一种钻井系统，其包括延伸到钻孔(10)中的钻柱(12)；和井封闭系统，该井封闭系统将流体容纳在钻孔中的围绕钻柱的环形空间(16)中，所述井封闭系统具有侧口，由此允许流体受控地流出钻孔中的围绕钻柱的环形空间，该侧口被连接到从该侧口延伸到流体存储池(34)的流体回路管线(28)，在流体回流管线上设置有阀(30a)和流量计(32)，该阀能操作以将沿着流体回流管线的流体流限于可变程度，该流量计能操作以测量流体沿着流体回流管线的流量，该流量计位于阀和侧口之间，在流量计和侧口之间设置有过滤器(40)，该过滤器包括多个孔，这些孔的横截面面积小于流量计中最小流体流动管线的横截面面积。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】控制压力钻井设备专利技术描述本专利技术涉及用于利用被称为控制压力钻井的技术来钻探地下钻孔的设备，所述地下钻孔具体但不排他地为油井、气井或者地热井。通常利用被称为钻柱的在最下端具有钻头的钢管来进行钻孔或钻井。可以利用地上钻井马达使整个钻柱旋转，或者可以利用安装在钻柱中钻头正上方的流体动力马达与钻柱无关地使钻头旋转。当进行钻孔时，泥浆流用来将由钻孔过程产生的岩屑携带到钻孔外。泥浆通过入口管线被沿钻柱向下泵送以穿过钻头，并且泥浆经由钻柱的外径和钻孔之间的环形空间(通常称为环空)返回到地面。泥浆是一个非常宽泛的钻探术语，并且在本文中它被用来描述在钻孔期间所用的任何流体或流体混合物，并且涵盖从空气、氮气、空气或氮气中的雾化流体、具有空气或氮气的泡沫流体、充气流体或氮化流体到具有固体颗粒的油或水的很重的混合物的宽泛范围。需要相当大的压力以沿着该流径驱动泥浆，并且为了实现该泥浆驱动，通常利用一个或更多个容积泵将泥浆泵入钻柱中，所述一个或更多个容积泵经由管和歧管(被称为立管管汇)连接至钻柱。供这样的钻孔通常钻进的地质层组常常包括加压流体(油、气和/或水)的存储池，以及泥流，其除了冲出岩屑和冷却钻头外，对钻孔加压，因此基本上防止了非可控流体流从地层流入钻孔中。地层流体流入钻孔中被称为井涌，并且，如果不控制，可以导致井喷。虽然需要对井眼加压以避免井涌或井喷，但是如果钻孔中的流体压力太高，那么流体压力可导致地层断裂和/或泥浆可穿透并流失到地层。因此，虽然由钻孔中泥浆的重量提供的压力，以及通过将泥浆泵入钻孔所形成的动压可以足够容纳地层中流体，但是对于很多地层来说需要对流体压力的更大且更快的控制，并且适于钻进这样的地层中的一个钻井方法为控制压力钻井(MPD)。控制压力钻井(MPD)包括通过对从钻孔的环空退出的泥浆施加背压而控制井底压力。附图说明图1中示意性地示出了传统现有技术控制压力钻井系统的大部分相关元件。这个图示出了延伸到包含了流体(诸如油、气或水)的存储池的地质层组11’中的钻孔10’。钻柱12’向下延伸到钻孔10’中。在钻柱12’的最下端处具有井底钻具组合(BHA) 14’，其包括钻头、泥浆马达、各种传感器、以及用于将读数从传感器传送到地面监视和控制设备的电信设备。钻柱12’的最上端延伸到钻机(为清楚起见未示出)。钻孔10’由井口 18’、和封闭装置20’(诸如旋转防喷器(BOP)或旋转控制装置(RCD)来覆盖。钻柱12’延伸穿过井口 18和封闭装置20’，封闭装置20’具有包围钻柱12’外部的密封件，以提供围绕钻柱12’的大体上的不透流体密封，同时使得钻柱绕着其纵轴旋转，并且往复进出钻孔10’。井口 18’和封闭装置20’ 一起隔离环空16’中的流体。在该示例中，钻柱12’从封闭装置20’延伸到驱动设备22’ (诸如顶驱)，钻柱12’的最上端连接到立管管汇24’的出口，该管汇具有由入口管线连接到泥浆泵26’的入口。井口 18’包括侧口 18a’，该侧口连接到环空回流管线28’，并且其为来自环空16’的流体提供出口。