本实用新型涉及油气田欠平衡钻井技术领域，是一种全过程欠平衡钻井控压装置。
背景技术：
进入二十一世纪以后，欠平衡钻井技术迅速发展，但就目前的欠平衡钻井工艺而言，最常见的仍然是单纯的欠平衡钻进，它不能实现钻井施工全过程保护油气层的目的，主要体现在起下钻操作不完善上；为避免发生溢流、井喷等复杂或事故，起钻前需向井筒内注入重浆平衡地层压力，注重浆作业过程及注入后，裸眼油气层处于过平衡状态，从而丧失欠平衡钻进阶段保护油气层的成果。
欠平衡钻井工艺实施过程即钻进、起下钻作业中，始终保持井内相对稳定的欠平衡状态，对储层保护和钻井安全至关重要；通常情况下，我们将钻进、起下钻作业过程均保持井底压力小于地层压力的钻井作业方式，称之为全过程欠平衡钻井。目前，石油钻井领域实现全过程欠平衡钻井的方法有两种：一种是使用不压井起下钻装置（Snubbing Unit，专利号02133948.1），第二种是使用井下套管阀（Down-Hole Deployment Valve，专利号200610005543.8）。使用井下套管阀实现全过程欠平衡钻井的方法简述如下：起钻过程井口带压，钻头处于井下套管阀之下时，配合使用旋转控制头、专用节流管汇在井口施回压，实现对井筒压力的动态控制；钻头起至井下套管阀以上时，通过地面控制装置关闭井下套管阀封隔井筒，此时井口不带压，可拆卸旋转控制头后实施常规提钻作业。下钻钻头接近井下套管阀时,座封井口旋转控制头接方钻杆,小排量开泵憋压辅助打开井下套管阀开井，开井后卸掉方钻杆实施下钻作业；下钻过程配合使用旋转控制头、专用节流管汇在井口施回压实现对井筒压力的动态控制。
由上述可知，使用井下套管阀实现全过程欠平衡钻井的方法存在如下两点缺陷：一是缺乏起钻作业过程对井筒静液柱压力的连续补偿或控制。如在天然气储层中实施起钻作业，气体侵入井筒后膨胀、滑脱上升，易导致灌浆量小于起出钻具体积，为了控制合理的井底欠压值，起钻井口回压控制值将不断提高；同时上升的天然气容易在井口形成圈闭压力，导致井口超压危及钻井安全或使井底丧失欠平衡状态。二是带压下钻需接方钻杆开泵辅助打开井下套管阀，操作程序繁琐。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种全过程欠平衡钻井控压装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有欠平衡钻井作业的起钻过程中缺乏对井筒静液柱压力的连续补偿和控制的问题，更有效解决了现有带压下钻需使用方钻杆开泵来辅助打开井下套管阀，其操作程序繁琐复杂的问题。
本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种全过程欠平衡钻井控压装置，包括井口防喷器组、旋转控制头、井下套管阀、套管柱、钻井液循环处理装置、专用节流管汇、钻井泵组、具有检测注入压力和流量的钻井液连续灌注装置以及能开关井下套管阀的地面控制装置，井下套管阀固定安装在上层的套管柱上，地面控制装置的出口与井下套管阀之间通过管线连接在一起，在井下套管阀上方的套管柱顶部自上而下依序固定安装有旋转控制头和井口防喷器组，钻井液连续灌注装置的出口与旋转控制头的灌浆口通过管线一固定连接在一起，钻井液连续灌注装置的入口与钻井液循环处理装置的出口通过管线二连接在一起，在管线一上固定安装有单流阀和开关阀，在管线二与钻井泵组的进口之间固定连接有管线三，在钻井泵组的出口与旋转控制头的顶部进口之间固定连接有管线四，在旋转控制头的旁通法兰与专用节流管汇之间通过管线五固定连接在一起，在专用节流管汇上固定安装有排气管线，在排气管线上固定安装有液气分离器，液气分离器与钻井液循环处理装置通过管线六固定安装在一起。
下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：
