一种隔水管充气双梯度钻井控制压力的方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种隔水管充气双梯度钻井控制压力的方法及装置的结构示意图，主要由上部隔水管、上注气通道、平衡连通装置、下注气通道、钻杆、下部隔水管、防喷器、海底高压泵、稳压器、紧急切断电磁阀C、闭锁装置、高压液压油输送管和钻井平台组成，所述上部隔水管由钻进平台向下延伸，下部隔水管由闭锁装置向下延伸，闭锁装置上有高压液压油输送管；所述平衡连通装置上端口连接闭锁装置上方上部隔水管，下端口连接闭锁装置下方下部隔水管；所述防喷器设置在海底井口处；所述所述海底高压泵管路有紧急切断电磁阀C，海底高压泵上有降压管路和增压管路。本装置能及时、精确的控制井底压力，适应多变的实际工程情况，保证深海钻井安全进行。

A method and device of pressure control in dual gradient drilling with riser inflation

【技术实现步骤摘要】
一种隔水管充气双梯度钻井控制压力的方法及装置
本专利技术专利涉及隔水管充气双梯度钻井，具体的，涉及一种隔水管充气双梯度钻井控制压力的方法及装置。
技术介绍
随着对海洋石油天然气勘探开发力度的加大，各种复杂地区钻井日益增多，在这些地区应用常规的钻井技术可能会导致出现很多钻井问题：压漏地层造成大量的钻井液漏失、井喷事故、卡钻和其它井下复杂事故；同时，也会对产层造成损害。在我国很多地区钻井，其非作业钻井时间也主要是由井漏、井喷及其它井下复杂事故所引起。特别是钻井的过程中时常漏失大量钻井液，甚至漏失失返并造成井喷事故，造成巨大的财产损失与人员伤害。双梯度钻井技术中钻井液液面系统隔水管中压力的控制是双梯度钻井作业首要考虑的问题，如果处理不当，则会对作业人员、钻机和钻井设备构成极大威胁。尤其是当井下出现紧急情况，需要实时调压时，如何很好的控制和调节隔水管充气双梯度钻井的压力对于工程实际应用具有重要的工程实际意义。申请号为：CN200710123135.7的中国专利技术专利，通过调节随钻注入接头注入口的大小，将随钻注入接头内、外管之间的低密度流体注入钻杆和井眼之间环空，在井筒环空中形成至少两个不同的压力梯度实现控压。但是随钻分离注入装置工艺复杂，实际应用困难，已经不属于双梯度钻井的主流研究方向。该专利中提到的同时采用多个随钻分离注入接头更是难以实现，该专利技术专利采用的钻杆是双壁钻杆，随钻注入接头也是一具有内、外管的双壁钻杆段，结构复杂，维修保养起来十分困难。申请号为：CN201510438335.6的中国专利技术专利，引入了旋转分离器、防喷器、带有海底泵组的回流管线、压紧管线、注入管线、控制管线和节流管线，通过两次循环实现压井。但该专利中提到的旋转分离器、防喷器与管线的功能设计复杂，可靠性问题不容易保证，且只能实现压井单一功能，难以应对复杂多变的真实工程情况。当前实现双梯度钻井控压的方案结构复杂、功能单一、工程实际应用价值不高。主要表现在：引入了随钻分离注入装置，但该装置有分离效果不明显、结构复杂以及容易失效等先天缺陷，目前已经不属于双梯度钻井的主要研究方向。传统的隔水管充气双梯度钻井采用单注气通道，对于井底压力的控制完全取决于充入的空气量大小。相对于长距离的井段，充入的空气量无法在短时间内有效改变井底压力，更无法对时刻变换不定的工程实际情况做出及时有效的反应。目前亟待一种能够适应工程实际多变情况，快速、精确的进行双梯度钻井井底压力控压的设备。因此，为了解决这些问题，本专利提出一种新的控制方法，通过引入闭锁装置和平衡连通装置，配合海底高压泵，上注气通道和下注气通道的设置。实现了快速、精确的控制隔水管充气双梯度钻井井底压力并且能够很好的适应溢流、井涌和井漏等多变实际工程情况，使得隔水管充气双梯度钻井变得更加安全、可靠。
