專利名稱：一種具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及油氣田鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，是一種具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井 節(jié)流裝置，主要用于控壓鉆井過程中對油氣井井筒環(huán)空壓力的精確控制。
背景技術(shù)：
隨著油氣勘探開發(fā)向深水、深層的發(fā)展，深水環(huán)境和深部復(fù)雜地層給傳統(tǒng)鉆井過 程中井底壓力的控制帶來諸多難題，尤其是在復(fù)雜地層情況下，由于孔隙壓力和破裂壓力 之間的窗口通常比較小，常會遇到噴、漏、卡和塌等井下復(fù)雜情況，不但會延長鉆井周期，而 且還會帶來HSE(健康、安全、環(huán)境)方面的問題。為了解決上述問題，最近幾年提出的控 制壓力鉆井技術(shù)是鉆井過程中進行壓力控制的一個較新方法，應(yīng)用該技術(shù)可以進行平衡或 近平衡鉆井，能有效地控制地層流體侵入井筒，避免或減少井涌、井漏等鉆井復(fù)雜事故的發(fā) 生，非常適宜孔隙壓力和破裂壓力窗口較窄的地層作業(yè)。對井底壓力的精確控制是控壓鉆井技術(shù)的關(guān)鍵，它通過采用控壓鉆井地面節(jié)流裝 置來產(chǎn)生可調(diào)的節(jié)流來控制井口回壓，從而實現(xiàn)在靜態(tài)和動態(tài)條件下保持鉆井過程中井底 壓力的相對穩(wěn)定?；貕旱目刂浦饕谟诠?jié)流閥的科學設(shè)計與準確測控。通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥， 使流體流經(jīng)節(jié)流閥時產(chǎn)生一個適當?shù)牧鲃幼枇?，來限制流量，從而使?jié)流閥前的流體產(chǎn)生 回壓，使節(jié)流閥后的流體靜壓力大大降低，以滿足施工要求。一般要求節(jié)流閥壓降不應(yīng)超過 20MPa。節(jié)流閥要達到如此高的流動阻力而又不發(fā)生流道阻塞是很困難的。同時，高壓降使 得手動調(diào)節(jié)很困難。因此，在循環(huán)通路上，除設(shè)置一個可調(diào)式節(jié)流閥外，再加入一個或多個 固定式節(jié)流閥，來分擔循環(huán)通路上的壓力降，實現(xiàn)逐級降壓，最終達到為井控系統(tǒng)提供合理 回壓的效果。目前，鉆井過程中通常采用節(jié)流工藝，其控制工藝、控制裝備和控制精度與效果都 無法滿足控壓鉆井作業(yè)的技術(shù)要求。即使采用目前最先進的節(jié)流閥，也無法在靜態(tài)和動態(tài) 條件下保持鉆井過程中井底壓力相對穩(wěn)定的控制要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置，適用于 控壓鉆井過程中對井內(nèi)環(huán)空壓力的精確控制。本實用新型采用的技術(shù)方案是具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置，主要由 四通、儀表短節(jié)、六通、氣控平板閥、節(jié)流閥、過濾四通、手動平板閥、長形八通、球閥、質(zhì)量流 量計和單流閥組成，四通的入口連接管線，其特征在于四通連接三條管線分成三路，第一 路管線與控壓鉆井系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)控制頭出口端連接；第二路管線連接有儀表短節(jié)并通過儀表 短節(jié)與主節(jié)流管匯的六通連接；第三路管線依次連接有氣控平板閥、四通、手動節(jié)流閥、節(jié) 流閥、過濾四通、手動平板閥、四通和單流閥，在第三路管線氣控平板閥與節(jié)流閥之間的四 通上有管線與回壓泵的排液端相連，在主節(jié)流管匯的長形八通上連接有三條管線，第一條 管線與第三路管線的單流閥連接；第二條管線連接有球閥；第三條管線依次連接有球閥、質(zhì)量流量計和球閥；第二條管線上球閥的另一端連接有管線，并且與質(zhì)量流量計連接的球 閥另一端連接的管線連接到第二條管線與球閥另一端相連接的管線上。所述的主節(jié)流管匯包括六通、氣控平板閥、節(jié)流閥、過濾四通、手動平板閥和長形 八通，在六通與長形八通之間由管線連接有手動平板閥；在六通與長形八通之間還對稱連 接兩條由氣控平板閥、節(jié)流閥、過濾四通和手動平板閥依次串連的旁路。在儀表短節(jié)和節(jié)流閥上安裝有壓力傳感器。