[实用新型]欠平衡钻井用节流控制装置

说明书

技术领域：

一种欠平衡钻井用节流控制装置，用于石油天然气勘探开发使用欠平衡钻井过程中的井口压力自动控制，属于石油天然气钻井装备制造技术领域。

背景技术：

在石油天然气勘探开发钻井过程中，特别是采用欠平衡的钻井方式实施钻井的过程中，为了钻井过程中采用的介质不破坏井下产层的原始状态或者不污染井下的产油产气层，用于钻井的介质的质量就要等于或者小于地下的流体质量，在这种情况下，当打开油气储层的时候，由于进入井内的钻井介质的质量比井内流体的质量轻，所以井下产层中高于钻井介质质量的石油或者天然气就会向上冲出地面，为了保证钻井的安全，所以进入井下的钻井介质和井下产层中的流体需要有控制地返出地面，目前在实施欠平衡钻井过程中为了有控制的进行欠平衡钻井施工，主要采用的方法和装备是在地面安装节流管汇，通过控制节流管汇中的节流阀开度和其他控制阀门实现对井下高压流体有控制的排放，目前这些技术的缺点是：仍采用手动控制节流阀的开度，使井内钻井液等压力流体的有控制的返出，这些工作主要是由工人在钻井施工的过程中频繁手动调节节流阀阀芯的开度实现的，目前的方式由于是人工的方式，很难判断阀芯开度的精确位置，特别是在紧急的情况下，由于神经处于高度的紧张，还有可能出现失误，使井口压力控制不准，导致压力波动大，而且，人员在紧急情况下进入管汇进行操作还容易发生人身的危险。

实用新型内容：

本实用新型的目的是针对现有技术的缺点，采用远程集中控制节流阀的方式，设计一种能够根据设定参数自动调节节流阀开度，具有自动控制井内返出的钻井液等流体的欠平衡钻井用节流控制装置。

本实用新型是这样实现的：本实用新型包括节流和控制装置，节流装置由节流阀构成，包括液动和手动节流阀，液动节流阀设置在井口管汇前端的一边，控制装置包括液压泵、储能器、油箱、液压传感器和执行器，执行器的一端连接储能器和油箱，另一端连接液动节流阀；设置在井口管汇前端另一边的手动节流阀处于常关状态，由液动节流阀按照设定的参数实现井下液体的自动控制；液压泵包括一个气动液压泵和一个手动液压泵，液压泵的吸液端与油箱连接，其出液端与储能器连接，储能器的出液端连接执行器的进液端，在执行器中设置有控制电脑，执行器由管线连接液动节流阀液缸的开启和关闭两端上，由线缆连接在液动节流阀的液压传感器上；液动节流阀和手动节流阀的阀芯具有压力缓冲机构，压力缓冲机构的阀芯中有一个由弹簧构成的缓冲装置；本实用新型通过外接气源给气动液压泵提供动力，气动液压泵产生的高压油储存在储能器里，当气动泵出现故障时也可以通过手动液压泵产生高压油为储能器增压，当需要时，根据设定的参数，储能器中的高压油可分别进入液动节流阀液缸的开启腔或关闭腔，达到控制节流阀开度的目的；设置在液动节流阀上的液压传感器与执行器连接，当井里返出的钻井液等流体进入节流阀时，产生的压力信号传给执行器中的控制电脑，控制电脑经过分析自动控制进入液动节流阀液缸的油量，调节阀芯的开度，使井里返出的钻井液等流体的压力差恒定在设定值内。

本实用新型的有益效果是：设置的节流和控制装置具有压力采集和控制的功能，可以实现欠平衡钻井时井内返出的钻井液等流体在设定压力范围内自动控制的目的，而不需要人工频繁的操作管理，而且是远程的操作，不但可以达到恒定控制井内流体的目的还不会对操作人员造成危险；带有压力缓冲机构的液动节流阀可以在设定压力参数的范围内对井下流体的压力波动实现小范围的自动调节，具有减缓对阀芯冲刷的作用；当控制装置出现故障时，可利用设置在节流管汇另一侧的手动节流阀调节井口钻井液等流体在一定回压范围，继续欠平衡钻井作业井口回压控制。

附图说明：

图1是本实用新型安装布置和节流阀的局部剖视图。

具体实施方式：

下面结合附图给出本实用新型的实施例：本实用新型包括节流和控制装置，节流装置由液动节流阀构成，包括一个液动节流阀12和一个手动节流阀，液动节流阀12设置在井口前端四通的一边，手动节流阀设置在井口管汇前端四通的另一边；控制装置包括液压泵、储能器1、油箱3、液压传感器11和执行器7，执行器7的一端通过管线5和6连接储能器1和油箱3，另一端连接液动节流阀12，液压泵包括一个气动液压泵2和一个手动液压泵4，气动液压泵2由外部供气产生动力，液压泵的吸液端与油箱3连接，出液端与储能器1连接，正常施工时，手动节流阀处于常关状态，由液动节流阀12自动按照设定的参数实现井下液体的自动控制；在执行器7中设置有可以编程的控制电脑，执行器7由管线8和9连接液动节流阀12开启和关闭液缸的两端，由线缆10连接在液动节流阀12的液压传感器11上；所述的液动和手动节流阀的阀芯14具有压力缓冲机构13，压力缓冲机构13的阀芯14中有一个由弹簧构成的缓冲装置，压力缓冲机构13可以起到降低井口回压的压力波动，提高阀芯14抗钻井液等高压流体的冲刺能力和使用寿命；本实用新型通过外接气源给气动液压泵2提供动力，气动液压泵2产生的高压油储存在储能器1里，当气动液压泵2出现故障时也可以通过手动液压泵4产生高压油为储能器1增压，当需要时，根据设定的参数，储能器1中的高压油可分别进入液动节流阀12液缸的开启腔或关闭腔，控制节流阀的开度，回油通过管线6回流到油箱3中；设置在液动节流阀12上的液压传感器11通过线缆10与执行器7连接，当井里返出的钻井液等流体进入液动节流阀12时，液动节流阀12的阀芯14产生一定的阻挡作用，如果形成的压力差高于或低于欠平衡钻井工艺技术要求设定值时，压力信号会传入执行器7中，信号通过控制电脑的辨别，接通储能器1通向液动节流阀12的通道，储能器1中的高压油进入液动节流阀12的液缸，推动液动节流阀12的液缸活塞作相应移动，调节液动节流阀12阀芯14的开度，使井里返出的钻井液等流体的压力差恒定在设定值内，由于井下的高压流体在撞上液动节流阀12的阀芯14时会产生较大的冲击力和波动，因此，设置在阀芯14中的压力缓冲机构13在缓冲装置的作用下会使阀芯14自动做上下调整，减缓这种冲击力和波动，当液动节流阀或者控制装置出现故障时，可通过手动节流阀继续欠平衡钻井作业时的井口回压控制。