本实用新型专利技术公开了一种超深井钻井压力控制设备，包括泥浆输入管线、第一泥浆返出管线、第二泥浆返出管线、压井管线、回压管线、节流管线和井控装置；所述压井管线一端连接井控装置基体的进口，另一端连接泥浆输入管线；泥浆输入管线和第一泥浆返出管线之间设置有回压管线；所述第一泥浆返出管线上设置有节流管线，所述节流管线用于控制回压管线压力。控制装备省去了回压泵等设备，简化了节流管线的控制装置，降低设备成本，简化现场施工工艺，压力控制方面更加安全高效；可减小井漏程度，降低堵漏难度，满足我国石油天然气标准，达到安全钻井的目的。
A kind of pressure control equipment for ultra deep well drilling
【技术实现步骤摘要】
一种超深井钻井压力控制设备
本技术涉及石油开发领域，尤其涉及一种超深井钻井压力控制设备。
技术介绍
随着钻井技术的飞速发展，世界上石油勘探发展趋势已经由浅层井向深井、超深井方向转变，特别是在西部地区(塔里木、塔河、吐哈和四川)的石油资源量占全国总资源量的38％，探明率仅为9％，是国内石油产量的主要接替地区，特别是塔河、塔里木、四川等地的油气藏均在6000至7000米的地层深处，所以要靠超深井进行开发。超深井是指井深6000m～8000m的井。井越深，地层对钻井液密度就越敏感，在高温高压超深井含硫化氢窄压力窗口钻井过程中，出现溢流或者漏失将造成严重的后果，一般情况下为了防止溢流的发生，在井底保持足够的正压差。油田井控细则要求在钻进时密度附加值0.07g/cm3～0.15g/cm3，或压力附加值3～5MPa，工程实践一般选取附加上限。常规钻井技术通过钻井液密度设计时附加5MPa的安全压力，使井底保持正压差，来平衡正常钻进和起下钻过程中钻井液密度分布不均匀产生的压力波动，来达到安全钻井的目的。但是，开泵循环井筒产生的循环压耗同时作用于井底，对于井深6000～8000m的超深井，循环压耗将达到6～8MPa，则实际附加在目的层的压力将超过11MPa，储层段承压有限，过大的附加压力，使井底压力超过漏失压力，导致井漏，增大堵漏难度。对于此类地层，为了达到提高机械钻速、减少储层污染、避免泥浆漏失、控制溢流井涌等目的，近年来精细控压钻井已在国内外得到了广泛的应用。精细控压钻井技术在进行钻井液设计时，以钻进状态为标准，在进行钻井液设计时，要求在钻进过程中井底压力等于地层压力，来达到安全钻井的目的，实现的方法是通过控压钻井装备和工艺技术相结合，实现环空压力动态、自适应控制。但是，由于地质条件的不确定性、地层不均匀性，导致地层压力预测不准确，某些地层压力偏高，有发生溢流事故的风险；精细控压钻井钻井过程中钻井液密度分布不均匀，为了保持井底压力恒定，需要一直进行节流操作，节流阀处于时刻工作状态，设备损耗大；节流压力的大小是根据井下测量系统PWD传到控制中心的数据进行计算的，对于高温高压超深井而言，井下测量系统可靠性待提高，井下测量系统失效、PWD未监测到井底压力的变化均会导致井底压力预测不准确，影响精细控压钻井安全作业。实践表明现场作业过程中，溢流事故时有发生。常规钻井方法配套的钻井设备简单、作业成本低，但井口无法施加回压，不适用于高温高压超深井窄压力窗口地层；精细控压钻井配套的钻井设备在高温高压超深井窄压力窗口地层钻井过程中，通过调节井口回压，能有效控制井筒压力，但存在设备复杂、设备损耗大、钻井成本高、现场实施需要专业队伍，推广难度大的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出一种超深井钻井压力控制设备及其操作方法。一种超深井钻井压力控制设备，包括泥浆输入管线、第一泥浆返出管线、第二泥浆返出管线、压井管线、回压管线、节流管线和井控装置；所述井控装置包括旋转控制头、环形防喷器和双闸板防喷器；所述泥浆输入管线通过井控装置伸入井内，井控装置旋转控制头的第一出口连接第一泥浆返出管线，井控装置基体出口连接第二泥浆返出管线；所述压井管线一端连接四通的进口，另一端连接泥浆输入管线；泥浆输入管线和第一泥浆返出管线之间设置有回压管线；所述第一泥浆返出管线上设置有节流管线，所述节流管线用于控制回压管线压力。所述泥浆输入管线包括钻杆和钻杆，方钻杆与钻杆连接，钻杆的下方设有井下测量系统PWD，钻杆外通过表层套管设有井控装置。进一步，本设备还包括放喷管线，所述放喷管线分别与第二泥浆返出管线的第一出口和压井管线连接。进一步，本设备还包括泥浆泵管线，所述泥浆泵管线包括泥浆泵和泥浆罐，所述泥浆罐通过阀门连接泥浆泵。所述泥浆泵管线还包括重泥浆罐和隔离液罐，所述重泥浆罐和隔离液罐均通过阀门连接泥浆泵。泥浆泵通过第一流量计与泥浆输入管线连接。进一步，本设备还包括液气分离器和振动筛，第一泥浆返出管线末端分别与连接液气分离器和振动筛连接；第二泥浆返出管线的第二出口与液气分离器连接，液气分离器第一出口与入口连接振动筛；振动筛的第一出口与泥浆罐连接，第二出口连接到岩屑池。所述的第二泥浆返出管线上还设置有辅助节流管汇，辅助节流管线由三条管线组成，一条管线为井队常用节流管线、一条管线为备用节流管线、一条管线为放喷管线，当发生井涌关井后，利用节流阀启闭程度的不同，控制套管压力，维持井下压力恒定，节流管汇由节流阀和平板阀构成。进一步，本设备还包括第二流量计，所述第二流量计设置于回压管线与第一泥浆返出管线连接处和节流管线与第一泥浆返出管线连接处之间。