积控制单元直接安装于井口头上或安装于无隔水管防喷器上方，其顶部向海水敞开。钻杆自钻井平台延伸穿过体积控制单元，并经由体积控制单元内部进行钻井作业。钻井液回流管线与体积控制单元通过软管进行连接，钻井液回流泵沿着轴向顺序安装于回流管线中的一管段，用于将从体积控制单元流入回流管线的钻井液泵送回钻井平台，并经钻井液处理装置处理后进行循环使用。该系统不受钻井船大小和水深的限制，能有效回收钻井液，适用于全水深的钻井作业。适用于全水深的钻井作业。适用于全水深的钻井作业。

【技术实现步骤摘要】
海上无隔水管钻井钻井液回流系统


[0001]本公开属于海上能源开采
，涉及一种海上无隔水管钻井钻井液回流系统。

技术介绍

[0002]在海上实施的钻井作业能够实现海底能源的开发和利用，可以进行石油、天然气以及可燃冰等能源的开采。为了实现深水钻井和超深钻井，在深水钻井作业中可以采用无隔水管钻井技术。然而，对于超深水钻井作业，现有的大型钻井设备使用大孔径隔水管，需要安装高压井控管线，并且是在水下实现安装，无法保证安装的安全性，同时成本较高。
[0003]具体而言，大孔径隔水管的主要功能是实现钻井液的回流和节流压井操作，通过隔水管附带的连接于船上井控系统和防喷器之间的节流压井管线来实现。通常而言，浅水域的无隔水管钻井的井控管线通过在钻井船与防喷器之间建立一条独立的操作管线来实现。然而，在超深水作业中，安装这样的高压井控管线在经济上是不可取的，在实际中也无法进行安全的安装。
[0004]目前1000米～2000米的深水无隔水管钻井技术现已比较成熟，一般应用于安装防喷器(blowout preventer，BOP)之前的表层钻井。但是无隔水管钻井技术的应用水深具有局限性，随着水深增加，无论在测试使作业水深增加至2000米以上时，还是通过在BOP顶部安装旋转控制头(rotary control head，RCD)，钻井液的回流都受到了一定的限制，由于较长的钻井液回流管线对井眼产生的静水压力将极大的影响井眼稳定性，因此在较深海域使用该方法存在明显的局限性。无隔水管钻井过程中的钻井液泵入井眼，再携带着钻屑由就近的钻井液回流管线回流至钻井船的操作，使用水下旋转控制头的方法是不可行的，在水深超过1500到2000米的深海钻井或者更深的钻井场景中，泵的泵送能力受到了限制，无法将足够量和比重的钻井液泵送回钻井船。

