专利名称：控压钻井的井口回压控制系统和井口回压控制方法
技术领域：
本发明涉及石油勘探开发的钻井领域，具体涉及一种控压钻井的井口回压控制系统和井口回压控制方法，其主要功能为用于油气田开发钻井过程中的井底压力控制。
背景技术：
油气开发，越来越多的在复杂地层作业。一般复杂地层的坍塌压力和破裂压力差值较小或泥浆安全密度窗口较窄，应用常规钻井工艺时常遇到喷、漏、卡、塌事故。为了安全进行钻井作业，减少事故发生，常使用控压钻井技术。控压钻井技术的手段之一是通过控制井口回压从而 间接控制井底压力，其核心技术和装备之一是控压自动节流管汇。利用控压自动节流管汇可以实现对井口回压的精确控制，间接实现对井底压力的快速精确控制。控压钻井技术的一个特点是维持井底压力恒定，通过井口施加回压，补偿钻井液在井筒中的摩擦阻力。因此无论泥浆泵处于开启状态或者停止状态，控压钻井技术中的井底压力始终为恒定值。
目前控压钻井中井口回压依靠回压泵系统提供，如图1所示，控压钻井的井口回压控制系统包括:泥浆泵1、回压泵系统20、旋转防喷器3、控压自动节流管汇4和液气分离器5。回压泵系统20由一台泥浆泵、电机、变频器和控制系统等组成，控制系统结构复杂，成本较高。在生产作业中，使用回压泵系统会增加很大的作业费用。此外，一般回压泵排量较小，不能长时间满足在起钻过程中泥浆补给需求，而且回压泵系统需要频繁启动，变频器和控制系统容易出现故障，由于回压泵系统的故障，使得钻井作业常常被迫停止。而在海上作业时也希望能减少设备的占地面积。发明内容
本发明提供一种控压钻井的井口回压控制系统和井口回压控制方法，以解决依靠回压泵完成井口回压所带来的故障多的问题。本发明还可以解决回压泵系统占地多的问题。本发明还可以解决使用回压泵成本高，操作不便的问题。本发明还可以解决灌浆作业时回压泵系统不能长时间工作等问题。
为此，本发明提出一种控压钻井的井口回压控制系统，所述控压钻井的井口回压控制系统包括:
一台泥浆泵；
控压自动节流管汇，所述控压自动节流管汇具有端口 A和端口 C，所述控压自动节流管汇的端口 A与旋转防喷器的主旁通口连接；
液气分离器，连接到所述控压自动节流管汇的端口 C上，
泥浆池，分别与所述泥浆泵、所述控压自动节流管汇和液气分离器连接；
泥浆导流管汇系统，所述泥浆导流管汇系统包括:通过四通t3连接的支路1、支路I1、支路III和支路IV，以及通过三通t5连接支路II的支路V，同时支路V和支路IV通过三通t8连接；
所述支路II上设有阀门Va和三通t5，所述阀门Va位于所述四通t3与所述三通t5之间，所述支路III上设有阀门Vb，所述支路IV上设有阀门Vc和三通t8，所述阀门Vc位于所述四通t3与所述三通t8之间，所述支路V上设有阀门VD，所述支路I连接所述泥浆泵的出口，所述支路II为钻井液注入口，连接立管，所述支路111连接所述控压自动节流管汇的端口 A，所述支路IV为回流支路，连接泥浆池，所述支路V为立管卸压支路。
进一步地，所述泥浆导流管汇系统还包括:连接在支路I和支路II之间的直通通道。
进一步地，所述阀门\、阀门VB、阀门V。和阀门Vv为液动或气动控制的平板阀。
进一步地，所述支路II上还设有与所述阀门Va串联的手动平板阀V3。
进一步地，所述支路III上还设有与所述阀门Vb串联的手动平板阀V4。
进一步地，所述支路I上还设有手动平板阀V2。
进一步地，所述直通通道上还设有手动平板阀％。
进一步地，所述直通通道通过三通t4与所述支路II连接，所述直通通道通过三通t2与所述支路I连接，所述阀门Va位于所述四通t3和所述三通t5之间，所述手动平板阀V3位于所述三通t5和所述三通t4之间，所述手动平板阀V2位于所述三通t2和所述四通t3之间。
