高压自动节流管汇及其控制方法技术

本发明专利技术提供了一种高压自动节流管汇及其控制方法。其中，高压自动节流管汇包括：第一四通、第二四通、第三四通和第四四通；二通和三通；第一节流阀和第二节流阀，第一节流阀与第一四通和所第四四通连通，第二节流阀与第四四通和二通连通；多个平板阀；高压自动节流管汇具有至少三条仅经过第一节流阀或第二节流阀的单级节流通道和至少两条同时经过第一节流阀和第二节流阀的双级节流通道。本发明专利技术通过第一节流阀和第二节流阀的串并联组合形成高低压节流的方式，并且配合冗余设计解决了现有技术中的控压钻井装备无法适应特深井的要求的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
高压自动节流管汇及其控制方法


[0001]本专利技术涉及油气井工程
，具体而言，涉及一种高压自动节流管汇及其控制方法。

技术介绍

[0002]控压钻井技术可有效地解决钻探过程中由于压力敏感导致的井下复杂，特别是对解决复杂深井超深井中存在的窄密度窗口地层、长井段同一压力系统地层、易坍塌和漏失的薄弱地层、枯竭油气层、深海海底油藏等问题，都有很好的应用效果。该技术通过地面自动节流管汇限制钻井液循环系统井口返出流体的流量与速度，精确控制井口回压，通过压力波传导，更精确地控制井底压力，保障了在整个钻井作业过程中无论是在钻进、循环钻井液、接单根、起下钻的作业过程中都能准确地控制井底压力，维持恒定。
[0003]目前控压钻井技术主要分为三类，第一种是斯伦贝谢At balance公司开发的动态环空压力控制系统，具有主备两条节流通道，无直通通道，可实现井口回压自动补偿，曾获2008年E&P杂志评选的石油工程技术创新特别奖；第二类是哈里伯顿公司的控压钻井技术系统，其原理与动态环空压力控制系统完全相同，只是在回压泵上加上了一个入口流量计，在节流管汇中加了一个钻井液直流通道，并改变了安全溢流管线，可实现恒定井底压力控制；第三类是威德福公司微流量控制钻井系统，通过高精度流量计精确测量泵入和返回钻井液的质量和密度，判断溢流并及时控制节流管汇增加井口回压至井底压力大于地层压力。中国石油集团研制PCDS系列控压钻井装备，集恒定井底压力与微流量控制于一体，压力控制精度高，适应多种地质、工程需求，达到国际先进水平。
>[0004]但是目前所有的控压钻井装备都无法适应特深井(垂直井深大于9000米)的要求，且在在高压节流控制及安全冗余存在巨大的差距，例如：目前控压钻井设备额定压力最高为35MPa，工作压力最大14MPa，无法应对特深井需要井口设备额定压力至少70MPa，甚至更高压力级别，精确节流控制压力至少21MPa以上的能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种高压自动节流管汇及其控制方法，以解决现有技术中的控压钻井装备无法适应特深井的要求的问题。
[0006]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种高压自动节流管汇，包括：第一四通、第二四通、第三四通和第四四通，第一四通、第二四通和第三四通之间顺次连通，第一四通具有入口端，第三四通具有出口端，第四四通与第二四通连通；二通和三通，三通的三端分别与第三四通、第四四通和二通连通；第一节流阀和第二节流阀，第一节流阀的两端分别与第一四通和所第四四通连通，第二节流阀的两端分别与第四四通和二通连通；多个平板阀，第一四通与第二四通之间、第二四通与第三四通之间、第二四通与第四四通之间、第一节流阀与第一四通之间、第一节流阀与第四四通之间、三通与第四四通之间、三通与二通之间、第二节流阀与第四四通之间均设置有平板阀；高压自动节流管汇具有至少三
条仅经过第一节流阀或第二节流阀的单级节流通道和至少两条同时经过第一节流阀和第二节流阀的双级节流通道。
[0007]进一步地，第四四通、二通、三通、第一节流阀和第二节流阀均设置有多个，各第四四通、二通、三通、第一节流阀、第二节流阀和平板阀均对称设置在第一四通、第二四通和第三四通形成的中心管线的彼此相对的第一侧和第二侧，并形成六条单级节流通道和四条双级节流通道。
[0008]进一步地，所有平板阀包括气动平板阀，第一四通与第二四通之间、第二四通与第四四通之间、第一节流阀与第一四通之间以及第二节流阀与第四四通之间的平板阀均为气动平板阀。
[0009]进一步地，所有平板阀包括手动平板阀，第二四通与第三四通之间、第一节流阀与第四四通之间以及三通与二通之间的平板阀均为手动平板阀。
[0010]进一步地，第二四通与第三四通之间的平板阀为常闭阀，第一节流阀与第四四通之间以及三通与二通之间的平板阀为常开阀。
[0011]进一步地，高压自动节流管汇还包括压力计，第一四通的入口端、第三四通的出口端以及第四四通上均设置有压力计。
[0012]进一步地，高压自动节流管汇还包括针阀，第四四通上以及二通上均设置有针阀。
[0013]进一步地，高压自动节流管汇还包括过滤器，第四四通和三通上均设置有过滤器。
[0014]根据本专利技术的另一方面，提供了一种高压自动节流管汇的控制方法，高压自动节流管汇为上述的高压自动节流管汇，控制方法包括切换高压自动节流管汇中各平板阀的通断状态，使高压自动节流管汇在形成各单级节流通道之间以及各双级节流通道之间切换，以改变流体在高压自动节流管汇内流动的流动路径。
[0015]进一步地，所有单级节流通道包括第一单级通道和第二单级通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第一单级通道或第二单级通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通与第一节流阀之间的平板阀、第一节流阀与第四四通之间的平板阀、第四四通与三通之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧或第二侧的第一四通、第一节流阀、第四四通、三通和第三四通由出口端流出。
[0016]进一步地，所有单级节流通道包括第三单级通道和第四单级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第三单级通道或第四单级节流通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通与第二四通之间的平板阀、第二四通与第四四通之间的平板阀、第四四通与第二节流阀之间的平板阀、二通与三通之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧或第二侧的第一四通、第二四通、第四四通、第二节流阀、二通、三通和第三四通由出口端流出。
