分步启泵停泵的钻井液分流装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及油气钻井钻井液分流装置【技术领域】，是一种分步启泵停泵的钻井液分流装置；其包括旋转控制头、井筒钻具、控压钻井节流管汇、液气分离器、锥形沉淀罐、钻井液循环罐和钻井泵；旋转控制头的第一出液端和控压钻井节流管汇的第一进液端通过第一管线固定连接在一起，控压钻井节流管汇的出液端和液气分离器的进液端通过第二管线固定连接在一起。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过回压泵、控压钻井节流管汇和节流阀的配合使用，在启泵、停泵等工况条件下使钻井液流量达到设定要求，实现控压钻井的目的，具有安全可靠和控制方便的特点，方便了操作，提高了工作效率。
【专利说明】分步启泵停泵的钻井液分流装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油气钻井钻井液分流装置【技术领域】，是一种分步启泵停泵的钻井液分流装置。
【背景技术】
[0002]控制压力钻井技术(MPD:Managed Pressure Drilling),中文直译为:管理压力钻井，是用于精确控制整个井眼剖面压力的适宜钻井程序。Mro主要通过对井口回压、钻井液参数(密度、黏度、排量)、环空压耗等的综合控制，使整个井筒的压力维持在地层孔隙压力与破裂压力(漏失压力)之间，进行平衡或近平衡钻井，以解决常规钻井因压力梯度变化而导致井涌与漏失处理困难等问题，降低非生产时间和减少钻井风险。MPD特别适用于“喷漏同层”的窄密度窗口地层。在控压钻井启泵/停泵施工过程中，要求钻井泵能够按设定的泵冲数分步启泵/停泵，以实现进入井筒内的钻井液排量按设定的阶梯式量予以增加/减少，但钻机(尤其是机械钻机)启泵/停泵时的钻井液流量无法精确控制，不能满足控压钻井对钻井泵开停的要求。
【发明内容】
[0003]本实用新型提供了一种分步启泵停泵的钻井液分流装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决钻机启泵/停泵时的钻井液流量无法精确控制而不能满足控压钻井对钻井泵开停的要求的问题。
[0004]本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的:一种分步启泵停泵的钻井液分流装置，包括旋转控制头、井筒钻具、控压钻井节流管汇、液气分离器、锥形沉淀罐、钻井液循环罐和钻井泵；旋转控制头的第一出液端和控压钻井节流管汇的第一进液端通过第一管线固定连接在一起，控压钻井节流管汇的出液端和液气分离器的进液端通过第二管线固定连接在一起，液气分离器的出液端和锥形沉淀罐的进液端通过第三管线固定连接在一起，锥形沉淀罐的出液端和至少一个的钻井液循环罐的第一进液端通过第四管线固定连接在一起，钻井液循环罐的第一出液端和钻井泵的进液端通过第五管线固定连接在一起，钻井泵的出液端和井筒钻具的进液端通过第六管线固定连接在一起；在钻井液循环罐的第二进液端上固定连接有第七管线，第七管线和第六管线固定连接在一起，在靠近钻井液循环罐的第七管线上固定连接有节流阀；钻井液循环罐的第二出液端和控压钻井节流管汇的第二进液端通过第八管线固定连接在一起，在第八管线上固定安装有回压泵。
[0005]下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进:
[0006]上述在远离钻井液循环罐的第七管线上固定安装有闸板阀。
[0007]上述在节流阀和闸板阀之间的第七管线上固定安装有单流阀。
[0008]上述在液气分离器的外侧有井队节流管汇，旋转控制头的第二出液端和井队节流管汇的进液端通过第九高压管线固定连接在一起，在井队节流管汇的出液端上固定连接有第十高压管线，第十高压管线和第二管线固定连接在一起，在第九高压管线上固定安装有阀门，在第十高压管线上固定安装有阀门。
[0009]上述在液气分离器的出气端上固定连接有出气管。
[0010]上述在第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线和第八管线上分别固定安装有阀门。
[0011]本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，通过回压泵、控压钻井节流管汇和节流阀的配合使用，在启泵、停泵等工况条件下使钻井液流量达到设定要求，实现控压钻井的目的，具有安全可靠和控制方便的特点，方便了操作，提高了工作效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]附图1为本实用新型最佳实施例的工艺流程示意图。
