流体控制系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于钻探井孔的流体控制系统。该流体控制系统包括导管、声敏感应装置及流体控制装置。所述导管开设有可收容钻杆及通过返回的钻探流体的通道。所述声敏感应装置可用来监测所述返回的钻探流体的流速。所述流体控制装置可对所述感应装置监测到的事件进行响应来控制所述返回的钻探流体的流速，该流体控制装置靠近所述感应装置设置。

【技术实现步骤摘要】
流体控制系统
本专利技术涉及一种可用于控制流体流动的流体控制系统，尤其涉及一种可在油井，比如海上油井钻探过程中来控制返回的钻探流体(或返回的钻探泥浆，ReturningDrillingFluids)的流动以避免井涌(Kick)发生的流体控制系统。
技术介绍
从地下地层(SubsurfaceFormation)来寻找并开探碳氢化合物(Hydrocarbon)，如石油已经进行了数十年。由于以地面为基地的油井有限的生产能力，从海底油井开探碳氢化合物就引起了关注。通常，在钻探海上油井(OffshoreWell)时，可转动的钻头(DrillBit)设置在钻柱(DrillString)上从海床下钻出井孔。表面平台，如海面平台或钻探船通过钻柱对钻头进行控制。同时，立管(Riser)设置来连接海面平台和海床上形成的井口(Wellhead)。钻柱穿过立管来导引钻头到井口处。在钻井过程中，钻柱从海面平台获得必要的能量驱动钻头转动。其间，来自设置在海面平台的流体罐的钻探流体(或者钻探泥浆)通过钻柱到达钻头，然后通过设置在钻柱和立管壳体间的环形空间返回流体罐。钻探流体维持了一定的静水压力(HydrostaticPressure)来平衡来自井孔的流体的压力并对钻头进行冷却。另外，钻探流体与井孔形成过程中产生的物料相混合以携带其到海面进行处理。在一些情况下，从海床中进入井孔中的流体的压力大于钻探流体的压力，从而可导致返回的钻探流体流量远大于来自钻柱中的钻探流体的流量。在异常情况下，这就形成了潜在的风险，其造成设备损坏及对操作人员和环境造成不利影响。操作人员密切关注这种不期望发生的流体所造成的潜在风险的可能并在海面持续的监控钻探流体的流入及流出。比如，在钻探流体循环的过程中不断监控流体罐中钻探流体的水平来确定是否钻探过程中流体流量发生变化。然而，这种方法并不准确且需要相对较长的时间才能发现并对井孔中流体的变化做出反应。当发现流体有变时，操作人员通常通过封井装置(BlowoutPreventer)中的闸板(Ram)或环形器(Annulars)关闭井孔来提升钻探流体的静水压力，随后使用具有高密度的流体来替换钻探流体。这种操作常需要大半天时间且对钻探的效率和产量有明显的不利影响。所以，需要提供一种新的流体控制系统，其可在井孔钻探的过程中对压力的变化进行监测并有效的控制流向表面平台，如海底钻台平台的返回的钻探流体的流动。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提供了一种用于钻探井孔的流体控制系统。该流体控制系统包括导管、声敏感应装置及流体控制装置。所述导管开设有可收容钻杆及通过返回的钻探流体的通道。所述声敏感应装置可用来监测所述返回的钻探流体的流速。所述流体控制装置可对所述感应装置监测到的事件进行响应来控制所述返回的钻探流体的流速，该流体控制装置靠近所述感应装置设置。本专利技术另一个实施例提供了一种用于避免钻探井孔过程中井涌发生的流体控制系统。该流体控制系统包括导管、感应装置及第一固持元件。所述导管开设有可收容钻杆及通过返回的钻探流体的通道。所述感应装置可用来监测所述返回的钻探流体的流速。所述第一固持元件固持所述钻杆在所述导管中且可对所述感应装置监测到的事件进行响应来控制通过在所述导管中的所述返回的钻探流体的流速。本专利技术的再一个实施例提供了一种用于避免钻探井孔过程中井涌发生的流体控制系统。该流体控制系统包括导管、感应装置、固持元件及旁路系统。所述导管开设有可收容钻杆及通过返回的钻探流体的通道。所述感应装置可用来监测所述返回的钻探流体的流速。所述固持元件固持所述钻杆在所述导管中。所述旁路系统与所述导管流体相通且可与所述固持元件相配合来控制所述返回的钻探流体的流速以对所述感应装置监测到的事件进行响应。附图说明通过结合附图对于本专利技术的实施例进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中：图1为本专利技术钻探系统的一个实施例的示意图；图2为沿图1所示钻探系统中的A-A线所得的钻探组合的一个实施例的剖面示意图；及图3到图6所示为本专利技术钻探系统中的流体控制系统的多个实施例的示意图。具体实施方式图1所示为本专利技术钻探系统10的一个实施例的示意图。在本专利技术实施例中，钻探系统10可用来钻探井孔来开探碳氢化合物，如化石燃料(FossilFuels)。在非限定示例中，井孔包括陆上井孔(OnshoreWell)和海上井孔(OffshoreWell)。在一个示例中，钻探系统10用来开探海上井孔。如图1所示，钻探系统10通常包括位于水面上的平台11及连接平台11和位于海床14上的井口的钻探组合12。钻探组合12(如图2所示)包括钻柱15、钻头(未图示)及立管16来开凿出井孔。