所述的管線連接是采用管線直接或法 蘭短節(jié)連接。所述的用于控壓鉆井的新型節(jié)流管匯固定在橇裝底座上。各部件均屬現(xiàn)有產(chǎn) 品，市場有銷售。簡述具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置的工作原理。有四條主要通道一條 主節(jié)流通道、一條備用節(jié)流通道、一條輔助節(jié)流通道和一條直流通道。主節(jié)流通道由一只液 控節(jié)流閥構(gòu)成一個節(jié)流點；備用節(jié)流通道由一只液控節(jié)流閥構(gòu)成一個節(jié)流點；輔助節(jié)流通 道由一只液控節(jié)流閥和一只手動節(jié)流閥構(gòu)成串聯(lián)的雙級節(jié)流點。所述主節(jié)流通道在正?？貕恒@井作業(yè)鉆進時啟用，備用節(jié)流通道作為主節(jié)流流程 工作異常時的應(yīng)急采用，輔助節(jié)流通道在鉆井液停止循環(huán)、控壓鉆井系統(tǒng)中的回壓泵啟動 后節(jié)流加回壓時啟用，在主節(jié)流通道、備用節(jié)流通道和輔助節(jié)流通道的節(jié)流點均發(fā)生堵塞 時，啟動中間的直流通道進行泄壓作業(yè)。當井口壓力超過某一數(shù)值(如，5MPa)時，啟動雙級節(jié)流流程。各節(jié)流通道的流程 都可以通過開啟或者關(guān)閉節(jié)流點之間的閥件進行獨立的開、關(guān)操作。本實用新型的有益效果本實用新型具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置，在 控壓鉆井過程中針對不同的作業(yè)工況，通過路徑的選擇實現(xiàn)單級節(jié)流和串聯(lián)的雙級節(jié)流壓 力控制，能夠應(yīng)對高密度、大壓差條件下的控壓鉆井作業(yè)；具備保證不中斷控壓鉆井作業(yè)的 情況下在線更換、搶修故障節(jié)流點的能力；節(jié)流點實行遠程控制，自動化程度高，提高了作 業(yè)可靠性和安全性；控制精度高。本實用新型具有以下特點1、設(shè)計有三條獨立節(jié)流通道和一條直流通道，各節(jié)流通道之間切換方便，針對不 同鉆井工況，通過路徑的選擇可實現(xiàn)單級節(jié)流和串聯(lián)的雙級節(jié)流壓力控制，能夠應(yīng)對高密 度、大壓差條件下的控壓鉆井作業(yè)。2、能在不中斷控壓鉆井作業(yè)的情況下在線更換、搶修故障節(jié)流點。3、具備由現(xiàn)場FF總線、人機交互界面HMI、水力計算模塊組成的遠程控制系統(tǒng)，自 動化程度高，提高了作業(yè)安全系數(shù)和控制精度。

圖1是本實用新型具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1.四通，2.儀表短節(jié)，3.六通，4.氣控平板閥，5.液控節(jié)流閥，6.過濾四通， 7.手動平板閥，8.長形八通，9.球閥，10.質(zhì)量流量計，11.單流閥，12.手動節(jié)流閥。
具體實施方式
實施例1 以一種具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置為例，對本實用新型作 進一步詳細說明。[0020]參閱圖1。本實用新型具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置固定在一個橇裝底 座上。具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置由三個四通1、一個儀表短節(jié)2、一個六通3、 三個氣控平板閥4、三個節(jié)流閥5、三個過濾四通6、三個手動平板閥7、一個長形八通8、三個 球閥9、一個質(zhì)量流量計10和一個單流閥11組成。各部件均屬市場現(xiàn)有產(chǎn)品。四通1的入口連接管線，四通1連接三條管線分成三路，第一路管線與控壓鉆井系 統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)控制頭出口端連接；第二路管線連接有儀表短節(jié)2并通過儀表短節(jié)2與主節(jié)流管 匯的六通3連接；第三路管線依次連接有氣控平板閥4、四通1、手動節(jié)流閥12、節(jié)流閥5、過 濾四通6、手動平板閥7、四通1和單流閥11。在第三路管線氣控平板閥4與節(jié)流閥5之間 的四通1上有管線與回壓泵的排液端相連。儀表短節(jié)2、節(jié)流閥5上固定有壓力傳感器。