控压钻井用机械泵辅助停开泵装置及控压钻井装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及石油钻井【技术领域】，是一种控压钻井用机械泵辅助停开泵装置及控压钻井装置，控压钻井用机械泵辅助停开泵装置包括三通阀、自动节流阀、第一闸板阀、出口短节、第二闸板阀，三通阀的第一接口与自动节流阀的进液口连通，自动节流阀的出液口与第一闸板阀的进液口连通，第一闸板阀的出液口与出口短节的进液口连通；三通阀的第二接口与第二闸板阀的进液口连通。本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其通过自动节流阀控制钻井液的流量，使得机械泵可以缓慢停 / 开泵，以便控压系统有足够的时间将环空循环压耗完全补充，实现了井底压力在机械泵停 / 开泵过程中的稳定，提高了钻井作业的安全性和可靠性。
【专利说明】控压钻井用机械泵辅助停开泵装置及控压钻井装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及石油钻井【技术领域】，是一种控压钻井用机械泵辅助停开泵装置及控压钻井装置。
【背景技术】
[0002]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，现有技术引入MPD (Managed Pressure Drilling，控压钻井)技术，其主要技术特点和核心的技术目标是:将工具与工艺相结合，通过预先控制环空压力剖面，减少窄密度窗口钻井相关的风险和投资；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；快速应对、处理观察到的压力变化，能够动态控制环空压力，更经济地完成钻井作业；可用于避免地层流体侵入，操作(包括用适当的工艺)发生的任何流动都是安全的。
[0003]控压钻井过程中，井底压力表达式为:
[0004]Ph=Pm+Pa+Pc
[0005]其中，Ph为井底压力，Pm为环空液柱压力，Pa为环空井底压耗，Pc为井口套压。
[0006]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的井口套压值。
[0007]一般机械泵停泵过程为直接将泵冲数降为零，导致环空循环压耗很短时间降低至零，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。
【发明内容】
[0008]本实用新型提供了一种控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有控压钻井过程中存在的机械泵停泵过程为直接将泵冲数降为零，导致环空循环压耗很短时间降低为零，从而造成井底压力波动，开泵过程也将造成井底压力波动，存在安全隐患的问题。
[0009]本实用新型的第一种技术方案是通过以下措施来实现的:一种控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，包括三通阀、自动节流阀、第一闸板阀、出口短节、第二闸板阀，三通阀的第一接口与自动节流阀的进液口连通，自动节流阀的出液口与第一闸板阀的进液口连通，第一闸板阀的出液口与出口短节的进液口连通；三通阀的第二接口与第二闸板阀的进液口连通。
[0010]下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进:
[0011]上述控压钻井用机械泵辅助停开泵装置还包括压力传感器，压力传感器固定安装在二通阀上。
[0012]上述控压钻井用机械泵辅助停开泵装置还包括角位移传感器，角位移传感器固定安装在自动节流阀上。
[0013]上述控压钻井用机械泵辅助停开泵装置还包括撬体，三通阀、自动节流阀、第一闸板阀、出口短节和第二闸板阀固定安装在撬体上。
[0014]上述三通阀的第一接口与自动节流阀的进液口之间通过法兰连接，三通阀的第二接口与第二闸板阀的进液口之间通过法兰连接。
[0015]上述第一闸板阀、第二闸板阀为手动闸板阀。
[0016]本实用新型的第二种技术方案是通过以下措施来实现的:一种控压钻井装置，包括上述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，还包括钻井用机械泵、钻井用水龙带和泥浆循环系统，三通阀的第三接口与钻井用机械泵连接，第二闸板阀的出液口与钻井用水龙带连接，出口短节的出液口与泥浆循环系统连接。
[0017]本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，其通过自动节流阀控制钻井液的流量，使得机械泵可以缓慢停/开泵，以便控压系统有足够的时间将环空循环压耗完全补充，实现了井底压力在机械泵停/开泵过程中的稳定，本实用新型可远程控制，自动化程度高，控制精度高，大大提高了钻井作业的安全性和可靠性，具有安全、省力、简便、高效的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]附图1为本实用新型第一实施例的主视结构示意图。
[0019]附图中的编码分别为为三通阀，11为第一接口，12为第二接口，13为第三接口，
2为自动节流阀，3为第一闸板阀，4为出口短节，5为第二闸板阀，6为压力传感器，7为角位移传感器，8为撬体。
【具体实施方式】
[0020]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。
[0021]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的布图方向来确定的。
[0022]下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述:
[0023]实施例一:如附图1所示，该控压钻井用机械泵辅助停开泵装置包括三通阀1、自动节流阀2、第一闸板阀3、出口短节4、第二闸板阀5，三通阀I的第一接口 11与自动节流阀2的进液口连通，自动节流阀2的出液口与第一闸板阀3的进液口连通，第一闸板阀3的出液口与出口短节4的进液口连通；三通阀I的第二接口 12与第二闸板阀5的进液口连通。在使用过程中，首先，将三通阀I的第三接口 13与钻井用机械泵连接，将第二闸板阀5的出液口与钻井用水龙带连接，出口短节4的出液口与泥浆循环系统连接。开泵时，泥浆经过三通阀1、第二闸板阀5、钻井用水龙带进入钻杆中，自动节流阀2的开度自动调大，分流一部分泥浆，降低泥浆的压力，实现钻井用机械泵的缓慢开泵，保持井底压力的稳定，防止开泵过程中出现井漏的现象，分流出来的泥浆依次经过第一闸板阀3、出口短节4进入泥浆循环系统；停泵时，自动节流阀2的开度自动调小，实现钻井用机械泵的缓慢停泵，保持井底压力的稳定，防止开泵过程中出现井喷的现象。本实用新型通过自动节流阀2控制钻井液的流量，使得机械泵可以缓慢停/开泵，以便控压系统有足够的时间将环空循环压耗完全补充，实现了井底压力在机械泵停/开泵过程中的稳定，本实用新型可远程控制，自动化程度高，控制精度高，大大提高了钻井作业的安全性和可靠性。
