泥漿泵在控壓鉆井中排量階梯式輸出裝置及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控壓鉆井技術(shù)領(lǐng)域，是一種泥漿栗在控壓鉆井中排量階梯式輸出裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在鉆井過程中，窄密度窗口的鉆井往往存在開栗漏和停栗噴的問題，為解決此問題而引入控壓鉆井技術(shù)，即MPD (Managed Pressure Drilling)。其主要技術(shù)特點:將工具與工藝相結(jié)合，通過預(yù)先控制環(huán)空壓力剖面，可以減少窄安全密度窗口鉆井相關(guān)的風險和投資，可以對回壓、流體密度、流體流變性、環(huán)空液面、循環(huán)摩擦力和井眼幾何尺寸進行綜合分析并加以控制?？貕恒@井可觀察井筒內(nèi)的壓力變化，能夠動態(tài)控制環(huán)空壓力，更經(jīng)濟地完成其他技術(shù)不可能完成的鉆井作業(yè)。在控壓鉆井過程中，井底壓力表達式:Ph=Pm+Pa+Pc，其中，Ph為井底壓力，Pm為環(huán)空液柱壓力，Pc為井口套壓?？貕恒@井的目標:保持整個鉆井過程中的井筒壓力處于預(yù)先設(shè)定好的目標范圍之內(nèi)，實現(xiàn)鉆井過程中井底壓力的恒定。然而，在機械栗的開栗或停栗的過程中，容易對井底壓力造成擾動，難以保持井底壓力的恒定，造成以上不良情況的原因如下:在停栗過程中，機械栗的栗沖數(shù)直接降為0，導(dǎo)致環(huán)空循環(huán)壓耗在短時間內(nèi)迅速降低至0，導(dǎo)致自動節(jié)流管匯沒有足夠的時間來補償因開栗造成的井底壓力變化，從而造成井底壓力的波動，開栗過程與停栗相反，同樣也造成井底壓力波動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種泥漿栗在控壓鉆井中排量階梯式輸出裝置及其使用方法，克服了上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，其能有效解決機械栗在開栗或停栗過程中存在的無法保持井底壓力的恒定的問題。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案之一是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種泥漿栗在控壓鉆井中排量階梯式輸出裝置，包括進液管、調(diào)節(jié)管、設(shè)定模塊和邏輯判斷模塊，進液管和調(diào)節(jié)管通過三通固定安裝在一起，在進液管上固定安裝有流量監(jiān)視模塊和第一開關(guān)閥，在調(diào)節(jié)管上依序固定安裝有第二開關(guān)閥和節(jié)流閥，設(shè)定模塊的信號輸出端與邏輯判斷模塊的第一信號輸入端電連接，流量監(jiān)視模塊的信號輸出端與邏輯判斷模塊的第二信號輸入端電連接。
[0005]下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案之一的進一步優(yōu)化或/和改進:
上述泥漿栗在控壓鉆井中排量階梯式輸出裝置還包括控制模塊，節(jié)流閥為自動節(jié)流閥，控制模塊的信號輸入端與邏輯判斷模塊的信號輸出端電連接，控制模塊的信號輸出端與自動節(jié)流閥的信號輸入端電連接。
[0006]上述流量監(jiān)視模塊包括流量計，流量計的信號輸出端與邏輯判斷模塊的第二信號輸入端電連接。
[0007]上述泥漿栗在控壓鉆井中排量階梯式輸出裝置還包括撬體，進液管、調(diào)節(jié)管和三通均固定在撬體上。
[0008]上述第一開關(guān)閥和第二開關(guān)閥均為閘閥。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案之二是通過以下措施來實現(xiàn)的:一種泥漿栗在控壓鉆井中排量階梯式輸出裝置的使用方法，按下述方法進行:在設(shè)定模塊中設(shè)定進液管在開栗過程和停栗過程中的流量輸入步驟；在開栗過程中，進液管的流量輸入步驟為進液管內(nèi)的流量從0升/秒逐漸增大至25升/秒；在停栗過程中，進液管的流量輸入步驟為進液管內(nèi)的流量從25升/秒逐漸減少至0升/秒；將三通與機械栗固定安裝在一起，進液管與井筒內(nèi)的立管通過鉆具連接在一起，將調(diào)節(jié)管的出口與泥楽罐連接在一起，當需要啟動機械栗時，開啟第一開關(guān)閥和第二開關(guān)閥，節(jié)流