一种可变流量控压钻井回压补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种可变流量控压钻井回压补偿装置，所述装置包括液力部分及动力部分，其中所述液力部分的进液管线连接至出液管线，所述进液管线上依次设置有：第一加压装置(1)、第一控制阀(2)、过滤装置(3)、第二加压装置(4)、三缸柱塞泵(6)、压力缓冲装置(7)、第二控制阀(9)；所述动力部分包括电动机(11)及多档位变速箱(12)，电动机(11)的动力输出端通过多档位变速箱(12)连接三缸柱塞泵(6)的动力接口。本实用新型专利技术保证回压补偿供液的连续性和稳定性，通过存储和稳定脉动压力保证回压补偿装置的稳定输出，实现井底压力的高精度控制，以满足控压钻井过程中不同工况作业条件下对回压补偿的变流量需求。

【技术实现步骤摘要】
一种可变流量控压钻井回压补偿装置
本技术涉及一种可变流量控压钻井回压补偿装置，属于油气钻井工程
。
技术介绍
随着石油勘探向深层、复杂地层发展，窄密度窗口、喷漏同存等问题已成为影响和制约石油勘探开发进程与钻井施工的技术瓶颈。由此也对石油、天然气钻井井筒压力、流量控制能力提出了更高的要求。其中，窄密度安全窗口是指地层孔隙压力和破裂压力、漏失压力之间的安全钻井窗口较小，在常规钻井方式下环空压力波动范围将超过此安全钻井窗口，易造成井漏、井涌、井壁失稳、卡钻等复杂事故，使生产时效低，钻井周期长，成本高。 目前，现有技术多采用控压钻井技术与装备解决此类问题。相应的井筒压力控制技术是控压钻井技术的核心。在控压钻井过程中，通过对井口回压、流体密度、流体流变性、环空液面高度、钻井液循环摩阻和井眼几何尺寸的综合控制，使整个井眼的压力维持在地层孔隙压力和破裂压力之间。控压钻井过程中对井眼压力控制的关键技术是:回压补偿系统要保证钻进、接单根和起下钻全工况下的压力稳定。回压补偿系统一般通过向井筒内不断泵入钻井液来实现，但是目前控压钻井过程中回压补偿系统的连续性和稳定性普遍较差，在不同的井眼尺寸的控压钻井作业中，当遇到接单根、起下钻、更换旋转控制头胶芯等不同钻井作业工况时，控压钻井系统需要不同的补偿流量，而现有的控压钻井系统均采用流量恒定的压力补偿装置，使得控压钻井的井底压力控制精度收到影响，对于深井、超深井地层压力敏感的窄密度窗口甚至零密度窗口的控压钻井作业带来困扰。
技术实现思路
本技术为解决现有的控压钻井技术存在的井底压力控制精度较差，从而无法满足控压钻井过程中不同工况作业条件下对回压补偿的变流量需求的问题，进而提出了一种可变流量控压钻井回压补偿装置，具体包括如下的技术方案: 一种可变流量控压钻井回压补偿装置，所述装置包括液力部分及动力部分，其中所述液力部分的进液管线连接至出液管线，所述进液管线上依次设置有:第一加压装置、第一控制阀、过滤装置、第二加压装置、三缸柱塞泵、压力缓冲装置、第二控制阀；所述动力部分包括电动机及多档位变速箱，电动机的动力输出端通过多档位变速箱连接三缸柱塞泵的动力接口。 如上所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其中，所述供液管线上设置的第二加压装置、三缸柱塞泵、压力缓冲装置和第二控制阀以及所述动力部分均固定在撬装底座上。 如上所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其中，所述第一加压装置设置在钻井液池内或泥浆池出口处。 如上所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其中，所述压力缓冲装置包括用于存储脉冲压力并稳定输出流量的活塞式储能器。 如上所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其中，所述第一控制阀和第二控制阀均采用通过人工控制所述进液管线的流量通断的手动平板阀。 如上所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其中，所述第二控制阀通过用于防止所述进液管线输出流量回流的单流阀连接所述出液管线。 如上所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其中，在所述第二加压装置与所述三缸柱塞泵之间的进液管线上设置有用于测量所述进液管线的流量变化的质量流量计。 如上所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其中，在所述压力缓冲装置与第二控制阀之间的进液管线上设置有用于测量所述进液管线内压的压力传感器。 如上所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其中，所述可变流量控压钻井回压补偿装置还包括用于根据所述质量流量计和压力传感器反馈的数据控制所述多档位变速箱提供连续稳定的回压补偿流量的远程控制系统。 如上所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其中，所述进液管线上设置的第二加压装置、三缸柱塞泵、压力缓冲装置和第二控制阀以及所述动力部分均固定在撬装底座上，所述压力缓冲装置包括用于存储脉冲压力并稳定输出流量的活塞式储能器，所述第一控制阀和第二控制阀均采用通过人工控制所述进液管线的流量通断的手动平板阀，所述第二控制阀通过用于防止所述进液管线输出流量回流的单流阀连接所述出液管线，在所述第二加压装置与所述三缸柱塞泵之间的进液管线上设置有用于测量所述进液管线的流量变化的质量流量计，在所述压力缓冲装置与第二控制阀之间的进液管线上设置有用于测量所述进液管线内压的压力传感器，所述装置还包括用于根据所述质量流量计和压力传感器反馈的数据控制所述多档位变速箱提供连续稳定的回压补偿流量的远程控制系统。 