專利名稱：一種控制壓力鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種可以對控制壓力鉆井技術(shù)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
目前，控制壓力鉆井技術(shù)在國內(nèi)外日益得到重視，2005年IADC和SPE曾專門召開欠平衡作業(yè)(UBO)和控制壓力鉆井(MPD)專題會議進(jìn)行研討，并為之下了定義控制壓力鉆井技術(shù)是一種能夠更加精確的控制井眼環(huán)空壓力剖面的鉆井方法，其目的是確定井下壓力窗口并以此為依據(jù)進(jìn)行環(huán)空壓力控制。控制壓力鉆井通過一定的設(shè)備和方法來精確控制井下壓力，能夠根據(jù)井下壓力變化迅速作出正確的調(diào)整，從而減少在井下壓力窗口窄、易漏、易噴等地層鉆進(jìn)進(jìn)的風(fēng)險(xiǎn)和成本，達(dá)到其它方法所不能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)效果；控制壓力鉆井還可以用于避免井涌，作業(yè)過程中意外流入井內(nèi)的地層流體可以被安全處理。國外已研發(fā)出多種實(shí)施MPD的工具、設(shè)備和技術(shù)(包括井底恒壓法、加壓泥漿帽法、雙梯度鉆井法、微流量控制方法，HSE控制壓力鉆井方法)，并進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用。國內(nèi)必須在借鑒國外的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，加快控制壓力鉆井技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)，先進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)?zāi)M， 然后再在結(jié)構(gòu)單一、容易處理的井上采用較為簡單的設(shè)備配置進(jìn)行控壓試驗(yàn)，學(xué)習(xí)和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)之后再進(jìn)行復(fù)雜的試驗(yàn)研究?？刂茐毫︺@井作為全球鉆井技術(shù)領(lǐng)域新近推出的一項(xiàng)新的鉆井工藝技術(shù)，利用室內(nèi)試驗(yàn)來證實(shí)測量系統(tǒng)的精確程度以及控制系統(tǒng)可靠性和重復(fù)性是相當(dāng)必要的。但是國內(nèi)外還未見利用室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)來對控制壓力鉆井節(jié)流管匯和采集控制系統(tǒng)進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種控制壓力鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)及方法，完成對控制壓力鉆井節(jié)流管匯和采集控制系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下設(shè)計(jì)方案—種控制壓力鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)，包括鉆井地面注入模擬系統(tǒng)、鉆柱模擬系統(tǒng)、地層模擬系統(tǒng)、環(huán)空模擬系統(tǒng)和控制壓力回壓系統(tǒng)。鉆井地面注入模擬系統(tǒng)包括主泵、 溢流調(diào)壓閥和壓力傳感器；鉆柱模擬系統(tǒng)包括壓力調(diào)節(jié)閥和單向閥和壓力傳感器；環(huán)空模擬系統(tǒng)包括長膠管和壓力調(diào)節(jié)閥；地層模擬系統(tǒng)包括輔助泵、溢流調(diào)壓閥、單向閥和壓力傳感器；地層模擬系統(tǒng)中的輔助泵經(jīng)過單向閥聯(lián)接到鉆柱模擬系統(tǒng)和環(huán)空模擬系統(tǒng)的聯(lián)接點(diǎn)上，輔助泵和單向閥之間有溢流調(diào)壓閥和壓力傳感器，單向閥和聯(lián)接點(diǎn)之間有溢流調(diào)壓閥和壓力傳感器；一種控制壓力鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)方法，包括以下步驟將鉆井地面注入模擬系統(tǒng)、鉆柱模擬系統(tǒng)、環(huán)空模擬系統(tǒng)與控制壓力回壓系統(tǒng)依次管線連接；