[0024]可根据实际需要，对上述控压钻井用机械泵辅助停开泵装置作进一步优化或/和改进:
[0025]如附图1所示，上述控压钻井用机械泵辅助停开泵装置还包括压力传感器6，压力传感器6固定安装在三通阀I上。这样，压力传感器6可以采集三通阀I内的压力，并将采集到的三通阀I内的压力发送给控制器，当钻井用机械泵开泵时，三通阀I内的压力高于设定值时，控制器可以向自动节流阀2发送指令，调大自动节流阀2的开度，防止钻井液压力过大出现井漏现象；当钻井用机械泵停泵时，三通阀I内的压力低于设定值，控制器可以向自动节流阀2发送指令，调小自动节流阀2的开度，防止钻井液压力过低出现井喷现象，自动化程度高，控制精度高，提高了钻井作业的安全性。
[0026]如附图1所示，上述控压钻井用机械泵辅助停开泵装置还包括角位移传感器7，角位移传感器7固定安装在自动节流阀2上。这样，角位移传感器7可以采集自动节流阀2的开度变化，并将采集到的自动节流阀2的开度变化发送给电脑终端进行数据读取，为数据分析提供数据支持，测量精度更高。
[0027]如附图1所示，上述控压钻井用机械泵辅助停开泵装置还包括撬体8，三通阀1、自动节流阀2、第一闸板阀3、出口短节4和第二闸板阀5固定安装在撬体8上。这样，有利于该控压钻井用机械泵辅助停开泵装置的搬动和运输，提高搬运效率，同时更加有利于三通阀1、自动节流阀2、第一闸板阀3、出口短节4和第二闸板阀5的布局安装，提高整体稳定性和可靠性。
[0028]如附图1所示，上述三通阀I的第一接口 11与自动节流阀2的进液口之间通过法兰连接，三通阀I的第二接口 12与第二闸板阀5的进液口之间通过法兰连接。这样，三通阀I的第一接口 11与自动节流阀2的进液口之间连接更加牢固，密封性好；三通阀I的第二接口 12与第二闸板阀5的进液口之间的连接更加牢固，密封性更好。
[0029]如附图1所示，上述第一闸板阀3、第二闸板阀为手动闸板阀。这样，成本低，操作更加灵活。
[0030]实施例二:该控压钻井装置包括实施例一所述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，还包括钻井用机械泵、钻井用水龙带和泥浆循环系统，三通阀I的第三接口 13与钻井用机械泵连接，第二闸板阀5的出液口与钻井用水龙带连接，出口短节4的出液口与泥浆循环系统连接。开泵时，泥浆经过三通阀1、第二闸板阀5、钻井用水龙带进入钻杆中，自动节流阀2的开度自动调大，分流一部分泥浆，降低泥浆的压力，实现钻井用机械泵的缓慢开泵，保持井底压力的稳定，防止开泵过程中出现井漏的现象，分流出来的泥浆依次经过第一闸板阀3、出口短节4进入泥浆循环系统；停泵时，自动节流阀2的开度自动调小，实现钻井用机械泵的缓慢停泵，保持井底压力的稳定，防止开泵过程中出现井喷的现象；通过自动节流阀2控制钻井液的流量，使得机械泵可以缓慢停/开泵，以便控压系统有足够的时间将环空循环压耗完全补充，实现了井底压力在机械泵停/开泵过程中的稳定，可远程控制，自动化程度高，控制精度高，大大提高了钻井作业的安全性和可靠性。
[0031]以上技术特征构成了本实用新型的实施例，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。
【权利要求】
1.一种控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，其特征在于包括三通阀、自动节流阀、第一闸板阀、出口短节、第二闸板阀，三通阀的第一接口与自动节流阀的进液口连通，自动节流阀的出液口与第一闸板阀的进液口连通，第一闸板阀的出液口与出口短节的进液口连通；三通阀的第二接口与第二闸板阀的进液口连通。
2.根据权利要求1所述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，其特征在于还包括压力传感器，压力传感器固定安装在三通阀上。
3.根据权利要求1或2所述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，其特征在于还包括角位移传感器，角位移传感器固定安装在自动节流阀上。
4.根据权利要求1或2所述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，其特征在于还包括撬体，三通阀、自动节流阀、第一闸板阀、出口短节和第二闸板阀固定安装在撬体上。
5.根据权利要求3所述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，其特征在于还包括撬体，三通阀、自动节流阀、第一闸板阀、出口短节和第二闸板阀固定安装在撬体上。
6.根据权利要求1或2所述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，其特征在于第一闸板阀、第二闸板阀为手动闸板阀。
7.根据权利要求3所述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，其特征在于第一闸板阀、第二闸板阀为手动闸板阀。
8.根据权利要求4所述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，其特征在于第一闸板阀、第二闸板阀为手动闸板阀。
9.根据权利要求5所述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，其特征在于第一闸板阀、第二闸板阀为手动闸板阀。
10.一种控压钻井装置，其特征在于包括如权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9所述的控压钻井用机械泵辅助停开泵装置，还包括钻井用机械泵、钻井用水龙带和泥浆循环系统，三通阀的第三接口与钻井用机械泵连接，第二闸板阀的出液口与钻井用水龙带连接，出口短节的出液口与泥浆循环系统连接。
【文档编号】E21B44/00GK204225808SQ201420625220
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】伊明, 兰作军, 张伟, 杨兆亮, 陆忠梅 申请人:中国石油集团西部钻探工程有限公司