閥的開度處于最大開度的狀態(tài)，然后，啟動機械栗，機械栗通過三通將鉆井液栗入進液管和調(diào)節(jié)管內(nèi)，進入進液管內(nèi)的鉆井液進入井筒內(nèi)，進入調(diào)節(jié)管內(nèi)的鉆井液進入泥漿罐內(nèi)，設(shè)定模塊將開栗過程的流量輸入步驟發(fā)送至邏輯判斷模塊，流量監(jiān)視模塊實時采集進液管內(nèi)的鉆井液的實際流量，流量監(jiān)視模塊將鉆井液的實際流量發(fā)送至邏輯判斷模塊，在邏輯判斷模塊中，鉆井液的實際流量與處于相同時間段的開栗過程的流量輸入步驟的流量進行比較，根據(jù)鉆井液的實際流量與處于相同時間段的開栗過程的流量輸入步驟的流量的比較值，控制節(jié)流閥的開度，節(jié)流閥的開度逐漸減小，直至鉆井液的實際流量與開栗過程的流量輸入步驟的流量相同，當進液管內(nèi)的鉆井液的實際流量增加至25升/秒時，關(guān)閉第二開關(guān)閥，后續(xù)機械栗栗入的鉆井液通過進液管進入井筒內(nèi)，完成開栗，當需要關(guān)停機械栗時，第一開關(guān)閥和第二開關(guān)閥處于開啟狀態(tài)，節(jié)流閥的開度處于最小開度的狀態(tài)，設(shè)定模塊將設(shè)定進液管在停栗過程中的流量輸入步驟發(fā)送給邏輯判斷模塊，流量監(jiān)視模塊實時采集進液管內(nèi)的鉆井液的實際流量，流量監(jiān)視模塊將鉆井液的實際流量發(fā)送至邏輯判斷模塊，在邏輯判斷模塊中，鉆井液的實際流量與處于相同時間段的停栗過程的流量輸入步驟的流量進行比較，根據(jù)鉆井液的實際流量與處于相同時間段的開栗過程的流量輸入步驟的流量的比較值，控制節(jié)流閥的開度，節(jié)流閥的開度逐漸增大，直至鉆井液的實際流量與停栗過程的流量輸入步驟的流量相同，當進液管內(nèi)的鉆井液的實際流量減少至0升/秒時，關(guān)閉第一開關(guān)閥，關(guān)停機械栗，機械栗繼續(xù)栗入的鉆井液通過調(diào)節(jié)管進入泥漿罐，完成停栗。
[0010]下面是對上述發(fā)明技術(shù)方案之二的進一步優(yōu)化或/和改進:
上述當需要啟動機械栗時，邏輯判斷模塊根據(jù)鉆井液的實際流量與處于相同時間段的開栗過程的流量輸入步驟的流量的比較值向控制模塊發(fā)出調(diào)節(jié)自動節(jié)流閥的開度的信號，控制模塊根據(jù)邏輯判斷模塊給予的信號，向自動節(jié)流閥發(fā)出調(diào)節(jié)開度的信號，使自動節(jié)流閥調(diào)節(jié)開度，自動節(jié)流閥的開度逐漸減小，直至鉆井液的實際流量與處于相同時間段的開栗過程的流量輸入步驟的流量相同，當進液管內(nèi)的鉆井液的實際流量增加至25升/秒時，關(guān)閉第二開關(guān)閥，后續(xù)機械栗栗入的鉆井液通過進液管進入井筒內(nèi)，完成開栗，當需要關(guān)停機械栗時，邏輯判斷模塊根據(jù)鉆井液的實際流量與處于相同時間段的停栗過程的流量輸入步驟的流量的比較值向控制模塊發(fā)出調(diào)節(jié)自動節(jié)流閥的開度的信號，控制模塊根據(jù)邏輯判斷模塊給予的信號，向自動節(jié)流閥發(fā)出調(diào)節(jié)開度的信號，使自動節(jié)流閥調(diào)節(jié)開度，自動節(jié)流閥的開度逐漸增大，直至鉆井液的實際流量與處于相同時間段的停栗過程的流量輸入步驟的流量相同，當進液管內(nèi)的鉆井液的實際流量減少至0升/秒時，關(guān)閉第一開關(guān)閥，關(guān)停機械栗，機械栗繼續(xù)栗入的鉆井液通過調(diào)節(jié)管進入泥漿罐，完成停栗。
[0011]上述開栗過程中，進液管的流量增加速度為每秒增加2升至5升；在停栗過程中，進液管的流量減少速度為每秒減少2升至5升。
[0012]本發(fā)明在控壓鉆井中能夠使機械栗的排量在開栗和停栗過程中階梯式輸入井筒內(nèi)，以便于自動節(jié)流管匯有足夠的時間來補償因開栗和停栗對井底造成的壓力變化，使井底在開栗和停栗過程中的壓力保持恒定，為控壓鉆井技術(shù)的實施提供了技術(shù)支持。
【附圖說明】
[0013]附圖1為實施例1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]附圖2為實施例1的控制原理圖。
[0015]附圖3為實施例2的邏輯框圖。
[0016]附圖中的編碼分別為:1為進液管，2為調(diào)節(jié)管，3為三通，4為第一開關(guān)閥，5為第二開關(guān)閥，6