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地層模擬系統(tǒng)中的輔助泵經(jīng)過單向閥聯(lián)接到鉆柱模擬系統(tǒng)和環(huán)空模擬系統(tǒng)的聯(lián)接點(diǎn)上，輔助泵和單向閥之間有溢流調(diào)壓閥和壓力傳感器，單向閥和聯(lián)接點(diǎn)之間有溢流調(diào)壓閥和壓力傳感器；鉆井地面注入模擬系統(tǒng)的主泵泵入液體模擬鉆井液循環(huán)；調(diào)節(jié)鉆柱模擬系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)閥改變鉆柱內(nèi)的壓力損失；調(diào)節(jié)環(huán)空模擬系統(tǒng)的壓力調(diào)節(jié)閥)改變井筒壓力損失；調(diào)節(jié)地層模擬系統(tǒng)的溢流調(diào)壓閥的調(diào)定壓力，改變地層孔隙壓力的模擬值；調(diào)節(jié)地層模擬系統(tǒng)的溢流調(diào)壓閥的調(diào)定壓力，改變地層漏失壓力的模擬值；控制壓力回壓系統(tǒng)分別從鉆井地面注入模擬系統(tǒng)、鉆柱模擬系統(tǒng)以及環(huán)空模擬系統(tǒng)的壓力傳感器獲取鉆井立壓，井底壓力和鉆井套壓的模擬值，根據(jù)控制對象實(shí)測值與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后對控制壓力回壓系統(tǒng)(1 進(jìn)行控制。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)系統(tǒng)簡單，容易實(shí)現(xiàn)。(2)能夠模擬非線性的壓力變化以及了解節(jié)流閥的流量特性。( 能夠檢測采集測量系統(tǒng)的精確程度以及控制系統(tǒng)可靠性和重復(fù)性，通過對采集控制系統(tǒng)的不斷調(diào)試了解其調(diào)節(jié)特性，為現(xiàn)場試驗(yàn)起到一定的指導(dǎo)作用。


圖1是本發(fā)明一種控制壓力鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)示意圖。圖中1.鉆井地面注入模擬系統(tǒng)，2.主泵，3.溢流調(diào)壓閥，4.截?cái)嚅y，5.壓力傳感器，6.旋轉(zhuǎn)防噴器，7.鉆柱模擬系統(tǒng)，8.壓力調(diào)節(jié)閥，9.單向閥，10.壓力傳感器，11.環(huán)空模擬系統(tǒng)，12.長膠管，13.壓力調(diào)節(jié)閥，14.壓力傳感器，15.控制壓力回壓系統(tǒng)，16.地層模擬系統(tǒng)，17.壓力傳感器，18.壓力傳感器，19.溢流調(diào)壓閥，20.單向閥，21.截?cái)嚅y，22.溢流調(diào)壓閥，23.輔助泵。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述在圖1中，鉆井地面注入模擬系統(tǒng)1的主泵2泵送泥漿經(jīng)過溢流調(diào)壓閥3、截?cái)嚅y 4和壓力傳感器5，經(jīng)過鉆柱模擬系統(tǒng)7的壓力調(diào)節(jié)閥8和單向閥9和壓力傳感器10，經(jīng)過環(huán)空模擬系統(tǒng)11的長膠管12、壓力調(diào)節(jié)閥13和壓力傳感器14進(jìn)入控制壓力回壓系統(tǒng)15 ； 地層模擬系統(tǒng)16中的輔助泵23經(jīng)過單向閥20聯(lián)接到鉆柱模擬系統(tǒng)7和環(huán)空模擬系統(tǒng)11 的聯(lián)接點(diǎn)上，輔助泵23和單向閥20之間之間有溢流調(diào)壓閥22、壓力傳感器17和截?cái)嚅y21， 單向閥20和聯(lián)接點(diǎn)之間有溢流調(diào)壓閥19和壓力傳感器18 ；鉆井地面注入模擬系統(tǒng)1的主泵2泵入液體模擬鉆井液循環(huán)；調(diào)節(jié)鉆柱模擬系統(tǒng)7的壓力調(diào)節(jié)閥8改變鉆柱內(nèi)的壓力損失；調(diào)節(jié)環(huán)空模擬系統(tǒng)11的壓力調(diào)節(jié)閥12改變井筒壓力損失；調(diào)節(jié)地層模擬系統(tǒng)16的溢流調(diào)壓閥22的調(diào)定壓力，改變地層孔隙壓力的模擬值；調(diào)節(jié)地層模擬系統(tǒng)16的溢流調(diào)壓閥20的調(diào)定壓力，改變地層漏失壓力的模擬值；控制壓力回壓系統(tǒng)15分別從壓力傳感器5、壓力傳感器10、壓力傳感器14獲取鉆井立壓，井底壓力和鉆井套壓的模擬值，根據(jù)控制對象實(shí)測值與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后對控制壓力回壓系統(tǒng)15進(jìn)行控制； 通過溢流調(diào)壓閥調(diào)節(jié)改變系統(tǒng)壓力和流量，通過壓力調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)改變系統(tǒng)摩阻，從而在室內(nèi)模擬鉆井過程中的循環(huán)、接單根以及井涌和漏失的各種情況，完成對控制壓力鉆井節(jié)流管匯和采集控制系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種控制壓力鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，由鉆井地面注入模擬系統(tǒng)(1)、 