流體控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于鉆探井孔的流體控制系統(tǒng)。該流體控制系統(tǒng)包括導(dǎo)管、聲敏感應(yīng)裝置及流體控制裝置。所述導(dǎo)管開設(shè)有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道。所述聲敏感應(yīng)裝置可用來監(jiān)測(cè)所述返回的鉆探流體的流速。所述流體控制裝置可對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件進(jìn)行響應(yīng)來控制所述返回的鉆探流體的流速，該流體控制裝置靠近所述感應(yīng)裝置設(shè)置。
【專利說明】流體控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可用于控制流體流動(dòng)的流體控制系統(tǒng)，尤其涉及一種可在油井，比如海上油井鉆探過程中來控制返回的鉆探流體(或返回的鉆探泥漿，ReturningDrilling Fluids)的流動(dòng)以避免井涌(Kick)發(fā)生的流體控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]從地下地層(Subsurface Formation)來尋找并開探碳?xì)浠衔?Hydrocarbon),如石油已經(jīng)進(jìn)行了數(shù)十年。由于以地面為基地的油井有限的生產(chǎn)能力，從海底油井開探碳?xì)浠衔锞鸵鹆岁P(guān)注。
[0003]通常，在鉆探海上油井(Offshore Well)時(shí)，可轉(zhuǎn)動(dòng)的鉆頭(Drill Bit)設(shè)置在鉆柱(Drill String)上從海床下鉆出井孔。表面平臺(tái)，如海面平臺(tái)或鉆探船通過鉆柱對(duì)鉆頭進(jìn)行控制。同時(shí)，立管(Riser)設(shè)置來連接海面平臺(tái)和海床上形成的井口(Wellhead)。鉆柱穿過立管來導(dǎo)引鉆頭到井口處。
[0004]在鉆井過程中，鉆柱從海面平臺(tái)獲得必要的能量驅(qū)動(dòng)鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)。其間，來自設(shè)置在海面平臺(tái)的流體罐的鉆探流體(或者鉆探泥漿)通過鉆柱到達(dá)鉆頭，然后通過設(shè)置在鉆柱和立管殼體間的環(huán)形空間返回流體罐。鉆探流體維持了一定的靜水壓力(HydrostaticPressure)來平衡來自井孔的流體的壓力并對(duì)鉆頭進(jìn)行冷卻。另外，鉆探流體與井孔形成過程中產(chǎn)生的物料相混合以攜帶其到海面進(jìn)行處理。
[0005]在一些情況下，從海床中進(jìn)入井孔中的流體的壓力大于鉆探流體的壓力，從而可導(dǎo)致返回的鉆探流體流量遠(yuǎn)大于來自鉆柱中的鉆探流體的流量。在異常情況下，這就形成了潛在的風(fēng)險(xiǎn)，其造成設(shè)備損壞及對(duì)操作人員和環(huán)境造成不利影響。
[0006]操作人員密切關(guān)注這種不期望發(fā)生的流體所造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)的可能并在海面持續(xù)的監(jiān)控鉆探流體的流入及流出。比如，在鉆探流體循環(huán)的過程中不斷監(jiān)控流體罐中鉆探流體的水平來確定是否鉆探過程中流體流量發(fā)生變化。然而，這種方法并不準(zhǔn)確且需要相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間才能發(fā)現(xiàn)并對(duì)井孔中流體的變化做出反應(yīng)。
[0007]當(dāng)發(fā)現(xiàn)流體有變時(shí)，操作人員通常通過封井裝置(Blowout Preventer)中的閘板(Ram)或環(huán)形器(Annulars)關(guān)閉井孔來提升鉆探流體的靜水壓力，隨后使用具有高密度的流體來替換鉆探流體。這種操作常需要大半天時(shí)間且對(duì)鉆探的效率和產(chǎn)量有明顯的不利影響。