环空回流管线28’经由可调节流器或阀30’以及位于该节流器或阀30’下游的科里奥利流量计32’延伸到泥浆存储池34’。过滤器和/或振动器(未示出)通常被提供来移除颗粒物质(诸如在返回泥浆存储池34’之前来自泥浆的钻屑。钻井期间，顶驱22’使钻柱12’绕其纵轴旋转，从而使得钻头切入地层中，并且泵26’被操作为将泥浆从存储池34’泵送到立管管汇24’，并泵入钻柱12’，在钻柱中BHA14’进入到环空16’中。泥浆和钻屑沿环空16’向上流到井口 18’，并且流入到环空回流管线28’，且可调节流器或阀32’被操作以限制该流体沿着环空回流管线28’的流动，并且，因此，施加被施加到环空16’的背压。该背压增大，直到井眼10’的底部的流体压力(井底压力)被认为足以承载地层11’中的地层流体，同时最小化使地层断裂或者使得泥浆穿透地层的危险。流体流出环空16’的流量使用流量计32’监控，并且将其与进入钻柱12’的流体的流量相比，并且这个数据可以用来检测井涌或至地层的泥浆损失。在US6575244和US7044237中公开了这样的系统。控制压力钻井系统也是已知的并且例如在US7185719、US7395878，US2007/0151762、W02007/081711和W02008/051978中被公开，在控制压力钻井系统中，提供泵以通过将泥浆经由环空回流管线泵送回到环空16中而帮助所需井底压力的发展。根据本专利技术的第一方面，我们提供了一种钻井系统，该钻井系统包括延伸到钻孔中的钻柱；和井封闭系统，该井封闭系统将流体容纳在所述钻孔中的围绕所述钻柱的环形空间中，所述井封闭系统具有侧口，由此允许流体受控地流出所述钻孔中的围绕所述钻柱的所述环形空间，所述侧口被连接到从该侧口延伸到流体存储池的流体回流管线，在所述流体回流管线中设置有阀和流量计，所述阀能操作以将沿着所述流体回流管线的流体流限于可变程度，所述流量计能操作以测量流体沿着所述流体回流管线的流量，所述流量计位于所述阀和所述侧口之间，其中在所述流量计和所述侧口之间设置有过滤器，所述过滤器包括多个孔，这些孔的横截面面积小于所述流量计中最小流体流动管线横截面面积。优选地，所述流量计为科里奥利流量计。所述流量计可定位于从所述流体回流管线分支的支管中，所述支管在所述流体回流管线的第一部分和所述流体回流管线的第二部分之间延伸，所述第一部分定位于所述侧口和所述第二部分之间。这种情况下，优选地所述过滤器定位于或者邻近于所述支管和所述流体回流管线的所述第一部分之间的接点。所述过滤器可具有位于所述支管和所述流体回流管线的所述第一部分之间所述接点处的一个或多个边缘，以及延伸到所述支管中的中央部分。优选地，主动声纳流量计被提供来测量沿着所述流体回流管线流动的流体流量。这种情况下，所述主动声纳流量计优选地定位于所述侧口和所述科里奥利流量计之间。所述主动声纳流量计可以是夹装式流量计(clamp-on meter)。有利地，入口管线从泵延伸到所述钻柱中，并且第二主动声纳流量计被提供以测量沿着所述入口管线流动的流体流量。这种情况下，所述第二主动声纳流量计优选为夹装式流量计。根据本专利技术的第二方面，我们提供了一种钻井系统，该钻井系统包括延伸到钻孔内的钻柱；和井封闭系统，该井封闭系统将流体容纳在所述钻孔中的围绕所述钻柱的环形空间中，所述井封闭系统具有侧口，由此允许流体受控地流出所述钻孔中的围绕所述钻柱的所述环形空间，所述侧口被连接到从该侧口延伸到流体存储池的流体回流管线，在所述流体回流管线中设置有阀，该阀包括阀构件，该阀构件能旋转以将沿着所述流体回流管线的流体流限于可变程度。优选地，所述阀包括阀体，该阀体具有通道，该通道具有从阀入口延伸到阀出口的纵轴，所述通道形成了所述流体回流管线的一部分，并且其中所述阀构件为安装在所述阀体的所述通道中的大致球状的球。