所述节流管线包括节流阀，所述节流阀两端通过阀门与第一泥浆返出管线连接。在进行钻井作业之前，首先要对节流阀进行节流实验，确定不同流量不同开度下对应的节流压力的大小，精确计算加系统运行，完成整个节流操作。本技术的有益效果在于：本技术提供的控制装备省去了回压泵等设备，简化了节流管线的控制装置，降低设备成本，简化现场施工工艺，压力控制方面安全高效；即使在停钻和设备失去控制的情况下，也可始终保持井底正压差，防止溢流井下复杂情况发生；若钻遇高压地层或地层压力突然升高，可直接打开回压管线，关闭泥浆输入管线，并调节节流阀的开度，遏制溢流的发生；各处的压力传感器和随钻压力测量仪器PWD可实时监测各处和井底的压力；不需要回压泵，只需要钻井泵并控制各个阀门的开闭即可完成全部钻井和节流操作；正常钻进和接单根的相互转换过程中，可有效减小水击现象，最大化减小井底压力波动。附图说明图1是超深井钻井压力控制设备结构示意图；图2是本申请方案与其他钻井工艺对比示意图；图中，1-泥浆输入管线，101-方钻杆，102-钻杆，103-压力传感器，2-第一泥浆返出管线，3-第二泥浆返出管线，4-压井管线，5-回压管线，6-节流管线，601-节流阀，7-井控装置，701-四通，702-旋转控制头，703-环形防喷器，704-双闸板防喷器，8-泥浆泵管线，801-泥浆泵，802-泥浆罐803-重泥浆罐，804-隔离液罐，9-液气分离器，10-振动筛，11-第一流量计，12-第二流量计，13-井队自带分流管汇。具体实施方式为了使本领域的技术人员更好地理解本技术的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细说明。在钻井工程中，地层存在一个安全钻井压力窗口ΔPwindow，ΔPwindow为地层破裂压力、漏失压力最小值与地层坍塌压力、孔隙压力最大值之差，即：ΔPwindow＝min(Pf，PL)-max(Pp，Pcp)式中，ΔPwindow为安全钻井密度窗口(MPa)；Pf为地层破裂压力(MPa)；PL为地层漏失压力(MPa)；Pp为地层孔隙压力(MPa)；Pcp为地层坍塌压力(MPa)。本申请所述的超深井钻井压力控制设备是应用在含硫化氢窄压力窗口的钻井工艺，工艺的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超深井钻井压力控制设备，其特征在于，包括泥浆输入管线（1）、第一泥浆返出管线（2）、第二泥浆返出管线（3）、压井管线（4）、回压管线（5）、节流管线（6）和井控装置（7）；所述井控装置（7）包括四通（701）、旋转控制头（702）、环形防喷器（703）和双闸板防喷器（704）；所述泥浆输入管线（1）通过井控装置（7）伸入井内，井控装置旋转控制头（702）的第一出口连接第一泥浆返出管线（2），四通（701）出口连接第二泥浆返出管线（3）；所述压井管线（4）一端连接四通（701）的进口，另一端连接泥浆输入管线（1）；泥浆输入管线（1）和第一泥浆返出管线（2）之间设置有回压管线（5）；所述第一泥浆返出管线（2）上设置有节流管线（6），所述节流管线（6）用于控制回压管线（5）压力。/n
【技术特征摘要】
1.一种超深井钻井压力控制设备，其特征在于，包括泥浆输入管线（1）、第一泥浆返出管线（2）、第二泥浆返出管线（3）、压井管线（4）、回压管线（5）、节流管线（6）和井控装置（7）；所述井控装置（7）包括四通（701）、旋转控制头（702）、环形防喷器（703）和双闸板防喷器（704）；所述泥浆输入管线（1）通过井控装置（7）伸入井内，井控装置旋转控制头（702）的第一出口连接第一泥浆返出管线（2），四通（701）出口连接第二泥浆返出管线（3）；所述压井管线（4）一端连接四通（701）的进口，另一端连接泥浆输入管线（1）；泥浆输入管线（1）和第一泥浆返出管线（2）之间设置有回压管线（5）；所述第一泥浆返出管线（2）上设置有节流管线（6），所述节流管线（6）用于控制回压管线（5）压力。
2.根据权利要求1所述的一种超深井钻井压力控制设备，其特征在于，所述泥浆输入管线（1）包括方钻杆（101）和钻杆（102），方钻杆（101）与钻杆（102）连接，钻杆（102）的下方设有井下测量系统PWD（103），钻杆（102）外通过表层套管设有井控装置（7）。
3.根据权利要求1所述的一种超深井钻井压力控制设备，其特征在于，还包括放喷管线，所述放喷管线分别与第二泥浆返出管线（3）的第一出口和压井管线（4）连接。
4.根据权利要求1所述的一种超深井钻井压力控制设备，其特征在于，还包括泥浆泵管线（8），所述泥浆泵管线（8）包括泥浆泵（801）和泥浆罐（802），所述泥浆罐（802）通过阀门连接泥浆泵（801）。
5.根据权利要求1所述的一种超深井钻井压力控制设备，其特征在于，还包括液气分离器（9）和振动筛（10），第一泥浆返出管线（...
【专利技术属性】
技术研发人员：李黔，张硕，尹虎，蒋建华，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：新型
国别省市：四川;51
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