钻柱15包括钻杆(DrillPipe)，其由多个具有一定长度的管道首尾相连形成。钻头安装在钻柱15的一端并且可旋转的在海床14下进行开凿。钻柱15可用来输送钻头从而来延伸在海床14下的开凿。同时，来自平台11的钻探流体100(也常被称为钻探泥浆，如图3所示)通过钻柱15输送到井孔中。立管16包括导管，其具有筒形横截面(TubularCrossSection)且常通过连接多个管道来形成。钻柱15可设置在立管16中且沿着立管16的长度方向在立管16中延伸。立管16在其内开设有通道来收容钻柱。这样，就在钻柱15和立管16的内表面间形成了环形空间17，从而立管16可导引钻柱15到井口13处，而且来自井孔中的返回的钻探流体101可通过环形空间17返回平台11。这样，在钻探过程中，钻柱15传送一定的能量来转动钻头。其间，来自平台11的钻探流体100的循环通过钻柱15到达钻头，然后通过形成于钻柱15和立管16内表面间的环形空间17以返回的钻探流体101的形成返回平台11。钻探流体100维持了一定的静水压力(HydrostaticPressure)来平衡来自井孔的流体的压力并对钻头进行冷却，同时，钻探流体把在开凿井孔过程中产生的物料，如破碎的岩石等带到水面。在一定示例中，来自平台11的钻探流体100可包括水或油和多种添加物。返回的钻探流体101可至少包括钻探流体100和开凿井孔过程中产生的物料的混合物。在水面上，返回的钻探流体101可被进行处理，比如进行过滤移除其中的固体物质后可重新进行循环。如上所述，在一定的应用中，从海床中进入井孔中的流体的压力可大于钻探流体100的压力，这可导致海床中的流体随同钻探流体一同进入环形空间17中从而产生较大的返回流体。这种返回流体可称为井涌(Kick)，如果控制不当就会导致井喷(Blowout)。因此，为了避免井涌或井喷的发生，如图1所示，钻探系统10设置有靠近海床14的封井装置(BlowoutPreventer)18。通常，封井装置18可包括较低位置的封井装置19及与立管16一端相连的下级海底取油管(LowerMarineRiserPackage，LMRP)20。闸板(Ram)和环形密封件(未图示)设置在下级海底取油管20后。在开探过程中，较低位置的封井装置19及下级海底取油管20相连。复数个闸板和环形器(或防喷件)21设置在较低位置的封井装置19中。在正常操作时，闸板和环形器21处于打开状态，但当井涌或井喷发生时，闸板和环形器可在控制的状态下来控制通过立管16的返回的钻探流体101的流动。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于钻探井孔的流体控制系统，包括：导管，其开设有可收容钻杆及通过返回的钻探流体的通道；声敏感应装置，其可用来监测所述返回的钻探流体的流速；及流体控制装置，其可对所述感应装置监测到的事件进行响应来控制所述返回的钻探流体的流速，该流体控制装置靠近所述感应装置设置。

【技术特征摘要】
1.一种用于钻探井孔的流体控制系统，包括：导管，其开设有可收容钻杆及通过返回的钻探流体的通道；声敏感应装置，其用来监测所述返回的钻探流体的流速；及流体控制装置，所述流体控制装置包括第一固持元件，该固持元件固持所述钻杆在所述导管中，开设有复数个孔洞来使在所述导管中的所述返回的钻探流体通过，且能够对所述声敏感应装置监测到的事件进行响应来控制所述返回的钻探流体的流速，该流体控制装置靠近所述声敏感应装置设置。2.如权利要求1所述的流体控制系统，其中该流体控制系统用来在钻探海上油井的过程中避免井涌的发生，所述流体控制装置用来减少导管中所述返回的钻探流体的流动。3.如权利要求1所述的流体控制系统，其中所述流体控制装置进一步包括设置在所述第一固持元件下部且用来固持所述钻杆在所述导管中的第二固持元件，所述声敏感应装置设置在所述导管上且位于所述第一和第二固持元件间。4.如权利要求3所述的流体控制系统，其中所述第一和第二固持元件围绕所述钻杆设置，且所述第二固持元件开设有复数个孔洞来使在所述导管中的所述返回的钻探流体通过。5.如权利要求4所述的流体控制系统，其中所述第一和第二固持元件中至少之一上设置的所述孔洞的尺寸是可调的，从而来减少通过的所述返回的钻探流体的流动以对所述声敏感应装置监测到的事件进行响应。6.如权利要求1所述的流体控制系统，其中所述流体控制装置还包括旁路系统，所述旁路系统用来控制在其中的所述返回的钻探流体的流动。7.如权利要求6所述的流体控制系统，其中所述旁路系统包括旁路管道和阀，所述旁路管道的两端分别与所述导管流体相通，所述阀设置在所述旁路管道上用来控制通过所述旁路管道的返回的钻探流体的流速，所述声敏感应装置设置在所述旁路管道上，所述第一固持元件位于所述旁路管道的两端之间。8.如权利要求6所述的流体控制系统，其中所述流体控制装置用来关闭所述返回的钻探流体在所述导管中的流动以对所述感应装置监测到的事件进行响应。9...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特A乔吉，克里斯多佛E沃尔夫，刘逢甦，刘莉，法赛德高瑞朴，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：