利用深水双梯度钻井中实施压井的系统实施压井的方法技术方案

本发明专利技术提出了一种利用深水双梯度钻井中实施压井的系统实施压井的方法。该系统包括钻井平台、隔水管、旋转分流器、连接在旋转分流器底部的防喷器、钻杆、回流管线、节流管线和附加注入管线，其中，隔水管由钻井平台向下延伸，防喷器设置在海底井口处，附加注入管线能与节流管线连通。通过该系统能进行双梯度压井，并提高了深水双梯度钻井作业的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及石油钻井行业，尤其涉及一种在深水双梯度钻井中实施压井作业的系统和方法。
技术介绍
在深水及超深水钻井中，由于海水段缺失上覆岩层压力，使得地层破裂压力低，安全密度窗口窄。在深水及超深水环境中采用常规单梯度钻井技术，需要下入的套管层次多、钻井过程中对环空当量循环密度(ECD)控制要求高、易发生井下复杂和事故，给深水钻井带来很大的风险和挑战。双梯度钻井技术是自上世纪90年代后期发展起来的一种钻井技术，这种技术的关键是：采用不同的实现方式，降低海底井口位置处的环空压力，使之等于或接近于相同深度处的海水静液柱压力(海底位置处的当量钻井液密度等于海水密度)，从而使得井筒环空中的压力变化曲线能够更好的适应于深水地层安全密度窗口的变化趋势，进而增大了每层套管的下入深度，尤其是在表层井段，使井身结构得以简化，钻井过程中的井涌、井漏等井下复杂情况和事故减少，降低了深水钻井的风险和成本。现有技术中，虽然采用双梯度钻井技术能够较好的控制钻井过程中的井底压力，降低了井涌等井下复杂情况的发生风险。但是，由于地层压力系统的复杂性和对地层压力剖面预测精度的限制，以及在作业过程中存在的其它可能因素。目前常用的方法进行井控作业的风险依然比较大，尤其是在溢流较为严重的情况下。因此，需要设计一种在深水双梯度钻井中实施压井作业的系统和方法，以有效地控制油气井压力控制问题。
技术实现思路
针对现有技术中所存在的上述技术问题，本专利技术提出了一种在深水双梯度钻井中实施压井作业的系统和方法。该系统在实现双梯度压井的过程中，减小了把已钻裸眼地层压漏的风险，提高了深水双梯度钻井作业的安全性。根据本专利技术的第一方面，提出了一种在深水双梯度钻井中实施压井的系统，包括：钻井平台，隔水管，其由钻井平台向下延伸，旋转分流器，其顶部连接隔水管，连接在旋转分流器底部的防喷器，防喷器设置在海底井口处，由钻井平台向下延伸的钻杆，钻杆依次通过隔水管、旋转分流器和防喷器向下延伸，并且钻杆与隔水管形成第一环空，钻杆与井筒形成第二环空，由钻井平台向下延伸的回流管线，回流管线能与旋转分流器连通，由钻井平台向下延伸的节流管线，节流管线能与第二环空连通，由钻井平台向下延伸的附加注入管线，附加注入管线能与节流管线连通。在一个实施例中，附加注入管在节流管线的下端与节流管线能连通。在一个实施例中，在节流管线的上端设置用于调节通过节流管线的流量的流量调节器。优选地，流量调节器为节流阀。在一个实施例中，在附加注入管线的上开口处设置泵。在一个实施例中，附加注入管线能与第一环空选择性连通。在一个实施例中，还包括能与第二环空连通的压井管线，压井管线构造为在空井关井或者剪断钻杆关井时向井筒中输送用于压井的钻井液。在一个实施例中，还包括控制组件，控制组件能控制防喷器和旋转分流器。根据本专利技术的第二方面，提供一种在深水双梯度钻井中实施压井的方法，包括以下步骤：1)当溢流发生后，操作所述防喷器关井，并获得关井套压Pa1和关井立压Psp，并计算所需的当量压井液密度ρke及实际压井液密度ρk，当量压井液密度ρke=ρm+Pspg(Hw+Hb)]]>得到实际压井液密度ρk=ρke+(ρke-ρw)HwHb]]>其中，ρm为原钻井液密度，Hw为作业水深，Hb为溢流发生的深度(自海底位置处向下测量)，ρw为海水密度；2)循环第一周，以压井排量Qk通过所述钻杆向井筒中送入原钻井液，同时开启所述附加注入管线以排量Qlm1向所述节流管线中送入密度为ρlm的低密度钻井液，使低密度钻井液与井筒返出的钻井液混合后上返，混合后的钻井液密度为ρx1，在这过程中，保持立管压力恒定并等于初始循环立压Pspci，低密度钻井液所需排量Qlm1=ρm-ρx1ρx1-ρlmQk,]]>混合钻井液密度ρx1=ρke(Hw+Hb)-ρmHbHw,]]>初始循环立压的计算公式为Pspci＝Psp+△Pci，其中，Qk为正常钻进排量的1/3～1/2，△Pci为原钻井液在压井排量下的循环压耗；3)循环第二周，以压井排量Qk通过所述钻杆向井筒中送入密度为ρk的压井液，开启附加注入管线以排量Qlm1向节流管线中送入密度为ρlm的低密度钻井液，使低密度钻井液与井筒返出的钻井液混合后上返，混合钻井液密度为ρx2，保持套管压力不变，直到压井液到达钻头，之后增加排量直至Qlm2继续向节流管线中送入密度为ρlm的低密度钻井液，同时使立管压力保持恒定并等于终了循环立压Pspcf，直到压井液返至节流管线，低密度钻井液所需排量Qlm2=ρk-ρwρw-ρlmQk]]>终了循环立压的计算公式为Pspcf=ρkρmΔPci.]]>在一个实施例中，在步骤2)和3)之间，按照实际压井液密度ρk配置压井液。在一个实施例中，在步骤1)之前的钻井过程中，使节流管线中充满密度为ρw的海水，并且在步骤3)之后，通过附加注入管线使节流管线中充满海水。与现有技术相比，本专利技术的优点在于，该在深水双梯度钻井中实施压井作业的系统和方法能够在发生较大溢流量的情况下，进行双梯度压井作用。同时，使用该方法能够减小把已钻的裸眼井段压漏的风险。从而，增加了双梯度钻井的井控手段，提高了深水双梯度钻井作业的安全性。附图说明下面将结合附图来对本专利技术的优选实施例进行详细地描述。在图中：图1显示了根据本专利技术的在深水双梯度钻井中实施压井作业的系统结构图。附图并未按照实际的比例绘制。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术做进一步说明。图1显示了根据本专利技术的在深水双梯度钻井中实施压井作业的系统100。如图1所示，系统100包括钻井平台1、隔水管2、旋转分流器4、防喷器5、钻杆3、回流管线11、节流管线13。其中，钻井平台1可以构造为一个或多个浮式钻井平台。当然还可以构造为半潜式钻井平台。隔水管2由钻井平台1向下延伸并连接到旋转分流器4，以引导钻头7和其它钻井工具从钻井平台1向下延伸。隔水管2可以由多个管段组成，各个管段是带有连接设备的套管。防喷器5设置在旋转分流器4的下端，并位于海底井口位置处。钻杆3依次通过隔水管2、旋转分流器4和防喷器5向下延伸，并且钻杆3与隔水管2形成第一环空18，钻杆与井筒6形成第二环空19。回流管线11能与旋转分流器4连通，以使得在正常钻进过程中，由第二环空19返出的钻井液能通过回流管线11返回到钻井平台1。节流管线13能与第二环空19连通，以使得在压井过程中，能将钻井液循环出井筒6。为了实现双梯度压井作业，系统100还包括附加注入管线14。附加注入管线14能与节流管线13连通。在正常钻井过程中，附加注入管线14中充满海水。而在发生井涌等需要实施双梯度压井作业的时候，可向附加注入管线14中送入低密度钻井液，而低密度钻井液进入节流管线13中，与第二环空19中返出的钻井液混合，使混合后的钻井液密度降低至合适的密度，从而，在压井过程中，第二环空19中为较高密度的钻井液或压井液，而节流管线13中为较低密度的混合钻井液。从而，通过上述系统可实现双梯度压井。同时，由于设置附加注入管线14，可调节节流管线13中的混合液体的密本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在深水双梯度钻井中实施压井的系统，其特征在于，包括：钻井平台，隔水管，其由所述钻井平台向下延伸，旋转分流器，其顶部连接所述隔水管，连接在所述旋转分流器底部的防喷器，所述防喷器设置在海底井口处，由所述钻井平台向下延伸的钻杆，所述钻杆依次通过所述隔水管、所述旋转分流器和所述防喷器向下延伸，并且所述钻杆与所述隔水管形成第一环空，所述钻杆与所述井筒形成第二环空，由所述钻井平台向下延伸的回流管线，所述回流管线能与所述旋转分流器连通，由所述钻井平台向下延伸的节流管线，所述节流管线能与所述第二环空连通，由所述钻井平台向下延伸的附加注入管线，所述附加注入管线能与所述节流管线连通。

