泥浆管线管理的压力钻井和增强的内流检测制造技术

本申请涉及泥浆管线管理的压力钻井和增强的内流检测。其中，提供了可在钻井设施中用于调整泥浆环路中在远离泥浆罐的位置的返回泥浆流的设备。一种设备包括：(1)传感器，其靠近海床定位且被配置为采集与返回泥浆流有关的至少一个参数的值；(2)阀，其靠近传感器定位且被配置为调节返回泥浆流；以及(3)控制器，其连接到阀和传感器。该控制器被配置为基于传感器所采集的值来自动控制阀来调节返回泥浆流趋向实现接近预定值的控制参数的值。还提供了将设备合并于钻井设施中以及改造现有设施的方法。

【技术实现步骤摘要】
泥浆管线管理的压力钻井和增强的内流检测
本文所公开的主题的实施例大体而言涉及可在钻井设施中用于调整泥浆环路(mudloop)中远离泥浆罐处的返回泥浆流(mudreturnflow)的方法和设备。
技术介绍
在过去数年中，随着化石燃料价格升高，开发新开采田的兴趣大幅增加。但是，陆基开采田的可用性是有限的。因此，业界现扩展向海上位置钻井，海上位置看起来储藏大量化石燃料。在图1中示出传统的海上油气设施10，其包括平台20(或者在水面上的任何其它类型的船只)，平台20经由立管30连接到海床50上的井口40。应当指出的是图1所示的元件未按照比例绘制且不应从图1所示的相对大小和距离来推断尺寸。在立管30内，如在截面图中所示的那样，存在钻柱32，在钻柱32的端部，钻头(未图示)旋转以延伸水下井穿过海床50下方的层。泥浆从钻井平台20上的泥浆罐(未图示)通过钻柱32循环到钻头且通过在钻柱32与立管30的套管36之间的环形空间34返回到钻井平台20。泥浆维持液体静压来抗衡从井出来的流体压力且冷却钻头同时也将粉碎或切削的岩石运送到水面。在水面，过滤从井返回的泥浆以移除岩石且再循环。在钻井期间，高压的气、油或其它井流体可从钻井地层爆喷到立管30内。这种事件(其有时被称作“井涌”或“井喷”)可在不可预测的时刻出现。如果未及时地控制爆喷，那么可能会损坏井和该设施的器械。为了保护可能受损的井和/或器械，防喷器(blowoutpreventer，BOP)组60靠近海床50定位。BOP组可包括附连到井口40的下部BOP组62和附连到立管30远端的下部海洋立管封装(LowerMarineRiserPackage，“LMRP”)64。在钻井期间，下部BOP组62和LMRP64连接。位于下部BOP组62或LMRP64中的多个防喷器(BOP)66在正常操作期间处于打开状态，但在“井涌”发生时可关闭(即，切换到关闭状态)以中断通过立管30的流体流动。电缆和/或液压管线70从钻井平台20向位于BOP组60上的控制器80传输控制信号。根据经由电缆和/或液压管线70从平台20接收的信号，控制器80控制BOP66处于打开状态或关闭状态。控制器80也采集与BOP的当前状态(打开或关闭)有关的信息并发送到平台20。如本文所用的术语“控制器”涵盖具有两个冗余吊舱(redundantpods)的熟知配置。在传统上，例如在美国专利No.7,395,878、7,562,723和7,650,950(其全部内容以引用的方式结合到本文中)中所述的那样，自井输出的泥浆流在水面处测量。可调整输入到井内的泥浆流以维持井底部的压力在目标范围内或在所需值附近或者补偿井涌和流体损失。油气设施的操作者试图维持井底部的当量循环密度(equivalentcirculatingdensity，ECD)接近设定值。ECD为合并了静态压力和动态压力的参数。静态压力取决于在测量点上方流体柱的重量，且因此取决于其中泥浆的密度。经由钻柱32输入到井内的泥浆密度可由于粉碎岩石或者从井出现流体和气体而更改。动态压力取决于流体流量。控制泥浆流可补偿由于这些原因所致的泥浆密度变化。美国专利7,270,185(其全部内容以引用的方式结合到本文中)公开了当ECD偏离设定值时，对水面下的返回泥浆路径操作以部分地转移或排放返回到水面的泥浆的方法和设备在泥浆流控制中采用的常规器械的体积和复杂性是很有挑战性的，特别是由于在海上油气设施平台上狭小的空间。现有方法和装置的另一问题在于在井底部出现泥浆流干扰的时刻与在水面测量到泥浆流变化的时刻之间相对较长的时间(例如，数十分钟)。即使从控制器80更快地接收指示泥浆流的可能干扰的信息，在输入泥浆流变化时与这种变化在井底抗衡冲击之间也经过相对较长的时间。因此，需要提供可在海上钻井设施中用于调节靠近海床的返回泥浆流从而克服先前描述的问题和缺陷的方法和装置。
技术实现思路
根据一示例性实施例，提供一种可用于具有到钻到海床下方的井内的泥浆环路的海上钻井设施的设备。该设备包括：(1)传感器，其被配置为靠近海床定位且采集与返回泥浆流有关的至少一个参数的值；(2)阀，其靠近传感器定位且被配置为调节返回泥浆流；以及(3)控制器，其连接到阀和传感器。该控制器被配置为基于传感器所采集的值自动控制阀来调节返回泥浆流趋向实现(towardsachieving)接近预定值的控制参数的值。根据另一实施例，提供一种制造被配置为调节靠近海床的返回泥浆流的海上钻井设施的方法。该方法包括：将传感器置于返回泥浆流所通过的环形空间内靠近海床处，该传感器被配置为采集与返回泥浆流有关的至少一个参数的值。该方法还包括将阀放置于传感器附近，该阀被配置为调节返回泥浆流。该方法还包括将控制器连接到阀和传感器，该控制器被配置为基于传感器所采集的值自动控制阀来调节返回泥浆流趋向实现接近预定值的控制参数的值。