[0013]附图中的编码分别为:1为旋转控制头，2为控压钻井节流管汇，3为液气分离器，4为锥形沉淀罐，5为钻井液循环罐，6为钻井泵，7为第一管线，8为第二管线，9为第三管线，10为第四管线，11为第五管线，12为第六管线，13为第七管线，14为节流阀，15为第八管线，16为回压泵，17为井队节流管汇，18为第九高压管线，19为第十高压管线，20为闸板阀，21为单流阀，22为出气管，23为阀门，24为井筒。
【具体实施方式】
[0014]本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0015]在本实用新型中，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:前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。
[0016]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述:
[0017]如附图1所示，该分步启泵停泵的钻井液分流装置包括旋转控制头1、井筒钻具、控压钻井节流管汇2、液气分离器3、锥形沉淀罐4、钻井液循环罐5和钻井泵6 ;旋转控制头I的第一出液端和控压钻井节流管汇2的第一进液端通过第一管线7固定连接在一起，控压钻井节流管汇2的出液端和液气分离器3的进液端通过第二管线8固定连接在一起，液气分离器3的出液端和锥形沉淀罐4的进液端通过第三管线9固定连接在一起，锥形沉淀罐4的出液端和至少一个的钻井液循环罐5的第一进液端通过第四管线10固定连接在一起，钻井液循环罐5的第一出液端和钻井泵6的进液端通过第五管线11固定连接在一起，钻井泵6的出液端和井筒钻具的进液端通过第六管线12固定连接在一起；在钻井液循环罐5的第二进液端上固定连接有第七管线13，第七管线13和第六管线12固定连接在一起，在靠近钻井液循环罐5的第七管线13上固定连接有节流阀14 ;钻井液循环罐5的第二出液端和控压钻井节流管汇2的第二进液端通过第八管线15固定连接在一起，在第八管线15上固定安装有回压泵16。这样，井筒环空返出的带有固体颗粒和气体的钻井液经旋转控制头I的第一出液端、第一管线7、控压钻井节流管汇2、第二管线8进入液气分离器3中，通过液气分离器3将钻井液中的气体和大部分固体颗粒分离出来，分离出来的大部分固体颗粒经液气分离器3的排污口排出，分离出来的气体经液气分离器3的出气端排出，经液气分离器3分离后的钻井液经第三管线9流入锥形沉淀罐4中，钻井液经锥形沉淀罐4将钻井液中细小的固体颗粒沉淀后经第四管线10、钻井液循环罐5、第五管线11，最后由钻井泵6通过第六管线12泵入井筒钻具内。井筒钻具安装在井筒24内。
[0018]可根据实际需要，对上述分步启泵停泵的钻井液分流装置作进一步优化或/和改进:
[0019]如附图1所示，在远离钻井液循环罐5的第七管线13上固定安装有闸板阀20。这样，安装闸板阀20便于更好的保护节流阀14，使节流阀14的使用寿命更长。
[0020]如附图1所示，在节流阀14和闸板阀20之间的第七管线13上固定安装有单流阀21。这样，单流阀21便于控制钻井液的流向。
[0021]如附图1所示，上述在液气分离器3的外侧有井队节流管汇17，旋转控制头I的第二出液端和井队节流管汇17的进液端通过第九高压管线18固定连接在一起，在井队节流管汇17的出液端上固定连接有第十高压管线19，第十高压管线19和第二管线8固定连接在一起，在第九高压管线18上固定安装有阀门23，在第十高压管线19上固定安装有阀门23。这样，井队节流管汇17便于应急时使用。
[0022]如附图1所示，在液气分离器3的出气端上固定连接有出气管22。这样，出气管22便于将液气分离器3中分离出来的气体通过出气管22排出。
[0023]如附图1所示，在第一管线7、第二管线8、第三管线9、第四管线10、第五管线11、第六管线12、和第八管线15上分别固定安装有阀门23 ;第一管线7、第二管线8、第三管线
9、第四管线10、第五管线U、第六管线12、第七管线13和第八管线15均为高压管线；使用时第九高压管线18和第十高压管线19上的阀门23处于关闭状态，第一管线7、第二管线
8、第三管线9、第四管线10、第五管线11、第六管线12和第八管线15上的阀门23均处于打开状态；本实用新型的承压级别为35MPa。
[0024]以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，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。
[0025]本实用新型的工艺步骤如下:
[0026]a.正常钻井或循环:
[0027]本实用新型正常钻井或循环时，第七管线13上的闸板阀20及节流阀14均处于关闭状态，井筒环空返出的钻井液流经旋转控制头I的第一出液端、第一管线7、控压钻井节流管汇2、第二管线8、液气分离器3、第三管线9、锥形沉淀罐4、第四管线10、钻井液循环罐
