包括用于钻井操作的智能自动清洁管道筛的系统及方法技术方案

一种用于在钻井操作中清洁钻井流体的自动清洁系统，自动清洁系统包括控制器，该控制器构造成判定由第一压力传感器与第二压力传感器读取的压力之间的差高于预定阈值，并且至少部分打开第二管线上的入口阀，以将从第一管线引入的钻井流体转移到第二管线，并且关闭第一管线上的入口阀，以阻止钻井流体进入第一管线。

Including the system and method of intelligent automatic cleaning pipeline screen for drilling operation

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括用于钻井操作的智能自动清洁管道筛的系统及方法
本专利技术总体上涉及钻井操作中的自动化，并且更具体地涉及用于在钻井操作中自动清洁钻井流体的方法及系统。
技术介绍
在油气工业中，井下钻井操作可以钻取出进入地面延伸数千英尺的钻孔。使用被称为钻井泥浆的流体来帮助钻井。钻井泥浆循环通过钻井系统。泥浆泵用于从位于地面的泥浆罐泵送钻井泥浆。泥浆通过凯利软管和顶部驱动器被泵送。泥浆进一步通过钻柱或钻管被泵送到井底组件。当泥浆到达钻孔底部时，泥浆起到冷却和清洁钻头的作用。泥浆还拾取岩层切屑，并使岩层切屑向上循环通过钻柱与套管之间的环形空间，返回通过防喷器到达地面。此时，泥浆在返回到泥浆罐以开始再次被泵送到井下的过程之前通过泥浆振动筛被处理。当泥浆循环通过该系统时，该系统可能拾取大量的碎屑，这可能影响泥浆的流动以及钻头和其它工具的操作。过滤筛组件可以安装在钻柱中，以帮助收集和过滤碎屑。井下过滤筛通常在定向钻井期间运行，并且通常安装在井底组件(BHA)顶部的钻头附近，因此在钻井期间不容易接近。为了去除或清理井下过滤筛，必须将整个钻柱从井眼中拉出。井下过滤筛通常采用凸缘，以被固定在钻柱的一部分中。凸缘需要从钻柱部分的母扣(box)端(即最上端)插入和去除现有的过滤筛。另外，井下过滤筛在钻井操作期间容易损坏。如果过滤筛充满碎屑并且没有被适当地维护或清洁，则碎屑可能导致流体流的阻塞或潜在地被“冲走”。换句话说，由于在钻井操作期间的过量碎屑堆积或过量振动，过滤筛可能被剪断。破裂的过滤筛可能被钻井泥浆的流体流推动，并可能最终到达钻孔的底部，而损坏井底设备。虽然过滤筛在过滤钻井泥浆方面提供了益处，但由于例如安装、清洁和维护等因素带来的不便，钻井操作者通常不使用过滤筛。地面管筛有时也用于过滤钻井泥浆。这些管筛被安装在钻机的在地面上方的钻柱中，并且管筛被设计成捕获比井下过滤筛更细的颗粒。然而，管筛通常不能建造得像井下过滤筛那样坚固，并且需要经常的维护。管筛通常安装在管段的母扣端，并使用凸缘保持在适当位置。地面管筛也需要经常维护。每次准备将新的钻管段添加到钻柱上时，必须将顶部驱动器与钻柱断开。在连接新的钻管段之前，必须从钻柱中的钻管的最顶部暴露段(即，母扣端)移除安装的地面管筛。在新的钻管段连接到钻柱之后，可以将地面管筛重新安装到新的钻管段的母扣端，并且可以将顶部驱动器与钻柱重新连接。如果在增加新的管段时忘记地面管筛，则地面管筛可能在钻柱中“丢失”，使得取回地面管筛困难且麻烦。此外，如果地面管筛被剪断，则地面管筛可能与碎屑一起卡在钻柱中的任何地方。
技术实现思路
因此，在钻井操作的这个领域中需要自动化，并且更具体地，需要用于在钻井操作中定期清洁钻井流体的自动清洁机构。一个示例性实施例是一种用于在钻井操作中清洁钻井流体的自动清洁系统。所述自动清洁系统包括第一管线，第一管线包括构造成允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀、构造成在入口点处测量所述第一管线中的所述钻井流体的第一压力的第一压力传感器、构造成在出口点处测量所述第一管线中的所述钻井流体的第二压力的第二压力传感器以及构造成允许所述钻井流体从所述第一管线流出的第一自动清洁阀。所述自动清洁系统还包括第二管线，第二管线包括构造成允许所述钻井流体流入所述第二管线的第二入口阀以及构造成允许所述钻井流体从所述第二管线流出的第二自动清洁阀。所述自动清洁系统还包括自动清洁泵，自动清洁泵经由自动清洁管线操作性地连接到所述第一自动清洁阀和所述第二自动清洁阀，所述自动清洁泵构造成从所述第一管线或所述第二管线接收所述钻井流体，并从所述钻井流体去除不需要的物质。所述自动清洁系统还包括控制器，控制器至少操作性地连接至所述第一入口阀、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一自动清洁阀、所述第二入口阀、所述第二自动清洁阀以及所述自动清洁泵，其中，所述控制器构造成：判定所述第二压力与所述第一压力之间的差高于预定阈值；至少部分打开所述第二入口阀，以将从所述第一管线引入的钻井流体转移到所述第二管线；以及关闭所述第一入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第一管线。所述控制器还可以构造成至少部分打开所述第一自动清洁阀，以将所述第一管线中的所述钻井流体转移到所述自动清洁泵，以从所述钻井流体中去除不需要的物质。所述自动清洁系统还包括第三管线，第三管线包括两个或更多个阀以及两个或更多个自动清洁阀，所述两个或更多个阀构造成控制所述钻井流体流入和流出所述第三管线，并且所述两个或更多个自动清洁阀构造成允许所述钻井流体从所述第三管线流出，其中，所述自动清洁泵经由自动清洁管线操作性地连接到所述两个或更多个自动清洁阀，所述自动清洁泵构造成从所述第三管线接收所述钻井流体，并从所述钻井流体中去除不需要的物质。