技术实现思路
本专利技术要解决上述现有技术存在的问题，提供了一种隔水管充气双梯度钻井控制压力的方法及装置的结构示意图，主要由上部隔水管、紧急切断电磁阀A、上注气通道、单向阀A、自动高压控制阀A、自动高压控制阀B、平衡连通装置、下注气通道、钻杆、紧急切断电磁阀B、单向阀B、防喷器、固定锁链、钻头、固定器、监测分析模块、海底高压泵、稳压器、紧急切断电磁阀C、增压管路、降压管路、闭锁装置、高压液压油输送管和钻井平台组成，其特征在于：上部隔水管由钻进平台向下延伸，下部隔水管由闭锁装置向下延伸，闭锁装置其上有来自钻井平台的高压液压油输送管路；闭锁装置的上方设置了上注气通道，所述闭锁装置的下方设置了下注气通道，紧急切断电磁阀A、单向阀A和自动高压控制阀A位于上注气通道，紧急切断电磁阀B、单向阀B和自动高压控制阀B位于下注气通道；平衡连通装置安装在闭锁装置旁边，上下端口与闭锁装置很接近，上端口连接闭锁装置上方上部隔水管，下端口连接闭锁装置下方下部隔水管，隔水管内部为钻杆；防喷器设置在海底井口处，其上方是下注气通道和海底高压泵；海底高压泵管路有紧急切断电磁阀C和稳压器，海底高压泵上有降压管路、增压管路和专门监测分析模块。闭锁装置上有两个高压液压油输送管接入底座，其上与高压液压油输送管为螺纹紧固连接，由上至下共分为六层，其中第一层与上部隔水管通过螺纹紧固连接，第二层上有高压液压油输送管接入底座，第三层、第四层和第五层为钻井液通道控制层，这三层每一层外部都与高压油管路通过螺纹紧固连接，管路上安装有高压油控制器C和高压电磁阀，内部由4个钻井液通道B、钻杆通道A、极限位置固定器、旋转内胆和钻杆隔层组成，第六层与下部隔水管通过螺纹紧固连接。平衡连通装置中间为高压隔断电磁阀，上部和下部拥有压力传感器和密度传感器共计4个。本装置通过引入上注气通道、下注气通道、平衡连通器、闭锁装置以及海底高压泵的相互配合，能够实时、精确的控制钻井压力，应对钻井过程中出现的溢流和井漏问题。当各种传感器参数不正常时，通过高压油管向闭锁装置泵高压油，闭锁装置首先实现闭锁，其次上注气通道、下注气通道根据具体工程问题调整注气量，在此过程中，海底高压泵也相互配合，实现钻井的精确控压，当各种传感器参数显示正常后，开启平衡连通装置，平衡闭锁装置上下方钻井液压差，平衡后，平衡连通装置关闭，高压油管控制闭锁装置开启，继续正常钻井过程。相比于普通的单注气孔隔水管充气双梯度钻井平台，本专利技术所采用的上注气通道、下注气通道、闭锁装置、平衡连通器以及海底高压泵使得调节不仅增大了压力调控范围，更增大了井底压力的调节精读和及时响应度并且能够很好的适应溢流、井涌和井漏等多变的实际工程环境。通过改变闭锁装置和平衡连通装置的数量，本专利技术专利还可以实现多梯度钻井。附图说明图1是本专利技术一种隔水管充气双梯度钻井控制压力的方法及装置的结构示意图；图2是本专利技术闭锁装置示意图；图3是本专利技术闭锁装置其中一环的内部结构示意图和C-C向截面图；图4是本专利技术平衡连通装置示意图；图5是本专利技术改装成为多梯度钻井的装置示意图。图中：1.上部隔水管，2.紧急切断电磁阀A，3.上注气通道，4.单向阀A，5.自动高压控制阀A，6.自动高压控制阀B，7.连通平衡装置，8.下注气通道，9.钻杆，10.下部隔水管，11.紧急切断电磁阀B，12.单向阀B，13.防喷器，14.固定锁链，15.钻头，16.固定器，17.检测分析模块，18.海底高压泵，19.稳压器，20.紧急切断电磁阀C，21.增压管路，22.降压管路，23.闭锁装置，24.高压液压油输送管，25.钻井平台，26.油管接口，27.电磁阀D，28.旋转模块，29.高压油通道，30.极限位置固定器，31.旋转内胆，32.钻杆隔层，A.钻杆通道，B.钻井液通道，C.高压油控制装置，33.压力传感器，34.高压隔断电磁阀，35.