[0008]所以，需要提供一種新的流體控制系統(tǒng)，其可在井孔鉆探的過程中對(duì)壓力的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)并有效的控制流向表面平臺(tái)，如海底鉆臺(tái)平臺(tái)的返回的鉆探流體的流動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于鉆探井孔的流體控制系統(tǒng)。該流體控制系統(tǒng)包括導(dǎo)管、聲敏感應(yīng)裝置及流體控制裝置。所述導(dǎo)管開設(shè)有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道。所述聲敏感應(yīng)裝置可用來監(jiān)測(cè)所述返回的鉆探流體的流速。所述流體控制裝置可對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件進(jìn)行響應(yīng)來控制所述返回的鉆探流體的流速，該流體控制裝置靠近所述感應(yīng)裝置設(shè)置。
[0010]本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于避免鉆探井孔過程中井涌發(fā)生的流體控制系統(tǒng)。該流體控制系統(tǒng)包括導(dǎo)管、感應(yīng)裝置及第一固持元件。所述導(dǎo)管開設(shè)有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道。所述感應(yīng)裝置可用來監(jiān)測(cè)所述返回的鉆探流體的流速。所述第一固持元件固持所述鉆桿在所述導(dǎo)管中且可對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件進(jìn)行響應(yīng)來控制通過在所述導(dǎo)管中的所述返回的鉆探流體的流速。
[0011]本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施例提供了一種用于避免鉆探井孔過程中井涌發(fā)生的流體控制系統(tǒng)。該流體控制系統(tǒng)包括導(dǎo)管、感應(yīng)裝置、固持元件及旁路系統(tǒng)。所述導(dǎo)管開設(shè)有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道。所述感應(yīng)裝置可用來監(jiān)測(cè)所述返回的鉆探流體的流速。所述固持元件固持所述鉆桿在所述導(dǎo)管中。所述旁路系統(tǒng)與所述導(dǎo)管流體相通且可與所述固持元件相配合來控制所述返回的鉆探流體的流速以對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件進(jìn)行響應(yīng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]通過結(jié)合附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述，可以更好地理解本發(fā)明，在附圖中:
[0013]圖1為本發(fā)明鉆探系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0014]圖2為沿圖1所示鉆探系統(tǒng)中的A-A線所得的鉆探組合的一個(gè)實(shí)施例的剖面示意圖；及
[0015]圖3到圖6所示為本發(fā)明鉆探系統(tǒng)中的流體控制系統(tǒng)的多個(gè)實(shí)施例的示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]圖1所示為本發(fā)明鉆探系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。在本發(fā)明實(shí)施例中，鉆探系統(tǒng)10可用來鉆探井孔來開探碳?xì)浠衔?，如化石燃?Fossil Fuels)。在非限定示例中，井孔包括陸上井孔(Onshore Well)和海上井孔(Offshore Well)。在一個(gè)示例中，鉆探系統(tǒng)10用來開探海上井孔。
[0017]如圖1所示，鉆探系統(tǒng)10通常包括位于水面上的平臺(tái)11及連接平臺(tái)11和位于海床14上的井口的鉆探組合12。鉆探組合12 (如圖2所示)包括鉆柱15、鉆頭(未圖示)及立管16來開鑿出井孔。
[0018]鉆柱15包括鉆桿(Drill Pipe)，其由多個(gè)具有一定長(zhǎng)度的管道首尾相連形成。鉆頭安裝在鉆柱15的一端并且可旋轉(zhuǎn)的在海床14下進(jìn)行開鑿。鉆柱15可用來輸送鉆頭從而來延伸在海床14下的開鑿。同時(shí)，來自平臺(tái)11的鉆探流體100 (也常被稱為鉆探泥漿，如圖3所示)通過鉆柱15輸送到井孔中。