所述第二管线还包括第三压力传感器和第四压力传感器，所述第三压力传感器构造成在入口点处测量所述第二管线中的所述钻井流体的第三压力，并且所述第四压力传感器构造成在出口点处测量所述第二管线中的所述钻井流体的第四压力，其中，所述控制器操作性地连接到所述第三压力传感器、所述第四压力传感器以及所述第三管线的所述两个或更多个阀，其中，所述控制器构造成：判定所述第三压力与所述第四压力之间的差高于所述预定阈值；至少部分打开所述第三管线的入口阀，以将从所述第二管线引入的钻井流体转移到所述第三管线；并且关闭所述第二入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第二管线。另一示例性实施例是一种用于在钻井操作中使用自动清洁系统清洁钻井流体的方法。所述方法包括利用安装在第一管线上的第一压力传感器在第一点处测量所述钻井流体的第一压力。所述方法还包括利用安装在所述第一管线上的第二压力传感器在第二点处测量所述钻井流体的第二压力，所述第一管线具有构造成允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀以及构造成允许所述钻井流体从所述第一管线流出的第一自动清洁阀。所述方法还包括利用操作性地连接至所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一入口阀和所述第一自动清洁阀的控制器判定所述第二压力与所述第一压力之间的差高于预定阈值，至少部分打开第二入口阀，所述第二入口阀构造成允许所述钻井流体流入第二管线，并且利用所述控制器关闭所述第一入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第一管线。所述方法还包括所述控制器至少部分打开所述第一自动清洁阀，以将所述第一管线中的所述钻井流体转移到自动清洁泵，所述自动清洁泵经由自动清洁管线操作性地连接到所述第一自动清洁阀，以从所述钻井流体中去除不需要的物质。所述方法还包括利用所述自动清洁泵从所述第一管线接收所述钻井流体，以从所述钻井流体中去除不需要的物质。另一示例性实施例是一种用于在钻井操作中清洁钻井流体的自动清洁系统。所述自动清洁系统包括第一管线，第一管线包括构造成允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀、构造成在第一点处测量所述第一管线中的所述钻井流体的第一压力的第一压力传感器、构造成在第二点处测量所述第一管线中的所述钻井流体的第二压力的第二压力传感器以及构造成允许所述钻井流体从所述第一管线流出的第一自动清洁阀。所述自动清洁系统还包括第二管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在钻井操作中清洁钻井流体的自动清洁系统，所述自动清洁系统包括：/n第一管线，其包括构造成允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀、构造成在入口点处测量所述第一管线中的所述钻井流体的第一压力的第一压力传感器、构造成在出口点处测量所述第一管线中的所述钻井流体的第二压力的第二压力传感器、以及构造成允许所述钻井流体从所述第一管线流出的第一自动清洁阀；/n第二管线，其包括构造成允许所述钻井流体流入所述第二管线的第二入口阀、以及构造成允许所述钻井流体从所述第二管线流出的第二自动清洁阀；/n自动清洁泵，其经由自动清洁管线操作性地连接到所述第一自动清洁阀和所述第二自动清洁阀，所述自动清洁泵构造成从所述第一管线或所述第二管线接收所述钻井流体，并从所述钻井流体去除不需要的物质；以及/n控制器，其至少操作性地连接至所述第一入口阀、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一自动清洁阀、所述第二入口阀、所述第二自动清洁阀以及所述自动清洁泵，其中，所述控制器构造成：/n判定所述第二压力与所述第一压力之间的差高于预定阈值；/n至少部分打开所述第二入口阀，以将从所述第一管线引入的钻井流体转移到所述第二管线；以及/n关闭所述第一入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第一管线。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171019 US 15/788,2701.一种用于在钻井操作中清洁钻井流体的自动清洁系统，所述自动清洁系统包括：
第一管线，其包括构造成允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀、构造成在入口点处测量所述第一管线中的所述钻井流体的第一压力的第一压力传感器、构造成在出口点处测量所述第一管线中的所述钻井流体的第二压力的第二压力传感器、以及构造成允许所述钻井流体从所述第一管线流出的第一自动清洁阀；
第二管线，其包括构造成允许所述钻井流体流入所述第二管线的第二入口阀、以及构造成允许所述钻井流体从所述第二管线流出的第二自动清洁阀；
自动清洁泵，其经由自动清洁管线操作性地连接到所述第一自动清洁阀和所述第二自动清洁阀，所述自动清洁泵构造成从所述第一管线或所述第二管线接收所述钻井流体，并从所述钻井流体去除不需要的物质；以及
控制器，其至少操作性地连接至所述第一入口阀、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一自动清洁阀、所述第二入口阀、所述第二自动清洁阀以及所述自动清洁泵，其中，所述控制器构造成：
判定所述第二压力与所述第一压力之间的差高于预定阈值；
至少部分打开所述第二入口阀，以将从所述第一管线引入的钻井流体转移到所述第二管线；以及
关闭所述第一入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第一管线。