密度传感器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明：如图1-图5所示，一种隔水管充气双梯度钻井控制压力的方法及装置的结构示意图，主要由上部隔水管1、紧急切断电磁阀A2、上注气通道3、单向阀A4、自动高压控制阀A5、自动高压控制阀B6、平衡本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种隔水管充气双梯度钻井控制压力的方法及装置的结构示意图，主要由上部隔水管(1)、紧急切断电磁阀A(2)、上注气通道(3)、单向阀A(4)、自动高压控制阀A(5)、自动高压控制阀B(6)、平衡连通装置(7)、下注气通道(8)、钻杆(9)、下部隔水管(10)、紧急切断电磁阀B(11)、单向阀B(12)、防喷器(13)、固定锁链(14)、钻头(15)、固定器(16)、监测分析模块(17)、海底高压泵(18)、稳压器(19)、紧急切断电磁阀C(20)、增压管路(21)、降压管路(22)、闭锁装置(23)、高压液压油输送管(24)和钻井平台(25)组成，其特征在于：上部隔水管(1)由钻进平台(25)向下延伸，下部隔水管(10)由闭锁装置(23)向下延伸，闭锁装置(23)其上有来自钻井平台(25)的高压液压油输送管路(24)；闭锁装置(23)的上方设置了上注气通道(3)，闭锁装置(23)的下方设置了下注气通道(8)，紧急切断电磁阀A(2)、单向阀A(4)和自动高压控制阀A(5)位于上注气通道(3)，紧急切断电磁阀B(11)、单向阀B(12)和自动高压控制阀B(6)位于下注气通道(8)；平衡连通装置(7)安装在闭锁装置(23)旁边，上下端口与闭锁装置(23)很接近，上端口连接闭锁装置(23)上方上部隔水管(1)，下端口连接闭锁装置(23)下方下部隔水管(10)，隔水管内部为钻杆(9)；防喷器(13)设置在海底井口处，其上方是下注气通道(8)和海底高压泵(18)；海底高压泵(18)管路有紧急切断电磁阀C(20)和稳压器(19)，海底高压泵(18)上有降压管路(22)、增压管路(21)和专门监测分析模块(17)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种隔水管充气双梯度钻井控制压力的方法及装置的结构示意图，主要由上部隔水管(1)、紧急切断电磁阀A(2)、上注气通道(3)、单向阀A(4)、自动高压控制阀A(5)、自动高压控制阀B(6)、平衡连通装置(7)、下注气通道(8)、钻杆(9)、下部隔水管(10)、紧急切断电磁阀B(11)、单向阀B(12)、防喷器(13)、固定锁链(14)、钻头(15)、固定器(16)、监测分析模块(17)、海底高压泵(18)、稳压器(19)、紧急切断电磁阀C(20)、增压管路(21)、降压管路(22)、闭锁装置(23)、高压液压油输送管(24)和钻井平台(25)组成，其特征在于：上部隔水管(1)由钻进平台(25)向下延伸，下部隔水管(10)由闭锁装置(23)向下延伸，闭锁装置(23)其上有来自钻井平台(25)的高压液压油输送管路(24)；闭锁装置(23)的上方设置了上注气通道(3)，闭锁装置(23)的下方设置了下注气通道(8)，紧急切断电磁阀A(2)、单向阀A(4)和自动高压控制阀A(5)位于上注气通道(3)，紧急切断电磁阀B(11)、单向阀B(12)和自动高压控制阀B(6)位于下注气通道(8)；平衡连通装置(7)安装在闭锁装置(23)旁边，上下端口与闭锁装置(23)很接近，上端口连接闭锁装置(23)上方上部隔水管(1)，下端口连...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝效华，冉亮，敬俊，汤历平，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川;51