[发明专利]用于施加井口回压的双节流控制泥浆泵分流管汇及其方法

说明书

技术领域

本发明属于石油钻探技术领域，涉及一种控压钻井方法，特别涉及一种用于施加井口回压的双节流控制泥浆泵分流管汇和方法。

背景技术

目前，随着深水油气勘探开发规模的不断扩大和陆上更复杂地层勘探开发活动的日益增多，深水环境和深部地层的地质条件越来越复杂。地层破裂压力和孔隙压力之间的窗口往往较窄，钻井过程中常会遇到喷、漏、卡、塌等井下复杂情况甚至漏喷同存的情况，不仅延长了钻井周期，增加了钻井成本，而且带来了严重的安全环保问题。因而，如何预防复杂地层中喷、漏、卡、塌等复杂情况的产生，安全高效地钻穿窄密度窗口的复杂地层，同时有效减小钻井过程中钻井液对储层的伤害，已经成为当今钻井行业的技术热点和提高经济效益的关键。

控制压力钻井技术是近几年发展起来的一项新钻井技术，是一种用于精确控制整个井筒环空压力剖面的改进钻井程序。该技术为解决复杂地层的安全钻进问题提供了一个新的解决方案，非常适宜在钻井液安全密度窗口较窄的地层作业，是当今钻井技术发展的重大进步。实践证明，该技术能有效减少井漏、井涌、压差卡钻、井壁失稳等钻井复杂和钻井事故，简化操作，缩短钻井周期，提高钻井效率，降低钻井成本。

控压钻井的核心就是对井底压力进行精确控制，将井底压力控制在安全密度口之内，保证钻进与停钻等一系列作业的顺利安全进行。常规控压钻井中使用回压泵帮助钻井液进入地面管线建立地面循环，来施加环空回压，调整井底压力。钻井过程中，回压泵要一直运转待命，以达到需要时迅速施加井口回压、调整井底压力的目的，耗费了大量能源。

常规控压钻井作业过程中所面临的挑战是，在接单根和起/下钻过程中的压力控制问题，即如何保证井底压力的平稳恒定。接单根和起/下钻实际上是停泵、停止循环和开泵、开始正常循环的动态切换过程。控压钻井要求在开泵和停泵过程中钻井泵按照规定泵冲数分步开泵和停泵，实现井眼内钻井液按规定阶梯式增加和减少，但电动钻机特别是机械钻机的开泵和停泵无法精确控制，导致井底压力控制的连续性和稳定性普遍较差，井底压力控制不准确。

使用回压泵施加井口回压的局限性还包括：钻井系统中增加额外的回压泵，不仅增加成本(包括维护成本)，而且需要占用更多的场地；由于回压泵失效、装卸和复杂性增加所带来的额外作业，造成非生产时间增加，钻井成本升高；回压泵的泄漏可能造成污染。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提出一种用于施加井口回压的双节流控制泥浆泵分流管汇和方法，通过钻井液分流的方式来施加井口回压，不依赖回压泵帮助钻井液进入地面管线施加井口回压。

本发明所采取的技术方案如下所述：

一种双节流控制泥浆泵分流管汇，包括主管、管汇四通、第一分流管线、第二分流管线和第三分流管线；其特征在于：管汇四通分别连接主管、第一分流管线、第二分流管线和第三分流管线；主管上安装有压力计；第一分流管线上安装有第一截止阀和第一节流阀，第二分流管线上安装有第二截止阀和第二节流阀，第三分流管线上安装有第三截止阀。

优选的，第一截止阀位于第一节流阀和管汇四通之间；第二截止阀位于第二节流阀和管汇四通之间。

利用双节流控制泥浆泵分流管汇施加井口回压的控压钻井系统，包括主管、管汇四通、第一分流管线、第二分流管线和第三分流管线、主节流管汇、辅助节流管汇、振动筛、多相分离器、泥浆罐、泥浆泵；其特征在于：辅助节流管汇包括辅助节流管线、手动平板阀、第三节流阀；管汇四通分别连接主管、第一分流管线、第二分流管线和第三分流管线；主管上安装有压力计；第一分流管线上安装有第一截止阀和第一节流阀，第二分流管线上安装有第二截止阀和第二节流阀，第三分流管线上安装有第三截止阀；主管的一端与管汇四通相连、另一端与泥浆泵的排液端相连，泥浆泵的进液端通过泥浆泵进液管线与泥浆罐相连；管汇四通通过第一分流管线与立管相连；管汇四通通过第二分流管线与泥浆罐相连；三通分别连接第三分流管线、辅助节流管线和第一管线，三通通过第三分流管线与管汇四通相连，第一管线上安装有单向阀，单向阀的入口靠近三通，辅助节流管线上安装有第三节流阀和手动平板阀，旋转控制装置通过钻井液返出管线与主节流管汇相连，主节流管汇通过第二管线与质量流量计相连，质量流量计通过第六管线与振动筛相连，振动筛通过筛后排液管线与泥浆罐相连；第六管线上靠近振动筛端设有气控平板阀；第一管线的末端与钻井液返出管线相连，辅助节流管线的末端与第二管线相连；多相分离器通过第三管线与第六管线相连，多相分离器通过多相分离器排液管线与泥浆罐相连。

优选的，第一截止阀位于第一节流阀和管汇四通之间；第二截止阀位于第二节流阀和管汇四通之间。