節(jié) 流閥5采用液控節(jié)流閥。在主節(jié)流管匯的長形八通8上連接有三條管線，第一條管線與第三路管線的單流 閥11連接；第二條管線連接有球閥9 ；第三條管線依次連接有球閥9、質(zhì)量流量計10和球閥 9 ；第二條管線的球閥9的另一端連接有管線，并且與質(zhì)量流量計10連接的球閥9另一端連 接的管線，連接到第二條管線連接球閥9的另一端連接的管線上。主節(jié)流管匯包括六通3、氣控平板閥4、節(jié)流閥5、過濾四通6、手動平板閥7和長形 八通8。在六通3與長形八通8之間由管線連接有手動平板閥7 ；在六通3與長形八通8之 間還對稱連接兩條由氣控平板閥4、節(jié)流閥5、過濾四通6和手動平板閥7依次串連的旁路。 節(jié)流閥5采用液控節(jié)流閥，節(jié)流閥5上均安裝有壓力傳感器。管線連接是采用管線直接，當管線連接的部件是法蘭結(jié)構(gòu)時，采用法蘭短節(jié)連接。
權(quán)利要求1.一種具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置，主要由四通(1)、儀表短節(jié)(2)、六通 (3)、氣控平板閥(4)、節(jié)流閥(5)、過濾四通(6)、手動平板閥(7)、長形八通(8)、球閥(9)、 質(zhì)量流量計(10)和單流閥(11)組成，四通(1)的入口連接管線，其特征在于四通(1)連 接三條管線分成三路，第一路管線與控壓鉆井系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)控制頭出口端連接；第二路管線 連接有儀表短節(jié)(2)并通過儀表短節(jié)(2)與主節(jié)流管匯的六通(3)連接；第三路管線依次 連接有氣控平板閥(4)、四通(1)、手動節(jié)流閥(12)、節(jié)流閥(5)、過濾四通(6)、手動平板閥 (7)、四通⑴和單流閥(11)，在第三路管線氣控平板閥⑷與節(jié)流閥(5)之間的四通⑴ 上有管線與回壓泵的排液端相連，在主節(jié)流管匯的長形八通(8)上連接有三條管線，第一 條管線與第三路管線的單流閥(11)連接；第二條管線連接有球閥(9)；第三條管線依次連 接有球閥(9)、質(zhì)量流量計(10)和球閥(9)；第二條管線上球閥(9)的另一端連接有管線， 并且與質(zhì)量流量計(10)連接的球閥(9)另一端連接的管線連接到第二條管線與球閥(9) 另一端相連接的管線上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置，其特征是所述的 主節(jié)流管匯包括六通(3)、氣控平板閥(4)、節(jié)流閥(5)、過濾四通(6)、手動平板閥(7)和長 形八通(8)，在六通(3)與長形八通(8)之間由管線連接有手動平板閥(7)；在六通(3)與 長形八通(8)之間還對稱連接兩條由氣控平板閥(4)、節(jié)流閥(5)、過濾四通(6)和手動平 板閥⑵依次串連的旁路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置，其特征是在 儀表短節(jié)(2)和節(jié)流閥(5)上安裝有壓力傳感器。
專利摘要具有雙級節(jié)流功能的控壓鉆井節(jié)流裝置，應(yīng)用于油氣田控壓鉆井過程中。四通連接三條管線分成三路，第一路管線與控壓鉆井系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)控制頭出口端連接；第二路管線連接有儀表短節(jié)并通過儀表短節(jié)與主節(jié)流管匯的六通連接；第三路管線依次連接有氣控平板閥、四通、手動節(jié)流閥、節(jié)流閥、過濾四通、手動平板閥、四通和單流閥。在第三路管線氣控平板閥與節(jié)流閥之間的四通上有管線與回壓泵的排液端相連。效果是通過路徑的選擇實現(xiàn)單級節(jié)流和串聯(lián)的雙級節(jié)流，產(chǎn)生可調(diào)的節(jié)流壓力控制井口壓力，在靜態(tài)和動態(tài)條件下保持鉆井過程中井底壓力相對穩(wěn)定，能夠在不中斷正?？貕恒@井作業(yè)的情況下在線更換、搶修。
文檔編號E21B21/08GK201778705SQ20102027044
公開日2011年3月30日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者周英操, 方世良, 楊雄文, 王凱, 王金茹, 蔣宏偉, 趙慶, 郭慶豐 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術(shù)研究院