本发明还提出一种控压钻井的井口回压控制方法，所述井口回压控制方法使用如前所述的控压钻井的井口回压控制系统，所述井口回压控制方法包括两种工作模式:控压模式和非控压模式；控压模式下，手动平板阀V1关闭，手动平板阀V2、手动平板阀V3和手动平板阀V4打开；非控压模式下，手动平板阀V1打开，手动平板阀V2、手动平板阀V3和手动平板阀V4关闭。
进一步地，所述控压模式又分为:正常钻进模式、接单根与起下钻模式以及意外工况保护模式；所述正常钻进模式下，平板阀\打开，平板阀Vb、平板阀V。和平板阀Vd关闭，钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2、平板阀Va和平板阀V3后进入立管，泥浆经井筒循环后，由旋转防喷器主旁通口返出，经控压自动节流管汇端口 A进入控压自动节流管汇，由端口 C流出返回泥浆池；接单根与起下钻模式下，平板阀Vb、平板阀Vd打开，平板阀Va和平板阀\关闭，钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2、平板阀Vb和平板阀V4后，根据井筒环空液面需要，一部分钻井液进入井筒环空，另一部分经控压自动节流管汇流 回泥浆池，维持井底恒压；意外工况保护模式下，平板阀\打开，平板阀Va、平板阀Vb和平板阀Vd关闭，钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2和平板阀V。后返回泥浆池，以保护钻井装备、避免泥浆损失。
进一步地，所述正常钻进模式向所述接单根与起下钻模式转换时，首先打开平板阀Vb，待平板阀Vb完全打开时，其次关闭平板阀Va，待平板阀Va完全关闭时，然后打开平板阀Vd进行立管卸压；所述接单根与起下钻模式向所述正常钻进模式转换时，首先关闭平板阀VD，待平板阀Vd完全关闭时，其次打开平板阀Va，待平板阀Va完全打开时，然后关闭平板阀Vb，直至平板阀Vb完全关闭；所述正常钻进模式或所述接单根与起下钻模式向所述意外工况保护模式转换时，首先打开平板阀V。，待平板阀V。完全打开时，其次同时关闭平板阀Va、平板阀Vb和平板阀Vd,直到完全关闭。
本发明的优点为:1.利用泥浆导流管汇系统取代了回压泵系统，降低了作业费用，节省了场地面积，去除了高故障因素。2.无论在正常循环还是在接单根时，保证通过控压自动节流管汇的流量不变，有利于对井口回压的控制。3.由于使用钻井泥浆泵代替了回压泵系统，不论正常钻进还是灌浆操作均能长时间工作。4.减少了控压自动节流管汇中的一条支路，控压装备得到简化。5、所用的阀门数量较少，安装和控制更为简单方便。6、具有意外工况保护功能。7、本发明中没有流量计，依靠泥浆泵泵冲计数计算流量，节省成本和安装程序。8、本发明在不停泥浆泵的情况下完成钻进、接单根、起下钻钻井作业，减少因泥浆泵的启停导致的井底压力波动。
图1为现有技术控压钻井的工作原理示意图2为根据本发明的一种实施例的泥浆导流管汇系统的结构示意图3为根据本发明的另一种实施例的泥浆导流管汇系统的结构示意图4为根据本发明实施例的控压钻井的井口回压控制系统的整体结构示意图5为根据本发明实施例的控压钻井的井口回压控制系统在正常钻进模式下的工作原理示意图6为根据本发明实施例的控压钻井的井口回压控制系统在接单根与起下钻模式下的工作原理示意图7为根据本发明实施例的控压钻井的井口回压控制系统在意外工况保护模式下的工作原理示意图8为根据本发明实施例的控压钻井的井口回压控制系统在非控压模式下的工作原理示意图9为根据本发明实施例的控压钻井的井口回压控制系统控制部分原理图
其中，图5至图8中，用实线和虚线分别表示井口回压控制系统(主要体现泥浆导流管汇系统)中各支路(或管路或通道)的流向通断，实线表示该支路连通或流通，虚线表示该支路断开；黑色实体阀门表示阀门导通，空心阀门表示阀门关闭。
附图标号说明:
1、泥浆泵；20、回压泵系统；3、旋转防喷器；4、控压自动节流管汇；5、液气分离器
2、泥浆导流管汇系统；8、泥浆池具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照
