用于控压钻井的新型节流管汇.pdf

用于控压钻井的新型节流管汇，应用于油气田控压钻井过程中。四通连接三条管线分成三路，第一路管线与控压钻井系统的旋转控制头出口端连接；第二路管线连接有仪表短节并通过仪表短节与主节流管汇的六通连接；第三路管线依次连接有气控平板阀、四通、节流阀、过滤四通、手动平板阀、四通和单流阀。在第三路管线气控平板阀与节流阀之间的四通上有管线与回压泵的排液端相连。有四条主要通道：一条直流通道、一条主节流通道、一条备用节流通道和一条辅助节流通道，效果是：通过手动或自动控制节流，产生可调的节流压力来控制井口压力，实现在静态和动态条件下保持钻井过程中井底压力的相对稳定。

1.  一种用于控压钻井的新型节流管汇，主要由四通(1)、仪表短节(2)、六通(3)、气控平板阀(4)、节流阀(5)、过滤四通(6)、手动平板阀(7)、长形八通(8)、球阀(9)、质量流量计(10)和单流阀(11)组成，四通(1)的入口连接管线，其特征在于：四通(1)连接三条管线分成三路，第一路管线与控压钻井系统的旋转控制头出口端连接；第二路管线连接有仪表短节(2)并通过仪表短节(2)与主节流管汇的六通(3)连接；第三路管线依次连接有气控平板阀(4)、四通(1)、节流阀(5)、过滤四通(6)、手动平板阀(7)、四通(1)和单流阀(11)，在第三路管线气控平板阀(4)与节流阀(5)之间的四通(1)上有管线与回压泵的排液端相连，在主节流管汇的长形八通(8)上连接有三条管线，第一条管线与第三路管线的单流阀(11)连接；第二条管线连接有球阀(9)；第三条管线依次连接有球阀(9)、质量流量计(10)和球阀(9)；第二条管线上球阀(9)的另一端连接有管线，并且与质量流量计(10)连接的球阀(9)另一端连接的管线连接到第二条管线与球阀(9)另一端相连接的管线上。

2.  根据权利要求1所述的用于控压钻井的新型节流管汇，其特征是：所述的主节流管汇包括六通(3)、气控平板阀(4)、节流阀(5)、过滤四通(6)、手动平板阀(7)和长形八通(8)，在六通(3)与长形八通(8)之间由管线连接有手动平板阀(7)；在六通(3)与长形八通(8)之间还对称依次连接有气控平板阀(4)、节流阀(5)、过滤四通(6)和手动平板阀(7)。

