本发明涉及控压钻井技术领域，具体说涉及一种高压盐水层精细控压排水系统及控压排水方法。
背景技术
西部地区盐膏层埋藏深且巨厚，盐膏层间发育超高压盐水层和弱抗张性的低压薄砂泥岩，造成安全钻井压力窗口窄，井漏、溢流等复杂情况频发，严重影响钻井生产。
由于套管层数受井身结构限制，无法将同一裸眼段存在的多套压力系统(即高压盐水层和低压漏失层)隔离开；对于低压漏失层，当前技术很难将地层承压能力提高到满足压稳高压水层的要求，这就造成该类地层安全钻井压力窗口窄、无窗口、甚至负窗口，常规钻井技术难以正常安全钻进，钻井施工过程中经常出现井漏、溢流、反复承压堵漏、卡钻和套管挤毁等恶性循环状况，严重影响钻井的安全性和建井周期。
目前，钻遇高压盐水层处置工艺主要有：提高密度压井+堵漏处置工艺、常规控压放水工艺技术。常规控压放水工艺技术取得一定成效，但存在以下问题：
(1)油基泥浆污染严重、效率低，后期处理费用高；
(2)饱和或过饱和盐水在循环上移过程中，由于压力、温度降低造成盐析现象严重，易形成近地面或地面通道堵塞而造成井下复杂和井控风险；
(3)由于两相流排放，不能精确计算排水量与释放地层压力系数变化的关系；
(4)不能为后续井排水的精准控制提供可靠的依据。
因此，如何解决上述问题，是本发明人潜心研究的课题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种高压盐水层精细控压排水系统及控压排水方法，其可以持续、可控、安全地排放地层盐水。
为了实现上述方案，本发明提供一种高压盐水层精细控压排水系统，其中包括：
高压盐水排放装置：包括下入高压盐水层上部的套管、下入套管内的高压盐水层顶部的钻杆，所述钻杆上带有封隔器，并安装有节流阀，所述钻杆位于钻井平台上，其通过连续油管放喷盒与高压出口管线连接，并通过中压出口管线与精细控压节流撬与液气分离器连接；
防高压盐水结构装置：包括下入钻杆内的连续油管，所述连续油管通过连续油管车、注入头和防喷器与泥浆罐及抑盐剂罐连接；
地面控压节流装置：包括计算机控制系统及精细控压节流橇，所述精细控压节流橇将采集的压力、流量数据通过plc系统传输给计算机控制系统，所述计算机控制系统根据采集的数据控制地面压力，所述精细控压节流橇安装于所述中压出口管线上；
地层压力测量装置：包括井队节流橇，所述井队节流橇通过井队节流管线与所述液气分离器连接。
本发明高压盐水层精细控压排水系统，其中所述钻杆位于钻井平台上的一端安装连续油管防喷器，所述连续油管防喷器的上端安装所述油管防喷盒，所述连续油管通过油管防喷盒及连续油管防喷器后下入钻杆内，所述连续油管防喷器与所述高压出口管线连接。
本发明高压盐水层精细控压排水系统，其中所述高压出口管线与中压出口管线、低压出口管线依次连接，所述高压出口管线、中压出口管线和低压出口管线上分别安装有高压出口传感器、中压出口传感器和低压出口传感器。
本发明高压盐水层精细控压排水系统，其中还包括井下分隔装置，所述井下分隔装置包括安装于钻杆上端的钻杆悬挂，所述钻杆通过钻杆悬挂放置于钻井平台上，所述钻杆上位于钻井平台的下方由上向下安装有旋转控制头、环形防喷器及闸板防喷器。
本发明高压盐水层精细控压排水系统，其中所述液气分离器的进气、液口通过管线与井队节流橇连接，所述液气分离器的出气口通过管线与燃烧火炬连接，所述液气分离器的出液口和排污口与泥浆返浆槽连接，所述泥浆返浆槽与泥浆罐和盐水罐连接。
本发明高压盐水层精细控压排水系统，其中所述连续油管车与泵车的进口端连接，所述连续油管安装于连续油管车上，所述泵车的出口端与所述抑盐剂罐和泥浆罐连接，所述泵车上设置有泵冲传感器和泵车压力传感器。
本发明高压盐水层精细控压排水系统，其中所述精细控压节流撬包括安装于所述低压出口管线上的节流阀和质量流量计，位于所述节流阀前、后的管线上分别安装有阀前压力传感器和阀后压力传感器，所述质量流量计、阀前压力传感器和阀后压力传感器分别与所述plc系统连接。
本发明高压盐水层精细控压排水系统，其中所述计算机控制系统通过传输线与所述plc系统连接。
一种高压盐水层精细控压排水方法，其中包括如下步骤：