本发明的具体实施方式
。
如图4所示，根据本发明实施例的控压钻井的井口回压控制系统包括:
一台泥浆泵1，所述泥浆泵具有入口和出口，入口与泥浆池8连接，出口与立管连接;
控压自动节流管汇(也称自动节流管汇或控制钻井节流管汇)4，所述控压自动节流管汇具有端口 A和端口 C，所述控压自动节流管汇的端口 A与旋转防喷器3的主旁通口连接，所述控压自动节流管汇还具有端口 B，端口 B用于连接泥浆导流管汇系统2，端口 B与端口 A连通，端口 B与支路III相连接；
液气分离器5，连接到所述控压自动节流管汇的端口 C上；
泥浆池8，分别与所述泥浆泵1、所述控压自动节流管汇4和液气分离器5连接；
泥浆导流管汇系统2，主要包括阀门和管路，所述泥浆导流管汇系统具体包括:通过四通t3连接的支路1、支路I1、支路III和支路IV，以及通过三通t5连接支路II的支路V,并且三通t8连接支路V和支路IV，所述支路II上设有阀门Va和三通t5，所述阀门Va位于所述四通t3与所述三通t5之间，所述支路III上设有阀门Vb，所述支路IV上设有阀门Vc和三通t8，所述阀门Vc位于所述四通t3与所述三通t8之间，所述支路V上设有阀门VD，所述支路I连接所述泥浆泵的出口，所述支路II为钻井液注入口，连接立管，所述支路III连接所述控压自动节流管汇的端口 A，所述支路IV为回流支路，连接泥浆池，所述支路V为立管卸压支路。其中，支路III可以连接在与端口 A相连通的端口 B上。
本发明与现有技术的主要区别在于:现有技术使用一台泥浆泵I和一个包含另外一台泥浆泵的回压泵系统，该回压泵系统除了一台排量较小的泥浆泵，还包括电机、变频器、驱动器、控制器等复杂模块，成本高、占地大，而本发明只使用一台泥浆泵1，用一套阀门和管路的组合结构(即泥浆导流管汇系统2)代替了包含泥浆泵的回压泵系统，泥浆导流管汇系统2不再是回压泵或泥浆泵结构，即不再是泵结构，而是阀门和管路形成的组合系统，或可以称为阀门系统，这种阀门系统自身只控制管路的通断，不产生对流体的泵入作用，因而无需电机、变频器、驱动器等模块，结构简单，不易出故障，成本低，占地小，消除了起钻时因回压泵排量过小而导致的灌浆不足问题，去除了因回压泵系统故障而增加的非生产时间，从而提高了控压钻井设备的可靠性。
本发明还可以包括:旋转防喷器3，以形成更完整的井口回压功能。本发明还可以包括:其它一些装备，如井架、压井管汇等，以实现钻井的各项功能。
进一步地，所述阀门VA、阀门\、阀门V。和阀门Vd为液动或气动控制的平板阀，以实现自动控制。
进一步地，如图3，所述泥浆导流管汇系统还包括:连接在所述支路I和支路II之间的直通通道VI，以用于非控压钻井作业需要。
进一步地，如图3，所述支路II上还设有与所述阀门Va串联的手动平板阀V3。进一步地，所述支路III上还设有与所述阀门Vb串联的手动平板阀V4。进一步地，所述支路I上还设有手动平板阀V2·,以方便在非控压模式下对设备进行检修，而不影响作业正常进行。
进一步地，所述直通通道上还设有手动平板阀V1，控制泥浆导流管汇的控压/非控压模式转换。
进一步地，如图3，所述直通通道通过三通t4与所述支路II连接，所述直通通道通过三通t2与所述支路I连接，所述阀门Va位于所述四通t3和所述三通t5之间，所述手动平板阀V3位于所述三通t5和所述三通t4之间，所述手动平板阀V2位于所述三通t2和所述四通t3之间。上述各支路和直通通道都是通过管道、三通、四通、阀门连接起来，安装方便，连接简单，节省安装时间和安装成本，占地少。