[0019]立管16包括導(dǎo)管,其具有筒形橫截面(Tubular Cross Section)且常通過連接多個(gè)管道來形成。鉆柱15可設(shè)置在立管16中且沿著立管16的長(zhǎng)度方向在立管16中延伸。立管16在其內(nèi)開設(shè)有通道來收容鉆柱。這樣，就在鉆柱15和立管16的內(nèi)表面間形成了環(huán)形空間17，從而立管16可導(dǎo)引鉆柱15到井口 13處，而且來自井孔中的返回的鉆探流體101可通過環(huán)形空間17返回平臺(tái)11。[0020]這樣，在鉆探過程中，鉆柱15傳送一定的能量來轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭。其間，來自平臺(tái)11的鉆探流體100的循環(huán)通過鉆柱15到達(dá)鉆頭，然后通過形成于鉆柱15和立管16內(nèi)表面間的環(huán)形空間17以返回的鉆探流體101的形成返回平臺(tái)11。鉆探流體100維持了一定的靜水壓力(Hydrostatic Pressure)來平衡來自井孔的流體的壓力并對(duì)鉆頭進(jìn)行冷卻，同時(shí),鉆探流體把在開鑿井孔過程中產(chǎn)生的物料，如破碎的巖石等帶到水面。在一定示例中，來自平臺(tái)11的鉆探流體100可包括水或油和多種添加物。返回的鉆探流體101可至少包括鉆探流體100和開鑿井孔過程中產(chǎn)生的物料的混合物。在水面上，返回的鉆探流體101可被進(jìn)行處理，比如進(jìn)行過濾移除其中的固體物質(zhì)后可重新進(jìn)行循環(huán)。
[0021]如上所述，在一定的應(yīng)用中，從海床中進(jìn)入井孔中的流體的壓力可大于鉆探流體100的壓力，這可導(dǎo)致海床中的流體隨同鉆探流體一同進(jìn)入環(huán)形空間17中從而產(chǎn)生較大的返回流體。這種返回流體可稱為井涌(Kick),如果控制不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致井噴(Blowout)。
[0022]因此，為了避免井涌或井噴的發(fā)生，如圖1所示，鉆探系統(tǒng)10設(shè)置有靠近海床14的封井裝置(Blowout Preventer) 18。通常，封井裝置18可包括較低位置的封井裝置19及與立管16—端相連的下級(jí)海底取油管(Lower Marine Riser Package, LMRP)20。閘板(Ram)和環(huán)形密封件(未圖示)設(shè)置在下級(jí)海底取油管20后。在開探過程中，較低位置的封井裝置19及下級(jí)海底取油管20相連。
[0023]復(fù)數(shù)個(gè)閘板和環(huán)形器(或防噴件)21設(shè)置在較低位置的封井裝置19中。在正常操作時(shí)，閘板和環(huán)形器21處于打開狀態(tài)，但當(dāng)井涌或井噴發(fā)生時(shí)，閘板和環(huán)形器可在控制的狀態(tài)下來控制通過立管16的返回的鉆探流體101的流動(dòng)。此處使用的“控制的狀態(tài)”可指閘板和環(huán)形器21可關(guān)閉或減少在立管16中的返回的鉆探流體的流動(dòng)。比如，當(dāng)井涌發(fā)生時(shí)，閘板和環(huán)形器21可減少返回的鉆探流體101在立管中的流動(dòng)。此處使用的“減少”可指減少返回的鉆探流體的流動(dòng)，但并不關(guān)閉返回流體朝向平臺(tái)的流動(dòng)。當(dāng)然，在一定的情況下，當(dāng)井涌發(fā)生時(shí)，閘板和環(huán)形器21也可關(guān)閉返回的鉆探流體在立管16中的流動(dòng)。
[0024]圖1所示的實(shí)施例僅是示意性的。為了便于說明，一些元件沒有圖示，比如可至少控制閘板和環(huán)形器21處于打開狀態(tài)或處于控制的狀態(tài)的控制裝置及從平臺(tái)傳輸信號(hào)給控制裝置的電纜等。
[0025]在一些實(shí)施例中，為了避免井涌或井噴的發(fā)生，鉆探系統(tǒng)10設(shè)置有流體控制系統(tǒng)22。在非限定示例中，流體控制系統(tǒng)22可用來通過對(duì)返回的鉆探流體101施加背壓(BackPressure)來控制返回的鉆探流體101在立管16中的流動(dòng)。在一個(gè)示例中，流體控制系統(tǒng)22可用來控制返回的鉆探流體101來避免井涌的發(fā)生，其也可稱為井涌防止系統(tǒng)。在一些應(yīng)用中，流體控制系統(tǒng)22可通過避免停止鉆探操作的方式來控制返回的鉆探流體的流動(dòng)來避免井涌的發(fā)生。
[0026]圖3所示為本發(fā)明流體控制系統(tǒng)22的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖3所示,流體控制系統(tǒng)22包括立管16、感應(yīng)裝置23及流體控制裝置24。如上所述，立管16可用來收容鉆柱15及返回的鉆探流體101。感應(yīng)裝置23可包括設(shè)置在立管16上的一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)器，其可用來監(jiān)測(cè)返回的鉆探流體101的流速。來自封井裝置18的電纜102可對(duì)感應(yīng)裝置23提供能量。在本實(shí)施例中，感應(yīng)裝置23包括具有復(fù)數(shù)個(gè)聲敏感應(yīng)器的感應(yīng)器組合。復(fù)數(shù)個(gè)聲敏感應(yīng)器彼此間隔且以環(huán)形的排列圍繞著立管16設(shè)置。