鉆柱模擬系統(tǒng)(7)、地層模擬系統(tǒng)(16)、環(huán)空模擬系統(tǒng)(11)和控制壓力回壓系統(tǒng)(15)組成；鉆井地面注入模擬(1)系統(tǒng)包括主泵O)、溢流調(diào)壓閥C3)和壓力傳感器(5)； 鉆柱模擬系統(tǒng)(7)包括壓力調(diào)節(jié)閥(8)和單向閥(9)和壓力傳感器(10)； 環(huán)空模擬系統(tǒng)(11)包括長膠管(12)、壓力調(diào)節(jié)閥(1 和壓力傳感器(14)；地層模擬系統(tǒng)(16)包括輔助泵(23)、溢流調(diào)壓閥(19) (22)、單向閥(20)和壓力傳感器(17) (18)； 地層模擬系統(tǒng)(16)中的輔助泵03)經(jīng)過單向閥00)聯(lián)接到鉆柱模擬系統(tǒng)(7)和環(huán)空模擬系統(tǒng)(11)的聯(lián)接點(diǎn)上，輔助泵03)和單向閥OO)之間有溢流調(diào)壓閥02)和壓力傳感器(17)，單向閥OO)和聯(lián)接點(diǎn)之間有溢流調(diào)壓閥(19)和壓力傳感器(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制壓力鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的壓力調(diào)節(jié)閥可以是截?cái)嚅y。
3.—種控制壓力鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)方法，其特征在于，包括以下步驟將鉆井地面注入模擬系統(tǒng)(1)、鉆柱模擬系統(tǒng)(7)、環(huán)空模擬系統(tǒng)(11)與控制壓力回壓系統(tǒng)(15)依次管線連接；地層模擬系統(tǒng)(16)中的輔助泵03)經(jīng)過單向閥OO)聯(lián)接到鉆柱模擬系統(tǒng)(7)和環(huán)空模擬系統(tǒng)(11)的聯(lián)接點(diǎn)上，輔助泵03)和單向閥OO)之間有溢流調(diào)壓閥02)和壓力傳感器(17)，單向閥OO)和聯(lián)接點(diǎn)之間有溢流調(diào)壓閥(19)和壓力傳感器(18)； 鉆井地面注入模擬系統(tǒng)(1)的主泵( 泵入液體模擬鉆井液循環(huán)； 調(diào)節(jié)鉆柱模擬系統(tǒng)(7)的壓力調(diào)節(jié)閥(8)改變鉆柱內(nèi)的壓力損失； 調(diào)節(jié)環(huán)空模擬系統(tǒng)(11)的壓力調(diào)節(jié)閥(1 改變井筒壓力損失； 調(diào)節(jié)地層模擬系統(tǒng)(16)的溢流調(diào)壓閥0 的調(diào)定壓力，改變地層孔隙壓力的模擬值；調(diào)節(jié)地層模擬系統(tǒng)(16)的溢流調(diào)壓閥OO)的調(diào)定壓力，改變地層漏失壓力的模擬值；控制壓力回壓系統(tǒng)(1 分別從壓力傳感器(5)、壓力傳感器(10)、壓力傳感器(14)獲取鉆井立壓，井底壓力和鉆井套壓的模擬值，根據(jù)控制對象實(shí)測值與設(shè)定值進(jìn)行比較，然后對控制壓力回壓系統(tǒng)(1 進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種控制壓力鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)及方法可以完成對控制壓力鉆井節(jié)流管匯和采集控制系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)。試驗(yàn)系統(tǒng)包括鉆井地面注入模擬系統(tǒng)、鉆柱模擬系統(tǒng)、地層模擬系統(tǒng)、環(huán)空模擬系統(tǒng)和控制壓力回壓系統(tǒng)。試驗(yàn)系統(tǒng)可以模擬立壓、套壓、井底壓力、鉆柱和環(huán)空壓力損失以及鉆井過程中的循環(huán)、接單根、漏失和井涌的各種情況。該控制壓力鉆井技術(shù)室內(nèi)試驗(yàn)系統(tǒng)簡單，容易實(shí)現(xiàn)，能夠模擬非線性的壓力變化以及了解節(jié)流閥的流量特性，能夠檢測采集測量系統(tǒng)的精確程度以及控制系統(tǒng)的可靠性和重復(fù)性，通過對采集控制系統(tǒng)的不斷調(diào)試了解其調(diào)節(jié)特性，為現(xiàn)場試驗(yàn)起到一定的指導(dǎo)作用。
文檔編號E21B44/00GK102418509SQ20101029471
公開日2012年4月18日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月28日
發(fā)明者周鯤, 李宗清, 楊德京, 燕修良, 陳永明 申請人:中國石化集團(tuán)勝利石油管理局鉆井工藝研究院, 中國石油化工集團(tuán)公司