上述钻井液循环处理装置可包括缓冲罐和至少一个循环罐，在管线六的出口上固定连接有缓冲罐，缓冲罐与循环罐通过管线七固定连接在一起，循环罐与管线二固定连接在一起；所述的缓冲罐内设有振动筛和除气器，相邻的两个循环罐之间相连通且每个循环罐内均固定安装有除砂器。
上述钻井液连续灌注装置可包括钻井液灌注泵、第一压力表和流量监测计，管线二的出口与钻井液灌注泵的进口相连通，钻井灌注泵的出口与管线一的进口相连通，第一压力表和流量监测计均固定安装在钻井液灌注泵的出口处。
上述还可包括压井管汇和节流管汇和至少一个重浆罐，重浆罐的出口与钻井泵组之间固定连接有管线八，在压井管汇的入口与管线四之间固定连接有管线九，压井管汇的出口固定连接在井下套管阀上部的套管柱上，节流管汇的入口通过管线十与井下套管阀上部的套管柱固定连接，节流管汇的出口固定连接有放喷管线，防喷管线上固定连接有回浆管线，回浆管线的出口与缓冲罐固定连接。
上述管线五可为高压水龙带；或/和，节流管汇与专用节流管汇之间可固定连接有高压水龙带。
上述地面控制装置可为手动打压泵，手动打压泵的出口与井下套管阀入口之间固定连接有管线十一和管线十二。
本实用新型通过调节专用节流管汇节流阀的开启度，在井口施加合理的回压，实现动态控制井底压力，从而实现连续的欠平衡钻井作业。通过地面钻井液连续灌注装置、专用节流管汇、旋转控制头和井下套管阀的配合操作，实时补偿井筒静液柱压力和调节井口回压值，达到动态控制井筒压力的目的，使井底始终处于可控的欠平衡状态，从而有效控制起下钻过程中地层流体侵入井筒的量，有利于保护油气田储层并有效保障了钻井作业的安全性。本实用新型地面设备结构简单，操作简便，可广泛的应用于全过程欠平衡钻井作业中。
附图说明
附图1为本实用新型实施例1的连接示意图。
附图中的编码分别为：1为井口防喷器组，2为旋转控制头，3为井下套管阀，4为重浆罐，5为循环罐，6为专用节流管汇，7为钻井泵组，8为管线一，9为压井管汇，10为第一压力表，11为流量监测计，12为钻井液灌注泵，13为旁通法兰，14为高压水龙带，15为节流管汇，16为套管柱，17为防喷管线，18为第二压力表，19为节流阀，20为液气分离器，21为排气管线，22为管线二，23为缓冲罐，24为振动筛，25为除气器，26为除砂器，27为手动打压泵，28为管线十一，29为管线十二，30为开关阀，31为单流阀，32为管线三，33为管线四，34为管线五，35为管线六，36为管线七，37为管线八，38为管线九，39为管线十,40为回浆管线。
具体实施方式
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。
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。
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：
实施例1：如附图1所示，该全过程欠平衡钻井控压装置包括井口防喷器组1、旋转控制头2、井下套管阀3、套管柱16、钻井液循环处理装置、专用节流管汇6、钻井泵组7、具有检测注入压力和流量的钻井液连续灌注装置以及能开关井下套管阀3的地面控制装置，井下套管阀3固定安装在上层的套管柱16上，地面控制装置的出口与井下套管阀3之间通过管线连接在一起，在井下套管阀3上方的套管柱16顶部自上而下依序固定安装有旋转控制头2和井口防喷器组1，钻井液连续灌注装置的出口与旋转控制头2的灌浆口通过管线一8固定连接在一起，钻井液连续灌注装置的入口与钻井液循环处理装置的出口通过管线二22连接在一起，在管线一8上固定安装有单流阀31和开关阀30，在管线二22与钻井泵组7的进口之间固定连接有管线三32，在钻井泵组7的出口与旋转控制头2的顶部进口之间固定连接有管线四33，在旋转控制头2的旁通法兰13与专用节流管汇6之间通过管线五34固定连接在一起，在专用节流管汇6上固定安装有排气管线21，在排气管线21上固定安装有液气分离器20，液气分离器20与钻井液循环处理装置通过管线六35固定安装在一起。