【技术特征摘要】
1.一种在深水双梯度钻井中实施压井的系统，其特征在于，包括：钻井平台，隔水管，其由所述钻井平台向下延伸，旋转分流器，其顶部连接所述隔水管，连接在所述旋转分流器底部的防喷器，所述防喷器设置在海底井口处，由所述钻井平台向下延伸的钻杆，所述钻杆依次通过所述隔水管、所述旋转分流器和所述防喷器向下延伸，并且所述钻杆与所述隔水管形成第一环空，所述钻杆与所述井筒形成第二环空，由所述钻井平台向下延伸的回流管线，所述回流管线能与所述旋转分流器连通，由所述钻井平台向下延伸的节流管线，所述节流管线能与所述第二环空连通，由所述钻井平台向下延伸的附加注入管线，所述附加注入管线能与所述节流管线连通。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述附加注入管线在所述节流管线的下端与所述节流管线能连通。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在所述节流管线的上端设置用于调节通过所述节流管线的流量的流量调节器。4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在所述附加注入管线的上开口处设置泵。5.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述附加注入管线能与所述第一环空选择性连通。6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括能与所述第二环空连通的压井管线，所述压井管线构造为在空井关井或剪断所述钻杆关井时向井筒中输送用于压井的钻井液。7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，还包括控制组件，所述控制组件能控制所述防喷器和所述旋转分流器。8.根据权利要求1到7中任一项所述的系统在深水双梯度钻井中实施压井
\t的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)当溢流发生后，操作所述防喷器关井，并获得关井套压P...

【专利技术属性】
技术研发人员：张辉，张进双，柯珂，王磊，周宇阳，王果，孙连忠，王怡，郭瑞昌，孙连环，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11