根据另一实施例，提供一种改造(retrofitting)具有到井内的泥浆环路和靠近海床定位的多个防喷器(BOP)的海上钻井设施的方法。该方法包括：将传感器放置于BOP下方，传感器被配置为采集与返回泥浆流有关的至少一个参数的值。该方法还包括改造BOP之一以作为被配置为调节返回泥浆流的阀来操作。该方法还包括将位于BOP附近的控制器连接到改造的BOP和传感器，控制器被配置为基于从传感器接收的值来自动控制所改造的BOP，调节泥浆流趋向实现接近预定值的控制参数的值。附图说明附图合并于本说明书中并构成说明书的部分，附图示出一个或多个实施例且与描述一起用于解释这些实施例。在附图中：图1是常规海上钻机的示意图；图2为根据示例性实施例的设备的示意图；图3为根据另一示例性实施例的设备的示意图；图4为根据示例性实施例的海上钻井设施的制造方法的流程图，海上钻井设施被配置为控制靠近海床的返回泥浆通量；且图5为根据另一示例性实施例的海上钻井设施的方法的流程图。具体实施方式下文的示例性实施例的描述参考附图。在不同附图中相同的附图标记表示相同或相似元件。下文的详细描述并不限制本专利技术。而是本专利技术的范围由权利要求限定。为了简单起见，关于具有用于维持所需钻井参数的泥浆环路的钻井设施的术语和结构讨论了下文的实施例。但是，接下来讨论的实施例并不限于这些系统，而是可应用于需要在远离流体源的位置局部控制流体流(fluidflow)的其它系统。在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构，或特征包括于所公开的本主题的至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现未必都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。图2为可用于具有泥浆环路的海上钻井设施中的设备100的示例性实施例的示意图。该设备100被配置为自动地调节返回泥浆流趋向于实现接近预定值的控制参数的值。例如从水面上的平台泵送到井内的泥浆循环通过钻柱32到钻头(未图示)内，且通过在钻柱32与套管36之间的环形空间34返回到顶部。传感器110位于环形空间34(在钻柱32与套管36之间)中靠近海床处。传感器110被配置为采集关于从井底部返回的泥浆流有关的信息。从泥浆源(即，在水面处平台的泥浆罐)到海本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.17 US 13/0501641.一种可用于海上钻井设施中的设备，所述海上钻井设施具有到海床下方的井内的泥浆环路，所述设备包括：位于井头上的防喷器，所述井头包括接收钻柱的轴向孔；限定在所述钻柱和所述防喷器内表面之间的环形空间，其中返回泥浆流通过所述环形空间返回顶部；传感器，其靠近所述海床定位且被配置为位于所述环形空间内且用于感测所述返回泥浆流的至少一个参数的值；阀，其靠近所述传感器定位且包括所述防喷器内的闸板，所述闸板选择性地移入和移出所述环形空间；以及控制器，其连接到所述阀和所述传感器，所述控制器被配置为基于所述传感器所采集的值自动控制所述阀的所述闸板来调节所述返回泥浆流趋向实现接近预定值的控制参数的值，其中所述闸板被移入所述环形空间以减少通过所述防喷器的所述返回泥浆流，所述闸板被移出所述环形空间以增加通过所述防喷器的所述返回泥浆流。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传感器为压力传感器。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传感器为流量计。4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制器包括比例-积分-微分(PID)环路。5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制参数为当量循环密度。6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述控制参数为在所述阀的下方或在所述井的底部的压力。7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述闸板由抗腐蚀材料制成。8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述阀包括：第一阀，其沿着所述返回泥浆流定位；以及液压阀，其控制所述第一阀的状态，所述液压阀连接到所述控制器且从位于所述海床附近的源接收液压流体。9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述液压阀可手动控制且从遥控运载器接收液压流体。10.一种制造被配置为调节靠近海床的返回泥浆流的海上钻井设施的方法，所述方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·A·迪茨，R·A·朱奇，A·杜曼，
申请(专利权)人：海德里尔美国制造业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：