钻井液循环处理装置、钻井液连续灌注装置均为现有公知公用的技术。
在起下钻过程中，通过钻井液循环处理装置向井内注入钻井液，实时补偿井筒静柱压力，以保持井筒稳定的静液柱压力，调节专用节流管汇6上的节流阀19的开启度，控制进入井筒内的钻井液量以维持恒定的井口回压；由此可知，通过钻井液循环处理装置与节流管汇6的配合作用，能够实现动态控制井底压力，从而实现连续的欠平衡钻井作业。
地面控制装置用以开关井下套管阀3，相对于现有带压下钻需接方钻杆开泵辅助打开井下套管阀而言，通过地面控制装置开关井下套管阀3的操作程序更为简化。
这里，专用节流管汇6上的第二压力表18可以监测井口回压值，即起钻时记录井口回压的控制值，在下钻时可以通过调节节流阀19流量的大小使井口回压值与起钻时井口回压控制值相等，达到动态控制井筒压力的目的。在钻头钻进过程，通过调节专用节流管汇6上的节流阀19的开启度，在井口施加合理的回压，实现动态控制井底压力，从而实现连续的欠平衡钻井作业；在下钻过程中，当井下套管阀3带压时井内会存在圈闭压力，可通过调节专用节流管汇6上的节流阀19的开启度使其节流循环，释放圈闭压力，使井底在下钻过程中始终处于相对稳定的欠平衡状态。
可根据实际需要，对上述全过程欠平衡钻井控压装置作进一步优化或/和改进：
如附图1所示，钻井液循环处理装置包括缓冲罐23和至少一个循环罐5，在管线六35的出口上固定连接有缓冲罐23，缓冲罐23与循环罐5通过管线七36固定连接在一起，循环罐5与管线二22固定连接在一起；所述的缓冲罐23内设有振动筛24和除气器25，相邻的两个循环罐5之间相连通且每个循环罐5内均固定安装有除砂器26。缓冲罐23内安装振动筛24用于除去钻井液中的岩屑，除气器25主要用于进一步净化钻井液，使钻井液中分散的地层气体脱离出来。这里在循环罐5中安装除砂器26用于进一步除去钻井液中的岩屑。振动筛24、除气器25和除砂器26均为现有公知公用的设备。
如附图1所示，钻井液连续灌注装置包括钻井液灌注泵12、第一压力表10和流量监测计11，管线二22的出口与钻井液灌注泵12的进口相连通，钻井灌注泵12的出口与管线一8的进口相连通，第一压力表10和流量监测计11均固定安装在钻井液灌注泵12的出口处。这里，第一压力表10主要用于监测灌注钻井液的压力，当压力达到井口合理控制的回压值时，可关闭钻井液灌注泵12；当压力低于井口合理控制的回压值时，可开启钻井液灌注泵12，压力上升至井口控制回压值时再关闭钻井液灌注泵12。通过流量监测计11可以实时监测井筒钻井液的排替量。钻井液灌注泵12通过与旋转控制头2、井下套管阀3和专用节流管汇6的配合操作，实现带压起下钻和动态控制井筒压力，使井底始终处于可控的欠平衡状态，从而有效控制起下钻过程中地层流体流入井筒的流量，有利于保护储层和保障钻井安全且该装置具有压力过载时自动停泵泄压的功能。
如附图1所示，还包括压井管汇9和节流管汇15和至少一个重浆罐4，重浆罐4的出口与钻井泵组7之间固定连接有管线八37，在压井管汇9的入口与管线四33之间固定连接有管线九38，压井管汇9的出口固定连接在井下套管阀3上部的套管柱16上，节流管汇15的入口通过管线十39与井下套管阀3上部的套管柱16固定连接，节流管汇15的出口固定连接有放喷管线17，防喷管线17上固定连接有回浆管线40，回浆管线40的出口与缓冲罐23固定连接。这里，压井管汇9的作用是在压井时，其向井内强行灌注重泥浆，进行压井作业，通过专用节流管汇6来控制井口回压，从而实现安全压井作业；此时，钻井泵组7代替钻井液连续灌注装置实施压井作业。
如附图1所示，管线五34为高压水龙带；或/和，节流管汇15与专用节流管汇6之间固定连接有高压水龙带14。