5、第五管线11，最后由钻井泵6通过第六管线12泵入井筒钻具内，井筒环空返出的钻井液再流经旋转控制头I的第一出液端通过第一管线7流入控压钻井节流管汇2，如此循环。
[0028].停泵:
[0029]控压钻井的目标是在整个钻井过程中始终保持井底压力稳定，在起钻、接单根工况下需进行停泵操作，现有装置钻机(尤其是机械钻机)停泵时不能精确控制流入井筒内的钻井液流量，使井底产生较大的压力波动，不能满足控压钻井要求；通过本实用新型可在整个钻井过程中始终保持井底压力稳定，本实用新型停泵作业具体操作如下:打开第七管线13上的闸板阀20，逐步开启第七管线13上的节流阀14，以分流进入井筒钻具内的钻井液，实现进入井筒钻具内的钻井液的流量按设定的阶梯式减小；待第七管线13上的节流阀14开启至一定程度，开启第八管线15上的回压泵16同时配合控压钻井节流管汇2的操作，进行回压控制，以达到井筒压力平衡，实现整个井筒内压力的平稳过渡；待过渡结束，关闭钻井泵6，最后关闭第七管线13上的闸板阀20，由控压钻井节流管汇2和回压泵16进行控制回压操作。
[0030].启泵:
[0031]现有装置启泵作业会造成压力波动，但通过本实用新型，可实现作用于井底压力的稳定；本实用新型启泵的具体操作如下:先将第七管线13上的闸板阀20和节流阀14完全打开，启动钻井泵6，使泵入井筒钻具内的钻井液全部经第七管线13分流至钻井液循环罐5内；然后逐步关小第七管线13上的节流阀14，以实现进入井筒钻具内的钻井液的流量按设定的阶梯式增加；关小第七管线13上的节流阀14的同时，配合控压钻井节流管汇2和回压泵16进行控制回压操作，保持井筒压力平衡，达到控压钻井的启泵要求，实现整个井筒内压力的平稳过渡；待启泵过程结束，第八管线15上的回压泵16关闭，转入步骤a，实施正常钻井或循环。
【权利要求】
1.一种分步启泵停泵的钻井液分流装置，其特征在于包括旋转控制头、井筒钻具、控压钻井节流管汇、液气分离器、锥形沉淀罐、钻井液循环罐和钻井泵；旋转控制头的第一出液端和控压钻井节流管汇的第一进液端通过第一管线固定连接在一起，控压钻井节流管汇的出液端和液气分离器的进液端通过第二管线固定连接在一起，液气分离器的出液端和锥形沉淀罐的进液端通过第三管线固定连接在一起，锥形沉淀罐的出液端和至少一个的钻井液循环罐的第一进液端通过第四管线固定连接在一起，钻井液循环罐的第一出液端和钻井泵的进液端通过第五管线固定连接在一起，钻井泵的出液端和井筒钻具的进液端通过第六管线固定连接在一起；在钻井液循环罐的第二进液端上固定连接有第七管线，第七管线和第六管线固定连接在一起，在靠近钻井液循环罐的第七管线上固定连接有节流阀；钻井液循环罐的第二出液端和控压钻井节流管汇的第二进液端通过第八管线固定连接在一起，在第八管线上固定安装有回压泵。
2.根据权利要求1所述的分步启泵停泵的钻井液分流装置，其特征在于远离钻井液循环罐的第七管线上固定安装有闸板阀。
3.根据权利要求2所述的分步启泵停泵的钻井液分流装置，其特征在于节流阀和闸板阀之间的第七管线上固定安装有单流阀。
4.根据权利要求1或2或3所述的分步启泵停泵的钻井液分流装置，其特征在于液气分离器的外侧有井队节流管汇，旋转控制头的第二出液端和井队节流管汇的进液端通过第九高压管线固定连接在一起，在井队节流管汇的出液端上固定连接有第十高压管线，第十高压管线和第二管线固定连接在一起，在第九高压管线上固定安装有阀门，在第十高压管线上固定安装有阀门。
5.根据权利要求1或2或3所述的分步启泵停泵的钻井液分流装置，其特征在于液气分离器的出气端上固定连接有出气管。
6.根据权利要求4所述的分步启泵停泵的钻井液分流装置，其特征在于液气分离器的出气端上固定连接有出气管。
7.根据权利要求1或2或3所述的分步启泵停泵的钻井液分流装置，其特征在于第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线和第八管线上分别固定安装有阀门。
8.根据权利要求6所述的分步启泵停泵的钻井液分流装置，其特征在于第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线和第八管线上分别固定安装有阀门。
9.根据权利要求1或2或3所述的分步启泵停泵的钻井液分流装置，其特征在于第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线、第七管线和第八管线均为高压管线。
10.根据权利要求6所述的分步启泵停泵的钻井液分流装置，其特征在于第一管线、第二管线、第三管线、第四管线、第五管线、第六管线、第七管线和第八管线均为高压管线。
【文档编号】E21B21/08GK203412535SQ201320463183
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年7月31日 优先权日:2013年7月31日
【发明者】伊明, 宋朝晖, 刘永伟, 兰作军, 杨兆亮 申请人:中国石油集团西部钻探工程有限公司