本发明的工作原理为:如图2所示，本发明方案中包括五个连接口或支路。其中I为入口，连接泥浆泵出口；I1、II1、IV为出口，其中支路11为井筒泥浆注入口，连接立管，此出口所在支路上具有平板阀Va ;支路III为井口回压补偿出口，连接控压自动节流管汇的端口 B，此出口所在支路上具有平板阀Vb ;支路IV为回流口，连接泥浆池，此出口所在支路上具有平板阀V。；支路V为卸压支路，此支路上具有平板阀\，两端分别连接支路II和支路IV的出口，用于在接单根操作时，将立管压力卸载至支路IV出口压力，支路IV出口与大气连通，支路IV出口压力即为大气压力。为了进一步提高本发明的功能，本发明还可以包括:直通通道VI，用于非控压钻井作业需要。
四个平板阀可以为相同型号，可以为手动控制，也可以为液动或气动控制平板阀。但为了便于操作，一般选用液动或气动控制平板阀。
正常钻进时，平板阀Va打开，平板阀Vb、平板阀V。、平板阀Cd关闭，钻井液经出口 11送入立管,进入正常循环状态。
接单根时，平板阀Vb、平板阀Vd打开，平板阀Va和平板阀V。关闭，钻井液经出口111进入控压自动节流管汇，控压自动节流管汇通过改变节流阀开度调节井口回压值，同时平板阀Vd使立管与泥浆池连通，保证立管内的压力处于安全范围。
起钻过程中进行灌浆作业时，与接单根操作相同。
当遇特殊时刻或意外工况，如钻具刺穿、阀芯损坏、通道堵塞等，为保证现场作业人员与钻井设备安全，需采取意外工况保护措施，则平板阀Va、平板阀Vb、平板阀Vd关闭，平板阀\打开，钻井液经出口 IV直接进入泥浆池。
本发明中，含有五条支路，由四通t3、三通t5和三通t8连接。
支路I (或为支路I)中，自四通t3起依次包括四通t3、手动平板阀V2、三通t2、接口 kl，其中接口 kl连接泥浆泵出口 ；
支路2 (或为支路II)中，自四通t3起依次包括四通t3、液动(气动)平板阀\、三通t5、手动平板阀V3、三通t4、接口 k6，其中接口 k6连接至立管。
支路3 (或为支路III)中，自四通t3起依次包括四通t3、液动(气动)平板阀VB、手动平板阀V4、接口 k7，其中接口 k7连接至控压自动节流管汇原回压泵接口处或者新型控压自动节流管汇入口端。
支路4(或为支路IV)中，自四通t3起依次包括四通t3、液动(气动)平板阀Vc、三通t8、接口 k9，其中接口 k9连接至泥浆池。
支路5 (或为支路V)中，自三通t5起依次包括三通t5、液动(气动)平板阀VD、三通t8。
进而，在以上基础上，在三通t2与三通t4之间连接手动平板阀V1，此支路作为直通通道VI，用于非控压钻井作业需要。
泥浆导流管汇系统的工作模式分为两种:控压模式和非控压模式。控压模式下，手动平板阀V1关闭，手动平板阀V2、手动平板阀V3和手动平板阀V4打开；非控压模式下，手动平板阀V1打开,手动平板阀V2、手动平板阀V3和手动平板阀V4关闭。
控压模式又分为:正常钻进模式、接单根与起下钻模式以及意外工况保护模式；所述正常钻进模式下，平板阀Va打开，平板阀Vb、平板阀V。和平板阀Vd关闭，钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2、平板阀Va和平板阀V3后进入立管，泥浆经井筒循环后，由旋转防喷器主旁通口返出，经控压自动节流管汇端口 A进入控压自动节流管汇，由端口 C流出返回泥浆池；接单根与起下钻模式下，平板阀Vb、平板阀Vd打开，平板阀Va和平板阀V。关闭，钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2、平板阀Vb和平板阀V4后，根据井筒环空液面需要，一部分钻井液进入井筒环空，另一部分经控压自动节流管汇流回泥浆池，维持井底恒压；意外工况保护模式下，平板阀V。打开，平板阀Va、平板阀Vb和平板阀Vd关闭，钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2和平板阀\后返回泥浆池，以保护现场作业人员及钻井装备安全、避免泥浆损失。