2.根据权利要求1所述的自动清洁系统，其中，所述控制器还构造成至少部分打开所述第一自动清洁阀，以将所述第一管线中的所述钻井流体转移到所述自动清洁泵，以从所述钻井流体中去除不需要的物质。


3.根据前述权利要求中任一项所述的自动清洁系统，还包括：
第三管线，其包括两个或更多个阀以及两个或更多个自动清洁阀，所述两个或更多个阀构造成控制所述钻井流体流入和流出所述第三管线，并且所述两个或更多个自动清洁阀构造成允许所述钻井流体从所述第三管线流出，其中，所述自动清洁泵经由自动清洁管线操作性地连接到所述两个或更多个自动清洁阀，所述自动清洁泵构造成从所述第三管线接收所述钻井流体，并从所述钻井流体中去除不需要的物质。


4.根据权利要求3所述的自动清洁系统，其中，所述第二管线还包括第三压力传感器和第四压力传感器，所述第三压力传感器构造成在入口点处测量所述第二管线中的所述钻井流体的第三压力，并且所述第四压力传感器构造成在出口点处测量所述第二管线中的所述钻井流体的第四压力，其中，所述控制器操作性地连接到所述第三压力传感器、所述第四压力传感器以及所述第三管线的所述两个或更多个阀，其中，所述控制器构造成：
判定所述第三压力与所述第四压力之间的差高于所述预定阈值；
至少部分打开所述第三管线的入口阀，以将从所述第二管线引入的钻井流体转移到所述第三管线；并且
关闭所述第二入口阀，以阻止所述钻井流体进入所述第二管线。


5.根据前述权利要求中任一项所述的自动清洁系统，其中，所述第一入口阀和所述第二入口阀包括高关闭比或液压控制远程(HCR)阀。


6.根据前述权利要求中任一项所述的自动清洁系统，还包括：
旁路管线，其由连接到所述控制器的专用旁路阀控制，所述专用旁路阀构造成允许所述钻井流体绕过所述自动清洁系统。


7.根据前述权利要求中任一项所述的自动清洁系统，其中，所述不需要的物质包括碎屑和地层卵石中的至少一者。


8.根据权利要求4所述的自动清洁系统，还包括：
人机界面，其操作性地连接到所述控制器，从而当所述钻井流体从所述第一管线切换到所述第二管线时显示警报消息，并且接收来自操作者的指令。


9.根据前述权利要求中任一项所述的自动清洁系统，其中，所述自动清洁系统安装在泥浆泵与所述钻机的立管之间。


10.一种用于在钻井操作中使用自动清洁系统清洁钻井流体的方法，所述方法包括：
利用安装在第一管线上的第一压力传感器在第一点处测量所述钻井流体的第一压力；
利用安装在所述第一管线上的第二压力传感器在第二点处测量所述钻井流体的第二压力，所述第一管线具有构造成允许所述钻井流体流入所述第一管线的第一入口阀、以及构造成允许所述钻井流体从所述第一管线流出的第一自动清洁阀；
利用操作性地连接至所述第一压力传感器、所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥萨马·塞哈，维克托·卡洛斯·科斯塔·德奥利韦拉，马里奥·奥古斯托·里瓦斯·马丁内斯，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA