本发明涉及钻井控压技术领域，是一种精细控压钻井立管流量分流控制装置和一种精细控压钻井立管分流回压补偿方法。
背景技术：
窄密度窗口的钻井往往存在开泵漏、停泵喷的问题；为解决此问题引入控压钻井技术，即mpd（managedpressuredrilling）。其主要技术特点是：将工具与工艺相结合，通过预先控制环空压力剖面，可以减少窄安全密度窗口钻井相关的风险和投资；可以对回压、流体密度、流体流变性、环空液面、循环摩擦力和井眼几何尺寸进行综合分析并加以控制。控压钻井可观察井筒压力变化，能够动态控制环空压力，更经济地完成其他技术不可能完成的钻井作业。
控压钻井过程中，井底压力表达式：ph=pm+pa+pc，其中ph井底压力，pm为环空液柱压力，pc为井口套压。
控压钻井的目标是：保持整个钻井过程中井筒压力处于预先设定好的目标范围之内，要实现钻井过程中井底压力的恒定，就要计算好钻井各个工序中井口套压值。
一般机械泵停泵过程为直接将泵冲数降为0，导致环空循环压耗短时间降低至0，以至于，从而造成井底压力波动，开泵过程与停泵相反，同样也将造成井底压力波动。
技术实现要素：
本发明提供了一种精细控压钻井立管流量分流控制装置和一种使用精细控压钻井立管流量分流控制装置实现的精细控压钻井立管分流回压补偿方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决目前控压钻井机械泵停/开泵泵冲数突然降低/增大易造成井底压力波动的问题。
本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种精细控压钻井立管流量分流控制装置，包括主管和角位移传感器；在主管上依次串接有第一闸阀、第一闸板阀、第二闸阀和流量计，在第一闸阀和第一闸板阀之间的主管上连通有分流管，在顺着流体走向的分流管上依次串接有第二闸板阀、节流阀和第三闸阀，节流阀的信号输出端与角位移传感器的信号输入端连通。
下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：
上述在第一闸阀之前的主管与流量计之后的主管之间连通有旁通管，在旁通管上串接有第四闸阀。
上述在顺着流体走向的第四闸阀之后的旁通管上连通有泄压管，在泄压管上串接有第五闸阀。
本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用精细控压钻井立管流量分流控制装置实现的精细控压钻井立管分流回压补偿方法，还包括控制模块，角位移传感器的信号输出端与控制模块中的角位移传感器的信号输入端连通，节流阀的信号输入端与控制模块中的节流阀信号输出端连通，以下为分别为开泵过程、钻井过程和停泵过程的操作方法：
开泵过程中，首先，节流阀处于全开、第一闸阀、第二闸板阀和第三闸阀为全开，第一闸板阀、第二闸阀、第四闸阀、第五闸阀为全关，先打开第一闸板阀和第二闸阀，角位移传感器实时采集节流阀的面积开度，并将数据传输给控制模块，控制模块将角位移传感器采集到的节流阀的面积开度与立管过流面积进行运算分析，得出节流阀面积开度与立管过流面积之间的比值，控制模块向节流阀发出开关节流阀的指令并向节流阀输出电控信号，缓慢关闭节流阀，控制节流阀开启度，逐步减小节流阀的面积开度与立管过流面积的比值，直至完全关闭节流阀后关闭第三闸阀；
钻进过程中，保持第一闸阀、第一闸板阀和第二闸阀为全开，保持节流阀、第二闸板阀、第三闸阀、第四闸阀和第五闸阀为全关，钻井液从钻井泵出来进入主管，钻井液由主管进入钻杆；
停泵过程中，先打开第二闸板阀和第三闸阀，角位移传感器实时采集节流阀的面积开度，并将数据传输给控制模块，控制模块将角位移传感器采集到的节流阀的面积开度与立管过流面积进行运算分析，得出节流阀面积开度与立管过流面积之间的比值，控制模块向节流阀发出开关节流阀的指令并向节流阀输出电控信号，缓慢打开节流阀，控制节流阀开启度，逐渐增大节流阀的面积开度与立管过流面积的比值，直至完全打开节流阀后关闭第一闸板阀，钻井液从钻井泵出来进入主管，然后经分流管排出。
下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：
上述旁通调试过程中，打开第四闸阀，关闭第一闸阀、第一闸板阀、第二闸阀、第二闸板阀、第三闸阀和第五闸阀，钻井液从钻井泵出来进入主管然后进入旁通管，由旁通管再经主管进入钻杆。
上述节流阀的面积开度控制精度为±1%。
本发明能够在控压钻井中做到进入井筒排量逐渐增加/减少,以便分流管有足够的时间来补偿因停/开泵造成的井底压力变化，这样，即使停泵或开泵，也能够有效避免钻井泵的泵冲数突然增大或降低，有效避免井口环空循环压耗波动过大进而造成井底压力波动，保证井底压力在机械泵停/开泵过程中保持稳定。
附图说明
附图1为本发明实施例的工艺结构示意图。
附图中的编码分别为：1为主管，2为第一闸阀，3为第一闸板阀，4为第二闸阀，5为流量计，6为分流管，7为第二闸板阀，8为节流阀，9为第三闸阀，10为角位移传感器，11为旁通管，12为第四闸阀，13为泄压管，14为第五闸阀。
具体实施方式
本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。
下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：
实施例1，如附图1所示，该精细控压钻井立管流量分流控制装置，其特征在于包括主管1和角位移传感器10；在主管1上依次串接有第一闸阀2、第一闸板阀3、第二闸阀4和流量计5，在第一闸阀2和第一闸板阀3之间的主管1上连通有分流管6，在顺着流体走向的分流管6上依次串接有第二闸板阀7、节流阀8和第三闸阀9，节流阀8的信号输出端与角位移传感器10的信号输入端连通。角位移传感器10采集节流阀8的面积开度数值，本装置通过在主管1上增设分流管6，在分流管6上增设节流阀8，通过计算节流阀8面积开度与立管过流面积之间的比值，实现节流阀8的缓慢开启或关闭，直至节流阀8完全打开或关闭，再关闭或打开第一闸板阀3，当分流管6畅通时，由钻井泵出来的钻井液进入主管1后，一部分进入分流管6排出，若是节流阀8全开，第一闸板阀3全关的情况下，由钻井泵出来的钻井液进入主管1后，全部进入分流管6排出，这样便能够在控压钻井中做到进入井筒排量逐渐增加/减少,以便分流管6有足够的时间来补偿因停/开泵造成的井底压力变化，这样，即使停泵或开泵，也能够有效避免钻井泵的泵冲数突然增大或降低，有效避免井口环空循环压耗波动过大进而造成井底压力波动，保证井底压力在机械泵停/开泵过程中保持稳定。
实施例2，作为实施例1的优化，如附图1所示，在第一闸阀2之前的主管1与流量计5之后的主管1之间连通有旁通管11，在旁通管11上串接有第四闸阀12。设置旁通管11的目的在于，当本发明的精细控压钻井立管流量分流控制装置中的主管1管汇和分流管6管汇发生故障时，可以关闭第一闸阀2、第一闸板阀3、第二闸阀4、第二闸板阀7和第三闸阀9，打开第四闸阀12，由钻井泵出来的钻井液进入主管1后，经过旁通管11再经主管1进入钻杆，这样便能够对主管1管汇和分流管6管汇进行检修排除故障。
实施例3，作为实施例1和实施例2的优化，如附图1所示，在顺着流体走向的第四闸阀12之后的旁通管11上连通有泄压管13，在泄压管13上串接有第五闸阀14。泄压管13方便停泵后，由泄压管13排出管汇中聚集的压力，避免管汇憋压，保证生产安全运行。
实施例4，如附图1所示，该使用实施例3所述的精细控压钻井立管流量分流控制装置实现的精细控压钻井立管分流回压补偿方法，还包括控制模块，角位移传感器10的信号输出端与控制模块中的角位移传感器10的信号输入端连通，节流阀8的信号输入端与控制模块中的节流阀8信号输出端连通，以下为分别为开泵过程、钻井过程和停泵过程的操作方法：
开泵过程中，首先，节流阀8处于全开、第一闸阀2、第二闸板阀7和第三闸阀9为全开，第一闸板阀3、第二闸阀4、第四闸阀12、第五闸阀14为全关，先打开第一闸板阀3和第二闸阀4，角位移传感器10实时采集节流阀8的面积开度，并将数据传输给控制模块，控制模块将角位移传感器10采集到的节流阀8的面积开度与立管过流面积进行运算分析，得出节流阀8面积开度与立管过流面积之间的比值，控制模块向节流阀8发出开关节流阀8的指令并向节流阀8输出电控信号，缓慢关闭节流阀8，控制节流阀8开启度，逐步减小节流阀8的面积开度与立管过流面积的比值，直至完全关闭节流阀8后关闭第三闸阀9，实现钻井泵缓慢开泵；
钻进过程中，保持第一闸阀2、第一闸板阀3和第二闸阀4为全开，保持节流阀8、第二闸板阀7、第三闸阀9、第四闸阀12和第五闸阀14为全关，钻井液从钻井泵出来进入主管1，钻井液由主管1进入钻杆；
停泵过程中，先打开第二闸板阀7和第三闸阀9，角位移传感器10实时采集节流阀8的面积开度，并将数据传输给控制模块，控制模块将角位移传感器10采集到的节流阀8的面积开度与立管过流面积进行运算分析，得出节流阀8面积开度与立管过流面积之间的比值，控制模块向节流阀8发出开关节流阀8的指令并向节流阀8输出电控信号，缓慢打开节流阀8，控制节流阀8开启度，逐渐增大节流阀8的面积开度与立管过流面积的比值，直至完全打开节流阀8后关闭第一闸板阀3，钻井液从钻井泵出来进入主管1，然后经分流管6排出，实现钻井泵缓慢停泵。
本发明的精细控压钻井立管分流回压补偿方法能够在控压钻井中做到进入井筒排量逐渐增加/减少,以便分流管6有足够的时间来补偿因停/开泵造成的井底压力变化，这样，即使停泵或开泵，也能够有效避免钻井泵的泵冲数突然增大或降低，使得钻井泵在控压钻井中排量阶梯式输出，有效避免井口环空循环压耗波动过大进而造成井底压力波动，保证井底压力在机械泵停/开泵过程中保持稳定。
实施例5，作为实施例4的优化，如附图1所示，旁通调试过程中，打开第四闸阀12，关闭第一闸阀2、第一闸板阀3、第二闸阀4、第二闸板阀7、第三闸阀9和第五闸阀14，钻井液从钻井泵出来进入主管1然后进入旁通管11，由旁通管11再经主管1进入钻杆。当主管1管汇和分流管6管汇发生故障时，可以关闭第一闸阀2、第一闸板阀3、第二闸阀4、第二闸板阀7和第三闸阀9，打开第四闸阀12，由钻井泵出来的钻井液进入主管1后，经过旁通管11再经主管1进入钻杆，这样便能够对主管1管汇和分流管6管汇进行检修排除故障。
实施例6，作为实施例4和实施例5的优化，如附图1所示，节流阀8的面积开度控制精度为±1%。本实施例能够保证节流阀8的面积开度精确控制，避免面积开度波动大，进而影响井底压力。
以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。