正常钻进模式向所述接单根与起下钻模式转换时，首先打开平板阀VB，待平板阀Vb完全打开时，其次关闭平板阀Va，待平板阀Va完全关闭时，然后打开平板阀Vd进行立管卸压；所述接单根与起下钻模式向所述正常钻进模式转换时，首先关闭平板阀VD，待平板阀Vd完全关闭时，其次打开平板阀Va，待平板阀Va完全打开时，然后关闭平板阀Vb，直至平板阀Vb完全关闭；所述正常钻进模式或所述接单根与起下钻模式向所述意外工况保护模式转换时，首先打开平板阀\，待平板阀\完全打开时，其次同时关闭平板阀Va、平板阀Vb和平板阀VD，直到完全关闭。
下面具体描述一下本发明的工作过程:
图2为泥浆导流管汇系统最简单的一种实施方式，揭示了其工作原理，方案中的五条通道(支路)是必不可少的。
图3为考虑现场实际需要的实施方案。在本实施方案中，支路I中增加了手动平板阀V1，支路II中含有液动(气动)平板阀Va和手动平板阀V3，支路III中含有液动(气动)平板阀Vb和手动平板阀V4，支路IV中含有液动(气动)平板阀Vc。支路V含有液动(气动)平板阀VD。这样，便于控制各支路的流量。
在实际作业中，为了在不需要控压的井段应用方便，以及设备发生故障时方便维修，需要在原来基础上增加直通通道。当应用非控压模式时，手动平板阀V1打开，手动平板阀V2、手动平板阀V3、手动平板阀V4关闭，钻井液由泥浆泵出口经手动平板阀V1直接通过进入立管，此时还可以对液动(气动)平板阀VA、液动(气动)平板阀VB、液动(气动)平板阀\和液动(气动)平板阀Vd进行维修、更换操作。
图4为在现场作业中，泥浆导流管汇系统的连接示意图。泥浆导流管汇系统中支路I连接泥浆泵出口，支路II连接至立管，支路III连接控压自动节流管汇原回压泵接口或新型控压自动节流管汇入口端，支路IV连接至泥浆池。
图5在正常钻进模式时，泥浆导流管汇系统工作示意图。工作时，泥浆导流管汇系统中的手动平板阀V1处于常闭状态，手动平板阀V2、手动平板阀V3、手动平板阀V4处于常开状态。正常钻进时，液动 (气动)平板阀Va打开，液动(气动)平板阀VB、液动(气动)平板阀V。、液动(气动)平板阀Vd关闭。钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2、平板阀\、平板阀V3后进入立管。
图6为在接单根与起下钻作业中，泥浆导流管汇系统工作示意图。在接单根与起下钻时，手动平板阀状态与正常钻进时相同，液动(气动)平板阀Va、液动(气动)平板阀Vd打开，液动(气动)平板阀VB、VC关闭。钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2、平板阀Vb、平板阀V4后，根据井口回压需要，一部分钻井液进入井筒环空，一部分经控压自动节流管汇流回泥浆池，维持井底恒压。其中，液动(气动)平板阀Vd打开，但其所在支路中并无钻井液持续流动，它的作用是将立管与泥浆池连通，将立管中的压力卸载到常压范围。
图7为系统故障或其他意外工况时，泥浆导流管汇系统工作示意图。当遇系统故障或其它故障时，液动(气动)平板阀Vc打开，液动(气动)平板阀VA、液动(气动)平板_VB、液动(气动)平板阀Vd关闭，钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2、平板阀V。后返回泥浆池，即可避免泥浆泵压力过高引起事故发生，又可节约保护钻井液。
图8为无控压钻井作业要求时，泥浆导流管汇系统工作示意图。当钻井作业不需要控压时，平板阀V1处于开启状态,手动平板阀V2、手动平板阀V3、手动平板阀V4处于关闭状态。钻井液经泥浆泵出口经过平板阀V1后直接进入立管，即钻井液经泥浆泵出口经过直通通道VI直接进入立管，立管与钻杆连接。