如附图1所示，地面控制装置为手动打压泵27，手动打压泵27的出口与井下套管阀3入口之间固定连接有管线十一28和管线十二29。这里的井下套管阀3为现有公知技术，通过井下套管阀内部的相对滑动，能够分别连通管线十一28和管线十二29。手动打压泵27与井下套管阀3之间连通管线十一28时，能够打开井下套管阀3阀板，确保下钻时钻柱能够通过井下套管阀3持续下入至井底；手动打压泵27与井下套管阀3连通管线十二29时，能够实现关闭井下套管阀3阀板，封隔井筒。
如图1所示，上述实施例全过程欠平衡钻井控压装置的使用方法，包括以下步骤：
第一步，在全过程欠平衡钻井作业前，安装全过程欠平衡钻井控压装置；将井下套管阀3随上层套管柱16一起下至适当井深；
第二步，按照常规下钻，当钻头接近井下套管阀3时，井口座封旋转控制头2，打开专用节流管汇6上的节流阀31，查看第二压力表18的压力读数，确保此时井口回压等于带压起钻时井口回压，使井底在下钻过程中始终处于相对稳定的欠平衡状态；查看井下套管阀3的下端是否带压，当井下套管阀3下端没有带压时，则进入第三步；当井下套管阀3下端带压时，则进入第四步；
第三步，通过地面控制装置打开井下套管阀3，此时旋转控制头2的胶芯抱紧钻柱但井口不带压，全开专用节流管汇6上的节流阀31，实施正常下钻作业，同时通过流量监测计11实时监测井筒钻井液的排替量，之后进入第五步；
第四步，通过钻井液连续灌注装置向井筒注入钻井液憋压，辅助地面控制装置打开井下套管阀3；此时井口旋转控制头2的胶芯抱紧钻柱且井口带回压，若井口回压值大于带压起钻时控制回压值，即存在圈闭压力；通过调节专用节流管汇6上的节流阀31的开启度节流循环释放圈闭压力，节流循环返出的钻井液进入液气分离器20处理后经管线六35进入缓冲罐23，即进入钻井液循环处理装置；节流循环释放圈闭压力所需有效钻井液量通过钻井液连续灌注装置补充，直至井口回压稳定且与带压起钻控制回压值相等后方能恢复下钻作业；之后进入第五步；
第五步，当钻头位置下至井下套管阀3以下时，旋转控制头2的胶芯抱紧钻柱实施带压起钻；通过钻井液连续灌注装置向井内连续灌入钻井液，以保持井筒稳定的静液柱压力；实时调节专用节流管汇6上的节流阀31的开启度，控制进入井筒的钻井液量以维持恒定的井口回压；节流循环返出的钻井液进入液气分离器20处理后，经管线六进入钻井液循环处理装置；即起钻过程通过连续灌浆和实时调节井口回压的方式，实现井筒压力的连续控制，使井底在起钻过程中处于相对稳定的欠平衡状态；当钻头起至井下套管阀3以上时，进入第六步；
第六步，钻头起至井下套管阀3以上时，通过手动打压泵27关闭井下套管阀3，实现封隔井筒，此时井口不带压，可拆卸旋转控制头2实施常规起钻。
在起下钻过程中，通过钻井液循环处理装置向井内注入钻井液，实时补偿井筒静柱压力，以保持井筒稳定的静液柱压力，调节专用节流管汇6上的节流阀19的开启度，控制进入井筒内的钻井液量以维持恒定的井口回压；由此可知，通过钻井液循环处理装置与节流管汇6的配合作用，能够实现动态控制井底压力，从而实现连续的欠平衡钻井作业。
地面控制装置用于开关井下套管阀3，相对于现有带压下钻需接方钻杆开泵辅助打开井下套管阀而言，通过地面控制装置开关井下套管阀3的操作程序更为简化。
这里，上述专用节流管汇6上的第二压力表18可以监测井口回压值，即起钻时记录井口回压的控制值，在下钻时通过调节节流阀19流量的大小使井口回压值与起钻时井口回压控制值相等，达到动态控制井筒压力的目的。在钻头钻进过程，通过调节专用节流管汇6上的节流阀19的开启度，在井口施加合理的回压，实现动态控制井底压力，从而实现连续的欠平衡钻井作业；在下钻过程中，当井下套管阀3带压时井内会存在圈闭压力，可通过调节专用节流管汇6上的节流阀19的开启度使其节流循环，释放圈闭压力，使井底在下钻过程中始终处于相对稳定的欠平衡状态。
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。