本技术通过以第一加压装置作为进液出始点，有效的解决了泥浆粘度较大、长距离输液的困难，保证了回压补偿供液的连续性和稳定性；同时在距离三缸柱塞泵近距离处安装有第二加压装置作为第二阶段供液动力，并通过电动机和多档位变速箱控制三缸柱塞泵的输出，进一步保证了回压流量补偿的连续性和稳定性；最后通过压力缓冲装置有效存储和稳定脉动压力，保证回压补偿装置的稳定输出，从而实现对井底压力的高精度控制，以满足控压钻井过程中不同工况作业条件下对回压补偿的变流量需求。 【附图说明】 图1以实例的方式示出了一实施例中的可变流量控压钻井回压补偿装置的结构图。 【具体实施方式】 本【具体实施方式】是对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，其中的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有经过创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施方式都属于本技术的保护范围。 本【具体实施方式】提供了一种可变流量控压钻井回压补偿装置，所述装置包括液力部分及动力部分，其中所述液力部分的进液管线连接至出液管线，如图1所示，所述进液管线上依次设置有:第一加压装置1、第一控制阀2、过滤装置3、第二加压装置4、三缸柱塞泵6、压力缓冲装置7、第二控制阀9 ;所述动力部分包括电动机11及多档位变速箱12，电动机11的动力输出端通过多档位变速箱12连接三缸柱塞泵6的动力接口。 具体的，第一加压装置I可采用空气泵，设置在钻井液池内或泥浆池出口处，并且所述供液管线上设置的第二加压装置4、三缸柱塞泵6、压力缓冲装置7和第二控制阀9以及所述动力部分均可固定在撬装底座上，实现了对现场不同工况下的灵活安装，连接各个器件的管线之间可采用直接、硬管或法兰短节连接。相应的第二加压装置4可采用灌注泵，第一控制阀2和第二控制阀9均可采用手动平板阀，压力缓冲装置7可采用活塞式储能器。多档位变速箱12可根据现场的实际要求，通过调节变速箱的档位，针对不同井眼尺寸或作业工况对控压钻井系统进行便捷、快速的变流量补偿，为控压钻井过程提供必要的流量补偿，减小工况切换过程压力脉动过大的影响，进一步提高了控压钻井作业的压力控制精度，避免了通过更换柱塞泵缸套来改变流量的复杂工序，同时有效克服了由于三缸柱塞泵长时间、高负荷运转带来的设备流量输出不稳定工作的问题，保证了回压补偿系统流量补偿的连续性和稳定性。 在本技术一实施例中，第二控制阀9通过用于防止所述进液管线输出流量回流的单流阀10连接所述出液管线。由于控压钻井过程中的压力是随时变化的，如果所述出液管线中产生负压就会使钻井液回流到所述进液管线中，造成控压钻井失衡，而单流阀10的作用是防止所述进液管线输出的流量回流，从而保证所述出液管线和所述进液管线中的压力和流量稳定。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变流量控压钻井回压补偿装置，所述装置包括液力部分及动力部分，其中所述液力部分的进液管线连接至出液管线，其特征在于，所述进液管线上依次设置有：第一加压装置(1)、第一控制阀(2)、过滤装置(3)、第二加压装置(4)、三缸柱塞泵(6)、压力缓冲装置(7)、第二控制阀(9)；所述动力部分包括电动机(11)及多档位变速箱(12)，电动机(11)的动力输出端通过多档位变速箱(12)连接三缸柱塞泵(6)的动力接口。

【技术特征摘要】
1.一种可变流量控压钻井回压补偿装置，所述装置包括液力部分及动力部分，其中所述液力部分的进液管线连接至出液管线，其特征在于，所述进液管线上依次设置有:第一加压装置(I)、第一控制阀(2)、过滤装置(3)、第二加压装置(4)、三缸柱塞泵(6)、压力缓冲装置(7)、第二控制阀(9);所述动力部分包括电动机(11)及多档位变速箱(12)，电动机(11)的动力输出端通过多档位变速箱(12)连接三缸柱塞泵￠)的动力接口。2.如权利要求1所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其特征在于，所述进液管线上设置的第二加压装置(4)、三缸柱塞泵￠)、压力缓冲装置(7)和第二控制阀(9)以及所述动力部分均固定在撬装底座上。3.如权利要求1所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其特征在于，所述第一加压装置(I)设置在钻井液池内或泥浆池出口处。4.如权利要求1所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其特征在于，所述压力缓冲装置(7)包括用于存储脉冲压力并稳定输出流量的活塞式储能器。5.如权利要求1所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其特征在于，所述第一控制阀(2)和第二控制阀(9)均采用通过人工控制所述进液管线的流量通断的手动平板阀。6.如权利要求1所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其特征在于，所述第二控制阀(9)通过用于防止所述进液管线输出流量回流的单流阀(10)连接所述出液管线。7.如权利要求1至6任意一项所述的可变流量控压钻井回压补偿装置，其特征在于，在所述第二加压装置(4)与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凯，石林，王瑛，周英操，刘伟，陈国胜，梁磊，王国伟，
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：新型
国别省市：北京;11