[0027]在非限定示例中，感應(yīng)裝置23可包括多普勒超聲感應(yīng)裝置(Doppler UltrasonicSensors)或渡越時(shí)間超聲感應(yīng)裝置(Transit Time Ultrasonic Sensors),其具有較高的感應(yīng)準(zhǔn)確度。當(dāng)然，也可使用其他合適的感應(yīng)裝置。盡管圖1所示的感應(yīng)裝置23設(shè)置在立管16的外表面上，在一定的示例中，感應(yīng)裝置23也可設(shè)置在立管16中或延伸進(jìn)立管16中，從而作為濕感應(yīng)器(Wetted Sensor)來接觸返回的鉆探流體以進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
[0028]流體控制裝置24靠近感應(yīng)裝置23設(shè)置，其用來控制立管16中返回的鉆探流體的流速。在一定的應(yīng)用中，流體控制裝置24可對(duì)感應(yīng)裝置23所監(jiān)測(cè)到的事件產(chǎn)生響應(yīng)而被驅(qū)動(dòng)以控制返回的鉆探流體。此處使用的“事件”可指井涌或井噴。在一個(gè)示例中，事件指井涌。在本實(shí)施例中，流體控制裝置24可包括封井裝置18。
[0029]這樣，在操作中，隨著鉆桿傳送轉(zhuǎn)頭轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)行開鑿，來自平臺(tái)11的鉆探流體100通過鉆桿15到達(dá)鉆頭，然后以返回的鉆探流體101的形式通過環(huán)形空間17朝平臺(tái)11返回。其間，感應(yīng)裝置23對(duì)立管16中的返回的鉆探流體101的流速進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在非限定示例中，當(dāng)感應(yīng)裝置23監(jiān)測(cè)到返回的鉆探流體101的流速大于預(yù)設(shè)值時(shí)，其可表明來自海床的流體的壓力大于鉆探流體100的壓力，流體控制裝置24就可進(jìn)行響應(yīng)而被驅(qū)動(dòng)，比如減少返回的鉆探流體101的流動(dòng)，從而增加其在立管16中的壓力從而平衡井孔中的流體的壓力以避免事件的發(fā)生。當(dāng)該事件消除后，開鑿作業(yè)返回正常的操作。
[0030]在一定的應(yīng)用中，鉆桿15可在鉆探流體100通過時(shí)發(fā)生震動(dòng)或搖擺，這樣，就會(huì)導(dǎo)致返回的鉆探流體101不穩(wěn)定而影響到感應(yīng)裝置23的監(jiān)測(cè)。為了穩(wěn)定鉆柱15從而控制返回的鉆探流體101的流動(dòng)，如圖4所示，鉆探系統(tǒng)10設(shè)置有流體控制裝置25。圖4所示的實(shí)施例與圖3所示的實(shí)施例相似。二者不同之處在于在圖4所示的實(shí)施例中，流體控制裝置25包括第一和第二(或分別稱為上下)固持元件26、27，其可用來固持并穩(wěn)定立管16中的鉆柱15。感應(yīng)裝置28設(shè)置在位于第一和第二固持元件26、27間的立管16上。相似的，感應(yīng)裝置28也可包括聲敏感應(yīng)裝置，其可被安裝在立管16的外表面或設(shè)置在其中或延伸至其中以作為濕感應(yīng)裝置。
[0031]在本實(shí)施例中，第一和第二固持兀件26、27繞著鉆柱15設(shè)置來把鉆柱15固持在立管16的中心位置。在一些示例中，第一及/或第二固持元件26、27可延伸出立管16。在其他示例中，第一及/或第二固持元件26、27也可完全收容于環(huán)形空間17中。
[0032]第一和第二固持元件26、27分別開設(shè)有可通過返回的鉆探流體101的復(fù)數(shù)個(gè)相應(yīng)的孔洞29、30。空洞29、30可具有任何合適的形狀，比如圓形形狀或矩形形狀。在非限定示例中，開設(shè)在第一固持元件26上的空洞29的數(shù)量多于開設(shè)在第二固持元件27上的空洞30的數(shù)量。在一定的應(yīng)用中，空洞29可作為限制特征來控制通過環(huán)形空間17的返回的鉆探流體101的流動(dòng)以對(duì)感應(yīng)裝置28的監(jiān)測(cè)做出響應(yīng)。當(dāng)然，也可在第一固持元件26上設(shè)置其他合適的限制特征來控制通過立管16的返回的鉆探流體101的流動(dòng)。