(1)压稳高压盐水层，将高压盐水层精细控压排水系统安装就位；
(2)通过泵车泵入抑盐剂替出钻具上部的部分泥浆，降低钻具内液柱压力，形成井筒高压盐水层欠平衡，以便高压盐水进入井筒至钻具内；
(3)平稳适当调节井口压力，控制高压盐水层出水流量；
(4)当泥浆全部替出井筒后，关井，测试并记录平衡地层压力，计算初始地层压力；
(5)缓慢开井，然后再开泵车，利用精细控压节流撬控制高压盐水层出水流量平稳；
(6)盐水排放期间，保持注入泵速不变，密切关注地面各压力、出口流量、节流阀开度的变化；
(7)在一切工况正常的情况下，根据设计要求排放出盐水体积设计量；或在一切工况正常的情况下，根据设计要求通过排盐水降低盐膏层压力值；
(8)当满足设计要求时，进行钻具内压井：首先采用连续油管泵入与井浆密度一致的泥浆，同时调整井口压力，保持进出口流量一致，直到出入口泥浆密度相同；之后关井，从连续油管与钻杆之间的环空泵入泥浆，将连续油管以下的盐水挤入地层。
本发明高压盐水层精细控压排水方法，其中所述步骤(1)中所述的高压盐水层精细控压排水系统具体的安装步骤包括以下：
a、压稳高压盐水层，将带有分隔器及多级节流阀的钻杆下入套管内高压盐水层上部，将钻杆悬挂安装于钻杆的上端，且使钻杆悬挂座于钻井平台上；
b、在钻杆的上端安装连续油管防喷器、连续油管防喷盒、连续油管注入头，在连续油管注入头上下入连续油管，使连续油管的下端下入钻杆的内腔下部，距离多级节流阀的最上面为10～15m；
c、连接抑盐剂罐、第二泥浆罐、动力机构及连续油管车；
d、连接连续油管防喷盒、高压出口管线、井队节流管线、中压出口管线、精细控压节流撬、低压出口管线，然后分两路，一路到泥浆返浆槽、第一泥浆罐和盐水罐；另一路到液气分离器、第一泥浆罐和盐水罐、分离气体至燃烧火炬；
e、将plc系统与泵冲传感器、泵车压力传感器、高压出口传感器、阀前压力传感器、阀后压力传感器、质量流量计及低压出口传感器连接；
f、通过数据线将plc系统与计算机控制系统连接。
采用上述方案后，本发明高压盐水层精细控压排水系统及控压排水方法具有以下有益效果：
(1)整个精细控压排水过程中，工程参数以数据和图形显示时时记录、监控，有利于判断井下情况和及时处理，避免井下复杂和井控风险；
(2)采取井下多级节流，降低井口压力控压值，减少了井口风险；
(3)通过防盐水结晶技术，预防盐析现象造成的近地面或地面通道堵塞；
(4)有效降低泥浆污染，减少泥浆及泥浆后续处理成本；
(5)可安全地持续排放、效率高。
附图说明
图1为本发明高压盐水层精细控压排水系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明高压盐水层精细控压排水系统，其中包括：
高压盐水排放装置：包括下入高压盐水层1上部的套管2、下入套管2内的与高压盐水层1顶部的钻杆3，钻杆3上安装有多级节流阀4，钻杆3与套管2之间安装分隔器5。钻杆3位于钻井平台6上的一端安装有连续油管防喷器7，连续油管防喷器7的上端安装连续油管防喷盒8，连续油管防喷盒8上安装有连接油管注入头40，钻杆3通过连续油管防喷盒8与高压出口管线10连接，并通过中压出口管线11与精细控压节流撬27及液气分离器16连接。高压出口管线10与中压出口管线11及低压出口管线12依次连接，高压出口管线10、低压出口管线12上分别安装有高压出口传感器13和低压出口传感器14，高压出口传感器13通过管线与套管2连接。高压出口管线10与连续油管防喷盒8、套管2连接。液气分离器16的进气、液口通过管线与井队节流橇17连接，液气分离器16的出气口通过管线与燃烧火炬18连接，液气分离器16的出液口和排污口与泥浆返浆槽15连接，泥浆返浆槽15与第一泥浆罐19和盐水罐20连接；
防高压盐水结构装置：包括连续油管9，连续油管9穿过连续油管注入头40、连续油管防喷盒8及连续油管防喷器7后下入钻杆3内，连续油管9通过连续油管车24、注入头40和连续油管防喷器7与第二泥浆罐21及抑盐剂罐22连接。连续油管车24与泵车23的进口端连接，连续油管车24上安装连续油管7，泵车23的出口端与抑盐剂罐22和第二泥浆罐21连接，泵车23上设置有泵冲传感器25和泵车压力传感器26；