技术实现思路

[0005](一)要解决的技术问题
[0006]本公开提供了一种海上无隔水管钻井钻井液回流系统，能够适用于全水深的水域(包括水深为低于2600米的深水水域，或者水深高于2600米的超深水水域)的海上能源开采，以至少部分克服现有的钻井液回收系统在较深海域的局限性。
[0007](二)技术方案
[0008]本公开的一个方面提供了一种海上无隔水管钻井钻井液回流系统。上述海上无隔水管钻井液回流系统包括：钻井液体积控制单元212、开放水域钻井钻杆211、钻井液回流管线221、安装于钻井液回流管线221的一管段的钻井液回流泵222、以及钻井液处理装置206。钻井液体积控制单元212位于海水内且钻井液体积控制单元212的顶部朝向海水敞开，钻井液体积控制单元212的底部朝向钻井位置。开放水域钻井钻杆211用于自一浮动式钻井平台201下放，并穿过钻井液体积控制单元212进行钻井作业，并且钻井液自钻井平台201通过钻
杆211内部孔洞被泵送至井眼31。钻井液回流管线221与钻井液体积控制单元212通过软管连接。钻井液回流泵222用于将从钻井液体积控制单元212流入钻井液回流管线221的钻井液50泵送回钻井平台201，并经钻井液处理装置206处理后进行循环使用。
[0009]根据本公开的实施例，钻井液体积控制单元212上安装有压差传感器214，压差传感器214用于根据钻井液体积控制单元212内钻井液与海水的分界面32的高度来传感钻井液体积控制单元212内外的压差值。上述系统还包括：控制单元，该控制单元与压差传感器214和钻井液回流泵222以电学方式和/或通信方式连接，用于根据压差传感器214反馈的压差值来控制钻井液回流泵222，使得钻井液体积控制单元212内钻井液与海水的分界面32处于预设高度。
[0010]根据本公开的实施例，钻杆211上设置有钻杆U型管阻断阀213；钻井液回流管线221上设置有钻井液回流管线可控U形管阻断阀223。
[0011]根据本公开的实施例，上述海上无隔水管钻井钻井液回流系统还包括：可分离式连接结构，设置于钻井液体积控制单元212与钻井液回流管线221其中一个之上或者二者之间，上述可分离式连接结构与钻井液体积控制单元212和钻井液回流管线221之间均通过上述软管连接。上述可分离式连接结构包括：固定部，以及与上述固定部可分离式连接的分离部，基于外力作用或电学控制信号的控制使得上述分离部从上述固定部实现分离。
[0012]根据本公开的实施例，上述海上无隔水管钻井钻井液回流系统还包括：钻井基盘应急断开单元232，设置于钻井液体积控制单元212与钻井液回流管线221之间，用于安装于钻井基盘231上，与井眼31所在的区域间隔设置；与钻井基盘应急断开单元232可分离式连接的应急断开结构件233；用于连接于钻井平台201与应急断开结构件233之间的脐带缆235和张紧连接件234，脐带缆235和张紧连接件234相互固定。其中，应急断开结构件233由张紧连接件234的张紧力进行控制，当拉力达到或大于张紧连接件234的预设张紧力时，应急断开结构件233与钻井基盘应急断开单元232断开连接。本实施例中，上述钻井基盘应急断开单元232作为固定部，应急断开结构件233作为分离部。
[0013]根据本公开的实施例，上述钻井液回流管线221与钻井液体积控制单元212之间的软管包括：连接于钻井液体积控制单元212与钻井基盘应急断开单元232之间的钻井液吸入软管非应急断开管段216；以及连接于应急断开结构件233与钻井液回流管线221之间的钻井液吸入软管应急断开管段226。其中，钻井液吸入软管非应急断开管段216和钻井液吸入软管应急断开管段226用于传输钻井液50。
[0014]根据本公开的实施例，上述海上无隔水管钻井钻井液回流系统还包括：无隔水管水下防喷器218，无隔水管水下防喷器218连接于钻井液体积控制单元212与井眼31之间。
[0015]根据本公开的实施例，上述钻井液回流管线221与钻井液体积控制单元212之间的软管还包括：连接于无隔水管水下防喷器218与钻井基盘应急断开单元232之间的压井软管非应急断开管段217；以及连接于应急断开结构件233与钻井液回流管线221附带的压井管线热刺接头225的固定端之间的压井软管应急断开管段227。其中，压井软管非应急断开管段217和压井软管应急断开管段227用于传输压井液，压井液通过连接到压井管线热刺接头225自由端的压井脐带缆被泵入。
[0016]根据本公开的实施例，上述海上无隔水管钻井钻井液回流系统还包括：安装于钻井液回流管线221底部的配重单元224，配重单元224中安装有钻井液回流进口阀228和压井
液出口阀229；上述压井管线热刺接头225与配重单元224固定。其中，钻井液吸入软管应急断开管段226经由钻井液回流进口阀228与钻井液回流管线221相连通；压井软管应急断开管段227经由压井液出口阀229及压井管线热刺接头225与压井脐带缆相连通。
[0017]根据本公开的实施例，无隔水管水下防喷器218包括：闸板阀组。上述闸板阀组包括自上而下间隔设置的防喷器剪切闸板阀218本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上无隔水管钻井钻井液回流系统，其特征在于，包括：钻井液体积控制单元(212)，位于海水内且所述钻井液体积控制单元(212)的顶部朝向所述海水敞开，所述钻井液体积控制单元(212)的底部朝向钻井位置；开放水域钻井钻杆(211)，用于自一浮动式钻井平台(201)下放，并穿过所述钻井液体积控制单元(212)进行钻井作业，并且钻井液自所述钻井平台(201)通过所述钻杆(211)内部孔洞被泵送至井眼(31)；以及钻井液回流管线(221)，与所述钻井液体积控制单元(212)通过软管连接，钻井液回流泵(222)安装于所述钻井液回流管线(221)中的一管段，用于将从所述钻井液体积控制单元(212)流入所述钻井液回流管线(221)的钻井液(50)泵送回所述钻井平台(201)，并经钻井液处理装置(206)处理后进行循环使用。2.根据权利要求1所述的海上无隔水管钻井钻井液回流系统，其特征在于，所述钻井液体积控制单元(212)上安装有压差传感器(214)，所述压差传感器(214)用于根据所述钻井液体积控制单元(212)内钻井液与海水的分界面(32)的高度来传感所述钻井液体积控制单元(212)内外的压差值；所述系统还包括：控制单元，所述控制单元与所述压差传感器(214)和所述钻井液回流泵(222)以电学方式和/或通信方式连接，用于根据所述压差传感器(214)反馈的压差值来控制所述钻井液回流泵(222)，使得所述钻井液体积控制单元(212)内钻井液与海水的分界面(32)处于预设高度。3.根据权利要求1所述的海上无隔水管钻井钻井液回流系统，其特征在于，所述钻杆(211)上设置有钻杆U型管阻断阀(213)；所述钻井液回流管线(221)上设置有钻井液回流管线可控U形管阻断阀(223)。4.根据权利要求1所述的海上无隔水管钻井钻井液回流系统，其特征在于，还包括：钻井基盘应急断开单元(232)，设置于钻井液体积控制单元(212)与所述钻井液回流管线(221)之间，用于安装于钻井基盘(231)上，与所述井眼(31)所在的区域间隔设置；与所述钻井基盘应急断开单元(232)可分离式连接的应急断开结构件(233)；用于连接于所述钻井平台(201)与所述应急断开结构件(233)之间的脐带缆(235)和张紧连接件(234)，所述脐带缆(235)和所述张紧连接件(234)相互固定；其中，所述应急断开结构件(233)由所述张紧连接件(234)的张紧力进行控制，当拉力达到或大于所述张紧连接件(234)的预设张紧力时，所述应急断开结构件(233)与所述钻井基盘应急断开单元(232)断开连接。5.根据权利要求4所述的海上无隔水管钻井钻井液回流系统，其特征在于，所述软管包括：连接于所述钻井液体积控制单元(212)与所述钻井基盘应急断开单元(232)之间的钻井液吸入软管非应急断开管段...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯迈，
申请(专利权)人：派格水下技术广州有限公司，
类型：发明
国别省市：