[0033]在一些示例中，基于不同的應(yīng)用，空洞29的尺寸是可調(diào)整的。比如，在正常操作時(shí)，空洞29可完全打開使返回的鉆探流體101通過。在控制的狀態(tài)時(shí)，空洞29的尺寸可被縮小，比如來減少立管16中返回的鉆探流體101的流動(dòng)。盡管第二固持元件27被用來把鉆柱15穩(wěn)定在立管16中，在一定的情況下，第二固持元件27也可設(shè)置有限制特征，比如空洞30的尺寸可調(diào)來控制返回的鉆探流體101的流動(dòng)。
[0034]這樣，在操作中，感應(yīng)裝置28監(jiān)測(cè)立管16中的返回的鉆探流體101的流動(dòng)。在正常操作中，返回的鉆探流體101通過第一和第二固持元件26、27以朝向平臺(tái)11流動(dòng)。在控制的狀態(tài)下時(shí)，第一及/或第二固持元件響應(yīng)感應(yīng)裝置28對(duì)事件的監(jiān)測(cè)來減少立管16中的返回的鉆探流體的流動(dòng)以對(duì)其施加背壓來避免井涌的發(fā)生。在非限定示例中，第一和第二固持元件26、27可具有任何合適的形狀，其也可或不設(shè)置在封井裝置18中。在一定的應(yīng)用中，在流體控制裝置25處于控制的裝態(tài)時(shí)，封井裝置18也可選擇性的對(duì)返回的鉆探流體101進(jìn)行控制。第二固持元件27也可不設(shè)置。
[0035]圖5所示為本發(fā)明的流體控制系統(tǒng)31的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖5所示，流體控制系統(tǒng)31包括固持兀件32及芳路系統(tǒng)33。固持兀件32可用來把鉆柱15穩(wěn)定在立管16中。旁路系統(tǒng)33與立管16流體相通。
[0036]固持元件32可具有任何合適的形狀，其繞著鉆柱15設(shè)置。在一些實(shí)施例中，固持元件32可延伸出立管16或完全設(shè)置在環(huán)形空間17中。旁路系統(tǒng)33包括旁路管道34及流體控制元件35。旁路管道34的兩端分別與立管16流體相通。流體控制元件35設(shè)置在旁路管道34上。在一些應(yīng)用中，流體控制元件35也可包括控制閥、節(jié)流閥或傳統(tǒng)的閘門閥。
[0037]感應(yīng)裝置37設(shè)置在旁路管道34上。固持元件32位于旁路管道34的兩端之間。在一個(gè)示例中，感應(yīng)裝置37也可設(shè)置在旁路管道34的外表面，從而來監(jiān)測(cè)通過的的返回的鉆探流體101的流動(dòng)。在非限定示例中，感應(yīng)裝置37可包括聲敏感應(yīng)裝置或其他合適的感應(yīng)裝置，比如文氏管(Venturi)或孔板(Orifice Plate)。在本實(shí)施例中，感應(yīng)裝置37可包括一個(gè)或多個(gè)感應(yīng)器。
[0038]在操作中，鉆探流體100從平臺(tái)11處通過鉆柱15循環(huán)至鉆頭。固持元件32固持鉆柱15于立管16中。在一定的應(yīng)用中，固持元件32可進(jìn)一步控制立管16中的返回的鉆探流體101的流動(dòng)。在一個(gè)非限定示例中，固持元件32可用來關(guān)閉返回的鉆探流體101在立管16中的流動(dòng)，從而返回的鉆探流體101進(jìn)入旁路系統(tǒng)33。
[0039]這樣，返回的鉆探流體101進(jìn)入旁路系統(tǒng)33而通過感應(yīng)裝置37和流體控制元件35。感應(yīng)裝置37監(jiān)測(cè)返回的鉆探流體的流速。流體控制元件35對(duì)感應(yīng)裝置37感應(yīng)到的事件進(jìn)行響應(yīng)來控制返回的鉆探流體101的流動(dòng)。這樣，旁路系統(tǒng)33與固持元件32作為流體控制裝置相配合來對(duì)對(duì)感應(yīng)裝置37感應(yīng)到的事件進(jìn)行響應(yīng)來控制返回的鉆探流體101的流動(dòng)。在其他示例中，與固持元件26相似，固持元件32也可不關(guān)閉僅是減少立管16中的返回的鉆探流體101的流動(dòng)。流動(dòng)控制系統(tǒng)31也可或不設(shè)置在封井裝置18中。封井裝置18也可選擇性的來控制返回的鉆探流體101的流動(dòng)。
[0040]圖6所示為本發(fā)明圖5所示的流體控制系統(tǒng)31的另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖6所示的實(shí)施例與圖5所示的實(shí)施例相似。在圖6中，固持元件32具有環(huán)狀形狀，其設(shè)置在立管中來固持鉆柱15。感應(yīng)裝置37設(shè)置在旁路管道34的外表面。鉆柱15穿過環(huán)形固持元件。操作時(shí)，固持元件32可關(guān)閉返回的鉆探流體101在立管16中的流動(dòng)。