图9为控制系统控制原理图。控压钻井总控制系统为核心控制系统，它接收司钻操作台的工艺操作和控压钻井工程师控制站的参数设定指令，采集井底压力、井口泥浆返出排量、泥浆导流管汇关键点压力和各个阀门开度、井口回压、控压自动节流管汇各个关键点压力及各个阀门开度以及其它参数，对泥浆导流管汇控制系统和控压自动节流管汇控制系统发出控制指令；泥浆导流管汇控制系统通过分析所接收的控制指令，控制气动或液动控制站1，控制气动或液动控制站I除了接收远程电信号控制，还可接受现场手动操作控制，以实现对泥浆导流管汇中气动或液动平板阀的控制；通过数据采集系统将泥浆导流管汇中关键位置压力及阀门开度反馈到控压钻井总控制系统和泥浆导流管汇控制系统。控压自动节流管汇控制系统通过分析所接收的控制指令，控制气动或液动控制站2，控制气动或液动控制站2除了接收远程电信号控制，还可接受现场手动操作控制，以实现对控压自动节流管汇中气动或液动平板阀、节流阀的控制；通过数据采集系统将控压自动节流管汇井口回压、阀门开度等信号反馈到控压钻井总控制系统和控压自动节流管汇控制系统。
本发明取代了回压泵系统，降低了作业费用，节省了场地面积、去除了因回压泵系统故障而增加的非生产时间，从而提高了控压钻井设备的可靠性。
由于各平板阀只能工作在全开、全关状态，支路I1、支路III和支路IV不能同时导通，本发明中无需流量计，而是依靠泥浆泵泵冲计数计算流量，节省了成本，简化了安装。
本发明中，由于各平板阀只能工作在全开、全关状态，支路I1、支路III和支路IV不能同时导通，所以本发明可以无需设置有节流阀就可以实现接单根操作。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式
，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等`同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
权利要求
1.一种控压钻井的井口回压控制系统，其特征在于，所述控压钻井的井口回压控制系统包括 一台泥衆泵； 控压自动节流管汇，所述控压自动节流管汇具有端口 A和端口 C，端口 A为泥浆入口，端口 C为泥浆出口，所述控压自动节流管汇的端口 A与旋转防喷器的主旁通口连接； 液气分离器，连接到所述控压自动节流管汇的端口 C上； 泥浆池，分别与所述泥浆泵、所述控压自动节流管汇和液气分离器连接； 泥浆导流管汇系统，所述泥浆导流管汇系统包括通过四通t3连接的支路I、支路II、支路III和支路IV，以及通过三通t5与支路II连接的支路V ;同时支路V和支路IV通过三通t8连接； 所述支路II上设有阀门Va和三通t5，所述阀门Va位于所述四通t3与所述三通t5之间，所述支路III上设有阀门\，所述支路IV上设有阀门Vc和三通t8，所述阀门Vc位于所述四通t3与所述三通t8之间，所述支路V上设有阀门VD，所述支路I连接所述泥浆泵的出口，所述支路II为钻井液注入口，连接立管，所述支路III连接所述控压自动节流管汇的端口 A，所述支路IV为回流支路，连接泥浆池，所述支路V为立管卸压支路。
2.如权利要求I所述的控压钻井的井口回压控制系统，其特征在于，所述泥浆导流管汇系统还包括连接在所述支路I和支路II之间的直通通道。
3.如权利要求I所述的控压钻井的井口回压控制系统，其特征在于，所述阀门Va阀门VB>阀门V。和阀门Vd为液动或气动控制的平板阀。
4.如权利要求2所述的控压钻井的井口回压控制系统，其特征在于，所述支路II上还设有与所述阀门\串联的手动平板阀V3。
5.如权利要求4所述的控压钻井的井口回压控制系统，其特征在于，所述支路III上还设有与所述阀门Vb串联的手动平板阀V4。
6.如权利要求5所述的控压钻井的井口回压控制系统，其特征在于，所述支路I上还设有手动平板阀V2。
7.如权利要求6所述的控压钻井的井口回压控制系统，其特征在于，所述直通通道上还设有手动平板阀％。