[0017]进一步地，所有单级节流通道包括第五单级通道和第六单级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第五单级通道或第六单级节流通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通与第一节流阀之间的平板阀、第一节流阀与第四四通之间的平板阀、第四四通与第二四通之间的平板阀、第二四通与第三四通之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧或第二侧的第一四通、第一节流阀、第四四通、第二四通和第三四通由出口端流出。
[0018]进一步地，所有双级节流通道包括第一双级通道和第二双级节流通道，切换各平
板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第一双级通道或第二双级节流通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通与第一节流阀之间的平板阀、第一节流阀与第四四通之间的平板阀，第四四通与第二节流阀之间的平板阀、二通与三通之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧或第二侧的第一四通、第一节流阀、第四四通、第二节流阀、二通、三通和第三四通由出口端流出。
[0019]进一步地，所有双级节流通道包括第三双级通道和第四双级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第三双级通道或第四双级节流通道包括：将中心管线的第一侧或第二侧的第一四通与第一节流阀之间的平板阀、第一节流阀与第四四通之间的平板阀、第四四通与第二四通之间的平板阀，以及中心管线的第二侧或第一侧的第二四通与第四四通本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压自动节流管汇，其特征在于，包括：第一四通(31)、第二四通(32)、第三四通(33)和第四四通(34)，所述第一四通(31)、所述第二四通(32)和所述第三四通(33)之间顺次连通，所述第一四通(31)具有入口端，所述第三四通(33)具有出口端，所述第四四通(34)与所述第二四通(32)连通；二通(18)和三通(25)，所述三通(25)的三端分别与所述第三四通(33)、所述第四四通(34)和所述二通(18)连通；第一节流阀(3)和第二节流阀(11)，所述第一节流阀(3)的两端分别与所述第一四通(31)和所第四四通(34)连通，所述第二节流阀(11)的两端分别与所述第四四通(34)和所述二通(18)连通；多个平板阀，所述第一四通(31)与所述第二四通(32)之间、所述第二四通(32)与所述第三四通(33)之间、所述第二四通(32)与所述第四四通(34)之间、所述第一节流阀(3)与所述第一四通(31)之间、所述第一节流阀(3)与所述第四四通(34)之间、所述三通(25)与所述第四四通(34)之间、所述三通(25)与所述二通(18)之间、所述第二节流阀(11)与所述第四四通(34)之间均设置有所述平板阀；所述高压自动节流管汇具有至少三条仅经过所述第一节流阀(3)或所述第二节流阀(11)的单级节流通道和至少两条同时经过所述第一节流阀(3)和所述第二节流阀(11)的双级节流通道。2.根据权利要求1所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所述第四四通(34)、所述二通(18)、所述三通(25)、所述第一节流阀(3)和所述第二节流阀(11)均设置有多个，各所述第四四通(34)、所述二通(18)、所述三通(25)、所述第一节流阀(3)、所述第二节流阀(11)和所述平板阀均对称设置在所述第一四通(31)、所述第二四通(32)和所述第三四通(33)形成的中心管线的彼此相对的第一侧和第二侧，并形成六条单级节流通道和四条双级节流通道。3.根据权利要求1所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所有所述平板阀包括气动平板阀，所述第一四通(31)与所述第二四通(32)之间、所述第二四通(32)与所述第四四通(34)之间、所述第一节流阀(3)与所述第一四通(31)之间以及所述第二节流阀(11)与所述第四四通(34)之间的平板阀均为气动平板阀。4.根据权利要求1所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所有所述平板阀包括手动平板阀，所述第二四通(32)与所述第三四通(33)之间、所述第一节流阀(3)与所述第四四通(34)之间以及所述三通(25)与所述二通(18)之间的平板阀均为手动平板阀。5.根据权利要求4所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所述第二四通(32)与所述第三四通(33)之间的平板阀为常闭阀，所述第一节流阀(3)与所述第四四通(34)之间以及所述三通(25)与所述二通(18)之间的平板阀为常开阀。6.根据权利要求1所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所述高压自动节流管汇还包括压力计，所述第一四通(31)的入口端、所述第三四通(33)的出口端以及所述第四四通(34)上均设置有所述压力计。7.根据权利要求1所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所述高压自动节流管汇还包括针阀，所述第四四通(34)上以及所述二通(18)上均设置有所述针阀。8.根据权利要求1所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所述高压自动节流管汇还包
括过滤器，所述第四四通(34)和所述三通(25)上均设置有所述过滤器。9.一种高压自动节流管汇的控制方法，其特征在于，所述高压自动节流管汇为权利要求1至8中任一项所述的高压自动节流管汇，所述控制方法包括切换所述高压自动节流管汇中各平板阀的通断状态，使所述高压自动节流管汇在形成各单级节流通道之间以及各双级节流通道之间切换，以改变流体在所述高压自动节流管汇内流动的流动路径。10.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟，周英操，付加胜，翟小强，罗良波，李牧，王志月，唐雷，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：