[0041 ] 在本發(fā)明實(shí)施例中，流體控制系統(tǒng)被用來控制立管中的返回的鉆探流體的流動(dòng)來防止感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件的發(fā)生。在非限定示例中，流體控制系統(tǒng)可在不停止操作的情況下通過對(duì)返回的鉆探流體施加背壓來控制立管中返回的鉆探流體的流動(dòng)以避免井涌的發(fā)生。在事件消除后，操作可恢復(fù)正常。
[0042]流體控制系統(tǒng)設(shè)置有具有較高感應(yīng)精度的感應(yīng)裝置及穩(wěn)定鉆柱的固持元件，從而來提高感應(yīng)裝置對(duì)返回的鉆探流體流速的監(jiān)測(cè)。進(jìn)一步的，固持元件也可用來控制返回的鉆探流體的流動(dòng)。此外，旁路系統(tǒng)被用來進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。相較于傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)，本發(fā)明實(shí)施例中的流體控制系統(tǒng)具有較簡(jiǎn)單的架構(gòu)、較快的響應(yīng)速度且可較容易的對(duì)傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)進(jìn)行該進(jìn)。
[0043]雖然結(jié)合特定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，對(duì)本發(fā)明可以作出許多修改和變型。因此，要認(rèn)識(shí)到，權(quán)利要求書的意圖在于覆蓋在本發(fā)明真正構(gòu)思和范圍內(nèi)的所有這些修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于鉆探井孔的流體控制系統(tǒng)，包括: 導(dǎo)管，其開設(shè)有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道； 聲敏感應(yīng)裝置，其可用來監(jiān)測(cè)所述返回的鉆探流體的流速；及 流體控制裝置，其可對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件進(jìn)行響應(yīng)來控制所述返回的鉆探流體的流速，該流體控制裝置靠近所述感應(yīng)裝置設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的流體控制系統(tǒng)，其中該流體控制系統(tǒng)可用來在鉆探海上油井的過程中避免井涌的發(fā)生，所述流體控制裝置可用來減少導(dǎo)管中所述返回的鉆探流體的流動(dòng)。
3.如權(quán)利要求1所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述流體控制裝置包括第一固持元件，該固持元件固持所述鉆桿在所述導(dǎo)管中且可對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件作出響應(yīng)來控制通過在所述導(dǎo)管中的所述返回的鉆探流體的流速。
4.如權(quán)利要求3所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述流體控制裝置進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第一固持元件下部且用來固持所述鉆桿在所述導(dǎo)管中的的第二固持元件，所述感應(yīng)裝置設(shè)置在所述導(dǎo)管上且位于所述第一和第二固持元件間。
5.如權(quán)利要求4所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述第一和第二固持元件圍繞所述鉆桿設(shè)置，且其分別開設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)孔洞來使在所述導(dǎo)管中的所述返回的鉆探流體通過。
6.如權(quán)利要求5所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述第一和第二固持元件中至少之一上設(shè)置的所述孔洞的尺寸是可調(diào)的，從而來減少通過的所述返回的鉆探流體的流動(dòng)以對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件進(jìn)行響應(yīng)。