8.如权利要求7所述的控压钻井的井口回压控制系统，其特征在于，所述直通通道通过三通t4与所述支路II连接，所述直通通道通过三通t2与所述支路I连接，所述阀门\位于所述四通t3和所述三通t5之间，所述手动平板阀V3位于所述三通t4和所述三通t5之间，所述手动平板阀V2位于所述三通t2和所述四通t3之间。
9.一种控压钻井的井口回压控制方法，其特征在于，所述井口回压控制方法使用如权利要求8所述的控压钻井的井口回压控制系统，所述井口回压控制方法包括两种工作模式控压模式和非控压模式；控压模式下，手动平板阀V1关闭，手动平板阀V2、手动平板阀V3和手动平板阀V4打开；非控压模式下,手动平板阀V1打开,手动平板阀V2、手动平板阀V3和手动平板阀V4关闭。
10.如权利要求9所述的控压钻井的井口回压控制方法，其特征在于，所述控压模式又分为正常钻进模式、接单根与起下钻模式以及意外工况保护模式；所述正常钻进模式下，平板阀\打开，平板阀Vb、平板阀V。和平板阀Vd关闭，钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2、平板阀Va和平板阀V3后进入立管，钻井液经井筒循环后，由旋转防喷器主旁通口返出，经端口 A进入控压自动节流管汇，由端口 C流出返回泥浆池；接单根与起下钻模式下，平板阀Vb和平板阀Vd打开，平板阀Va和平板阀V。关闭，钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2、平板阀Vb和平板阀V4后，根据井口回压需要，一部分钻井液进入井筒环空，另一部分经控压自动节流管汇流回泥浆池，维持井底恒压，同时，平板阀Vd使立管与泥浆池连通，将立管压力降低到安全范围；意外工况保护模式下，平板阀V。打开，平板阀Va、平板阀Vb和平板阀Vd关闭，钻井液经泥浆泵出口依次经过平板阀V2和平板阀V。后返回泥浆池，以保护钻井装备、避免泥浆损失。
11.如权利要求10所述的控压钻井的井口回压控制方法，其特征在于，所述正常钻进模式向所述接单根与起下钻模式转换时，首先打开平板阀\，待平板阀Vb完全打开时，其次关闭平板阀Va，待平板阀Va完全关闭时，然后打开平板阀Vd进行立管卸压；所述接单根与起下钻模式向所述正常钻进模式转换时，首先关闭平板阀待平板阀Vd完全关闭时，其次打开平板阀Va，待平板阀Va完全打开时，然后关闭平板阀Vb，直至平板阀Vb完全关闭；所述正常钻进模式或所述接单根与起下钻模式向所述意外工况保护模式转换时，首先打开平板阀V。，待平板阀V。完全打开时，其次同时关闭平板阀Va、平板阀Vb和平板阀VD，直到完全关闭。
12.如权利要求10所述的控压钻井的井口回压控制方法，其特征在于，所述控压模式下，平板阀Va、平板阀Vb和平板阀V。之中必须有一个处于打开状态。
13.如权利要求10所述的控压钻井的井口回压控制方法，其特征在于，所述控压模式下，在关闭支路II、III、IV之中的任意一条支路之前，必须先打开支路II、III、IV之中另外一条支路。
全文摘要
本发明提出一种控压钻井的井口回压控制系统和井口回压控制方法。所述控压钻井的井口回压控制系统包括一台泥浆泵；控压自动节流管汇；液气分离器；泥浆池，分别与所述泥浆泵、所述控压自动节流管汇和液气分离器连接；旋转防喷器；泥浆导流管汇系统，所述泥浆导流管汇系统包括通过四通t3连接的支路I、支路II、支路III和支路IV，通过三通t5与支路II连接的支路V，同时支路V和支路IV通过三通t8连接。所述井口回压控制方法使用如前所述的控压钻井的井口回压控制系统。本发明利用泥浆导流管汇系统取代了回压泵系统，降低了作业费用，节省了场地面积，去除了高故障因素。
文档编号E21B21/08GK103256015SQ20131016806
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月6日 优先权日2013年5月6日
发明者李军, 张涛, 柳贡慧, 何淼 申请人:中国石油大学(北京), 北京信息科技大学