地面控压节流装置：包括计算机控制系统33及精细控压节流橇27，精细控压节流撬27包括安装于低压出口管线12上的节流阀28和质量流量计29，位于节流阀28前、后的管线上分别安装有阀前压力传感器30和阀后压力传感器31，质量流量计29、阀前压力传感器30和阀后压力传感器31均与plc系统32连接，精细控压节流橇27将阀前压力传感器30和阀后压力传感器31采集的压力、质量流量计29采集的流量传输给plc系统32，plc系统32再将这些数据转换传输给计算机控制系统33，计算机控制系统33通过传输线34与plc系统32连接，计算机控制系统33根据采集的数据控制地面压力，精细控压节流橇27安装于中压出口管线11上；
地层压力测量装置：包括井队节流橇17，井队节流橇17通过井队节流管线35与液气分离器16的进气、液口连接；
井下分隔装置：包括安装于钻杆3上端的钻杆悬挂36，钻杆3通过钻杆悬挂36放置于钻井平台6上，钻杆3上位于钻井平台6的下方由上向下安装有旋转控制头37、环形防喷器38及闸板防喷器39。
本发明高压盐水层精细控压排水方法，包括如下步骤：
(1)压稳高压盐水层1，将高压盐水层精细控压排水系统安装就位：即将带有分隔器5及多级节流阀4的钻杆3下入套管2内高压盐水层1上部，将钻杆悬挂36安装于钻杆3的上端，且使钻杆悬挂36座于钻井平台6上；
(2)在钻杆3的上端安装连续油管防喷器7、连续油管防喷盒8、连续油管注入头40，在连续油管注入头40上下入连续油管9，使连续油管9的下端下入钻杆3的内腔下部，距离多级节流阀4的最上面为10～15m；
(3)连接抑盐剂罐22、第二泥浆罐21、泵车23及连续油管车24；
(4)连接连续油管防喷盒8、高压出口管线10、井队节流管线35、中压出口管线11、精细控压节流撬27、低压出口管线12，然后分两路，一路到泥浆返浆槽15、第一泥浆罐19和盐水罐20：另一路到液气分离器16、第一泥浆罐19和盐水罐20、分离气体至燃烧火炬18；
(5)将plc系统32与泵冲传感器25、泵车压力传感器26、高压出口传感器13、阀前压力传感器30、阀后压力传感器31、质量流量计29及低压出口传感器14连接；
(6)通过数据线34将plc系统32与计算机控制系统33连接；
(7)通过泵车23泵入抑盐剂替出钻具上部的部分泥浆，降低钻具内液柱压力，形成井筒高压盐水层欠平衡，以便高压盐水进入井筒至钻具内；
(8)平稳适当调节井口压力，控制高压盐水层1的出水流量；
(9)当泥浆全部替出井筒后，关井，测试并记录平衡地层压力，计算初始地层压力；
(10)缓慢开井，然后再开泵车23，利用精细控压节流撬27控制高压盐水层1的出水流量平稳；
(11)盐水排放期间，保持注入泵速不变，密切关注地面各压力、出口流量、节流阀开度的变化；
(12)在一切工况正常的情况下，根据设计要求排放出盐水体积设计量；或在一切工况正常的情况下，根据设计要求通过排盐水降低盐膏层压力值；
(13)当满足设计要求时，进行钻具内压井：首先采用连续油管9泵入与井浆密度一致的泥浆，同时调整井口压力，保持进出口流量一致，直到出入口泥浆密度相同；之后关井，从连续油管9与钻杆3之间的环空泵入泥浆，将连续油管9以下的盐水挤入地层；
(14)开井，溢流检查，符合起钻条件；
(15)起出连续油管9，拆卸连续油管注入头40、连续油管防喷盒8、连续油管防喷器7；
(16)连接钻杆3、折卸钻杆悬挂36、解封分隔器5；
(17)溢流检查、起钻、甩工具、拆卸精细控压设备；
(18)施工结束。
上面步骤(14)～(18)是排水完之后拆卸步骤。
本发明高压盐水层精细控压排水系统在整个精细控压排水过程中，工程参数以数据和图形显示时时记录、监控，有利于判断井下情况和及时处理，避免井下复杂和井控风险；通过采取井下多级节流，降低井口压力控压值，减少了井口风险；通过防盐水结晶技术，预防盐析现象造成的近地面或地面通道堵塞；有效降低泥浆污染，减少泥浆及泥浆后续处理成本；可安全地持续排放、效率高。
以上所述实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。