7.如權(quán)利要求1所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述流體控制裝置包括固持元件及旁路系統(tǒng)，所述固持元件可用來固持 所述鉆桿在所述導(dǎo)管中且可控制所述導(dǎo)管中的所述返回的鉆探流體的流動(dòng)，所述旁路系統(tǒng)可用來控制在其中的所述返回的鉆探流體的流動(dòng)。
8.如權(quán)利要求7所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述旁路系統(tǒng)包括旁路管道和閥，所述旁路管道的兩端分別與所述導(dǎo)管流體相通，所述閥設(shè)置在所述旁路管道上用來控制通過所述旁路管道的返回的鉆探流體的流速，所述感應(yīng)裝置設(shè)置在所述旁路管道上，所述固持元件位于所述旁路管道的兩端之間。
9.如權(quán)利要求7所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述流體控制裝置可用來關(guān)閉所述返回的鉆探流體在所述導(dǎo)管中的流動(dòng)以對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件進(jìn)行響應(yīng)。
10.一種用于避免鉆探井孔過程中井涌發(fā)生的流體控制系統(tǒng)，包括: 導(dǎo)管，其開設(shè)有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道； 感應(yīng)裝置，其可用來監(jiān)測(cè)所述返回的鉆探流體的流速；及 第一固持元件，其固持所述鉆桿在所述導(dǎo)管中且可對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件進(jìn)行響應(yīng)來控制通過所述導(dǎo)管的所述返回的鉆探流體的流速。
11.如權(quán)利要求10所述的流體控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述第一固持元件下部且用來固持所述鉆桿在所述導(dǎo)管中的的第二固持元件，所述感應(yīng)裝置設(shè)置在所述導(dǎo)管上且位于所述第一和第二固持元件間。
12.如權(quán)利要求10所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述第一和第二固持元件圍繞所述鉆桿設(shè)置，且其分別開設(shè)有復(fù)數(shù)個(gè)孔洞來使在所述導(dǎo)管中的所述返回的鉆探流體通過。
13.如權(quán)利要求10所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述第一和第二固持元件中至少之一上設(shè)置的所述孔洞的尺寸是可調(diào)的，從而來減少通過的所述返回的鉆探流體的流動(dòng)以對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件進(jìn)行響應(yīng)。
14.一種用于避免鉆探井孔過程中井涌發(fā)生的流體控制系統(tǒng)，包括: 導(dǎo)管，其開設(shè)有可收容鉆桿及通過返回的鉆探流體的通道； 感應(yīng)裝置，其可用來監(jiān)測(cè)所述返回的鉆探流體的流速； 固持元件，其固持所述鉆桿在所述導(dǎo)管中 '及 旁路系統(tǒng)，其與所述導(dǎo)管流體相通且可與所述固持元件相配合來控制所述返回的鉆探流體的流速以對(duì)所述感應(yīng)裝置監(jiān)測(cè)到的事件進(jìn)行響應(yīng)。
15.如權(quán)利要求14所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述固持元件圍繞著所述鉆桿設(shè)置且設(shè)置于所述導(dǎo)管中以關(guān)閉所述返回的鉆探流體在所述導(dǎo)管中的流動(dòng)。
16.如權(quán)利要求14所述的流體控制系統(tǒng)，其中所述旁路系統(tǒng)包括旁路管道和閥，所述旁路管道的兩端分別與所述導(dǎo)管流體相通，所述閥設(shè)置在所述旁路管道上用來控制通過所述旁路管道的返回的鉆探流體的流速，所述感應(yīng)裝置設(shè)置在所述旁路管道上，所述固持元件位于所述旁路管道的 兩端之間。
【文檔編號(hào)】E21B21/08GK103470201SQ201210186922
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2012年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】羅伯特.A.喬吉, 克里斯多佛.E.沃爾夫, 劉逢甦, 劉莉, 法賽德.高瑞樸 申請(qǐng)人:通用電氣公司