3.  根据权利要求1或2所述的用于控压钻井的新型节流管汇，其特征是：所述的用于控压钻井的新型节流管汇固定在橇装底座上。

4.  根据权利要求1或2所述的用于控压钻井的新型节流管汇，其特征是：所述的管线连接是采用管线直接或法兰短节连接。

5.  根据权利要求1或2所述的用于控压钻井的新型节流管汇，其特征是：在仪表短节(2)和节流阀(5)上安装有压力传感器。

用于控压钻井的新型节流管汇
技术领域
本实用新型涉及油气田钻井工程技术领域，是一种用于控压钻井的新型节流管汇，主要用于钻井过程中对油气井井口压力的精确控制。
背景技术
随着海洋勘探开发规模的不断扩大以及陆地上对更深、更复杂地层的勘探开发活动的日益增多，采用常规钻井装置和方法进行勘探有时是不经济的。尤其是在复杂地层情况下，由于孔隙压力和破裂压力之间的窗口通常比较小，常会遇到喷、漏、卡和塌等井下复杂情况，不但会延长钻井周期，而且还会带来HSE(健康、安全、环境)方面的问题。为了解决上述问题，提出的控制压力钻井技术是钻井过程中进行压力控制的一个较新方法，应用该技术可以进行平衡或近平衡钻井，能有效地控制地层流体侵入井筒，减少井涌、井漏、卡钻等多种钻井复杂情况，非常适宜孔隙压力和破裂压力窗口较窄的地层作业。
节流管汇是控压钻井过程中实现对井眼压力控制的关键组成部分，它能够通过产生可调的节流来控制井口回压，从而实现在静态和动态条件下保持钻井过程中井底压力的相对稳定。回压的控制主要在于节流阀的科学设计与准确测控。节流阀是人为设置的一个流动障碍，使流体流经节流阀时产生一个适当的流动阻力，来限制流量，从而使节流阀前的流体产生回压，使节流阀后的流体静压力大大降低，以满足施工要求。一般要求节流阀压降不应超过20MPa。节流阀要达到如此高的流动阻力而又不发生流道阻塞是很困难的。同时，高压降使得手动调节很困难。因此，在循环通路上，除设置一个可调式节流阀外，再加入一个或多个固定式节流阀，来分担循环通路上的压力降，实现逐级降压，最终达到为井控系统提供合理回压的效果。
目前，国外有关石油公司已形成较为成熟的控压钻井方法及其配套的节流管汇系统，但由于我国控压钻井技术起步较晚，近两年才进行相关的技术研究，尚没有用于控压钻井的节流管汇。采用常规节流管汇，其控制思路、装备水平和控制精度与效果都无法达到控压钻井作业技术要求，尤其是整体装备从结构、材质和性能均无法满足高压井口连续作业的要求，不适用控压钻井的作业条件，难以满足控压钻井的控制压力要求。
实用新型内容
本实用新型的目的是：提供一种用于控压钻井的新型节流管汇，适用于石油钻井控压，并具有安全可靠、性能良好、控压精度高、费用低廉的特点。
本实用新型采用的技术方案是：用于控压钻井的新型节流管汇，主要由四通、仪表短节、六通、气控平板阀、节流阀、过滤四通、手动平板阀、长形八通、球阀、质量流量计和单流阀组成，四通的入口连接管线，其特征在于：四通连接三条管线分成三路，第一路管线与控压钻井系统的旋转控制头出口端连接；第二路管线连接有仪表短节并通过仪表短节与主节流管汇的六通连接；第三路管线依次连接有气控平板阀、四通、节流阀、过滤四通、手动平板阀、四通和单流阀。在第三路管线气控平板阀与节流阀之间的四通上有管线与回压泵的排液端相连。在主节流管汇的长形八通上连接有三条管线，第一条管线与第三路管线的单流阀连接；第二条管线连接有球阀；第三条管线依次连接有球阀、质量流量计和球阀；第二条管线上球阀的另一端连接有管线，并且与质量流量计连接的球阀另一端连接的管线连接到第二条管线与球阀另一端相连接的管线上。
所述的主节流管汇包括六通、气控平板阀、节流阀、过滤四通、手动平板阀和长形八通。在六通与长形八通之间由管线连接有手动平板阀；在六通与长形八通之间还对称依次连接有气控平板阀、节流阀、过滤四通和手动平板阀。
所述的用于控压钻井的新型节流管汇固定在橇装底座上。
所述的管线连接是采用管线直接或法兰短节连接。
在仪表短节、节流阀上均安装有压力传感器，能进行远程读取系统压力值。
用于控压钻井的新型节流管汇有四条主要通道。参阅图1。第一条通道经控压钻井节流管汇入口端连接的四通1、仪表短节2、六通3、手动平板阀7和长形八通8形成一个直流通道；在直流通道中部，通过六通3又分出第二和第三条通道，其中第二条通道通过六通3与气控平板阀4、液控节流阀5、过滤四通6、手动平板阀7依次连接后，与直流通道的长形八通8连通，形成主节流通道；第三条通道通过六通3与气控平板阀4、节流阀5、过滤四通6、手动平板阀7依次连接后，与直流通道的长形八通8连通，形成备用节流通道；第四条通道经直流通道上的四通1、气控平板阀4、四通1、节流阀5、过滤四通6、手动平板阀7、四通1和单流阀11依次连接后，与长形八通8连接，形成辅助节流通道。
用于控压钻井的新型节流管汇具有一条主节流通道、一条备用节流通道、一条辅助节流通道和一条直流通道。每一条通道均可独立工作，针对不同钻井工况各节流通道可以进行切换。
本实用新型的有益效果：本实用新型用于控压钻井的新型节流管汇，更换维修零配件便捷，不需要对整个流程进行拆卸和移动；具备远程控制系统，自动化程度高，提高了作业安全性和可靠性；控制精度高。
本实用新型具有以下特点：
1、设计有三条独立节流通道和一条直流通道，各节流通道之间切换方便，适于不同钻井工况时的转换；
2、具备有由现场总线FF、人机交互界面HMI、水力计算模块组成的远程控制系统，自动化程度高，提高了作业安全系数和控制精度；
3、节流管汇系统的出口处设计有流量计，能够精确计量钻井出口流量，与录井测量流量以及回压泵入口流量相比较，可方便的测量排量变化、判断井下是否存在微量的溢流和漏失；
4、所有阀件和连接管线都具有抗高速固相颗粒流体冲蚀的良好性能；
5、设备采用整体立体撬装结构，结构紧凑，所占空间小，能适应陆地和海上的作业环境。
附图说明
图1是本实用新型用于控压钻井的新型节流管汇整体结构示意图。
图中，1.四通，2.仪表短节，3.六通，4.气控平板阀，5.液控节流阀，6.过滤四通，7.手动平板阀，8.长形八通，9.球阀，10.质量流量计，11.单流阀。
具体实施方式
实施例1：以一个用于控压钻井的新型节流管汇为例，对本实用新型作进一步详细说明。
参阅图1。本实用新型用于控压钻井的新型节流管汇固定在一个橇装底座上。用于控压钻井的新型节流管汇由三个四通1、一个仪表短节2、一个六通3、三个气控平板阀4、三个节流阀5、三个过滤四通6、三个手动平板阀7、一个长形八通8、三个球阀9、一个质量流量计10和一个单流阀11组成。各部件均属市场现有产品。
四通1的入口连接管线，四通1连接三条管线分成三路，第一路管线与控压钻井系统的旋转控制头出口端连接；第二路管线连接有仪表短节2并通过仪表短节2与主节流管汇的六通3连接；第三路管线依次连接有气控平板阀4、四通1、节流阀5、过滤四通6、手动平板阀7、四通1和单流阀11。在第三路管线气控平板阀4与节流阀5之间的四通1上有管线与回压泵的排液端相连。仪表短节2、节流阀5上固定有压力传感器。节流阀5采用液控节流阀。
在主节流管汇的长形八通8上连接有三条管线，第一条管线与第三路管线的单流阀11连接；第二条管线连接有球阀9；第三条管线依次连接有球阀9、质量流量计10和球阀9；第二条管线的球阀9的另一端连接有管线，并且与质量流量计10连接的球阀9另一端连接的管线，连接到第二条管线连接球阀9的另一端连接的管线上。
主节流管汇包括六通3、气控平板阀4、节流阀5、过滤四通6、手动平板阀7和长形八通8。在六通3与长形八通8之间由管线连接有手动平板阀7；在六通3与长形八通8之间还对称依次连接有气控平板阀4、节流阀5、过滤四通6和手动平板阀7。节流阀5采用液控节流阀，节流阀5上均安装有压力传感器。
管线连接是采用管线直接，当管线连接的部件是法兰结构时，采用法兰短节连接。