在这种情况下，所述阀构件优选地包括中心通道，该中心通道延伸穿过所述球并具有纵轴，所述阀构件能在关闭位置和打开位置之间旋转，在所述关闭位置中所述中心通道的所述纵轴与所述阀体中的所述通道的所述纵轴成约90°延伸，并且在所述打开位置中所述中心通道的所述纵轴大致平行于所述阀本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.15 GB 1015408.61.一种钻井系统，所述钻井系统包括延伸到钻孔中的钻柱；和井封闭系统，所述井封闭系统将流体容纳在所述钻孔中的围绕所述钻柱的环形空间中，所述井封闭系统具有侧口，由此允许流体受控地流出所述钻孔中的围绕所述钻柱的所述环形空间，所述侧口被连接到从该侧口延伸到流体存储池的流体回流管线，在所述流体回流管线中设置有阀和流量计，所述阀能操作以将沿着所述流体回流管线的流体流限于可变程度，所述流量计能操作以测量流体沿着所述流体回流管线的流量，所述流量计位于所述阀和所述侧口之间，其中在所述流量计和所述侧口之间设置有过滤器，所述过滤器包括多个孔，这些孔的横截面面积小于所述流量计中最小流体流动管线的横截面面积。2.根据权利要求1所述的钻井系统，其中，所述流量计是科里奥利流量计。3.根据权利要求1或2所述的钻井系统，其中，所述流量计位于从所述流体回流管线分支的支线中，所述支线在所述流体回流管线的第一部分和所述流体回流管线的第二部分之间延伸，所述第一部分位于所述侧口和所述第二部分之间。4.根据权利要求3所述的钻井系统，其中，所述过滤器位于或邻近于所述支线和所述流体回流管线的所述第一部分之间的接点。5.根据权利要求4所述的钻井系统，其中，所述过滤器具有位于所述支线和所述流体回流管线的所述第一部分之间的所述接点处的一个或多个边缘，以及延伸到所述支线中的中央部分。6.根据权利要求2所述的钻井系统，其中，主动声纳流量计被设置以测量流体沿着所述流体回流管线的流量。7.根据权利要求6所述的钻井系统，其中，所述主动声纳流量计位于所述侧口和所述科里奥利流量计之间。8.根据权利要求7所述的钻井系统，其中，所述主动声纳流量计为夹装式流量计。9.根据任一前述权利要求所述的钻井系统，其中，入口管线从泵延伸到所述钻柱中，并且第二主动声纳流量计被设置以测量流体沿着所述入口管线的流量。10.根据权利要求9所述的钻井系统，其中，所述第二主动声纳流量计为夹装式流量计。11.一种钻井系统，所述钻井系统包括延伸到钻孔中的钻柱；和井封闭系统，所述井封闭系统将流体容纳在所述钻孔中的围绕所述钻柱的环形空间中，所述井封闭系统具有侧口，由此允许流体受控地流出从所述钻孔中的围绕所述钻柱的所述环形空间，所述侧口被连接到从该侧口延伸到流体存储池的流体回流管线，所述流体回流管线中设置有阀，所述阀包括阀构件，所述阀构件能旋转以将沿着所述流体回流管线的流体流限于可变程度。12.根据权利要求11所述的钻井系统，其中，所述阀包括阀体，所述阀体具有通道，所述通道具有从阀入口延伸到阀出口的纵轴，所述通道形成所述流体回流管线的一部分，并且所述阀构件为安装在所述阀体的所述通道中的大体上球状的球。13.根据权利要求12所述的钻井系统，其中，所述阀构件包括中心通道，所述中心通道延伸穿过所述球并且具有纵轴，所述阀构件能在关闭位置和打开位置之间旋转，在所述关闭位置中，所述中心通道的所述纵轴与所述阀体中的所述通道的所述纵轴成约90°延伸，在所述打开位置中，所述中心通道的所述纵轴与所述阀...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·莱藤伯格，
申请(专利权)人：控制压力营运私人有限公司，
类型：
国别省市：
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