專利名稱：一種消除起鉆抽吸壓力的注入系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在油氣井鉆井中消除起鉆抽吸壓力的注入系統(tǒng)。它也適用于地熱、水文、礦產(chǎn)等領(lǐng)域的鉆井作業(yè)。
背景技術(shù)：
實際鉆井作業(yè)中，由于起下鉆柱而造成井內(nèi)的嚴重壓力激動，對深井、重泥漿尤其明顯。特別是起鉆的抽吸壓力，起鉆抽吸壓力使得地層氣體被抽入井內(nèi)，可能導(dǎo)致溢流、井噴；起鉆抽吸壓力使得井壁穩(wěn)定性遭到破壞、可能導(dǎo)致井壁坍塌。為了減緩抽吸壓力的影響，目前只能采用降低起鉆速度、增大泥漿密度的方法。降低起鉆速度導(dǎo)致鉆井時效浪費，增大泥漿密度導(dǎo)致低鉆速和高發(fā)井下事故。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于消除起鉆過程中的抽吸壓力，防止抽吸作用產(chǎn)生井噴、井壁坍塌，特提供一種消除起鉆抽吸壓力的注入系統(tǒng)。
.為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種消除起鉆抽吸壓力的注入系統(tǒng)，該系統(tǒng)配合頂驅(qū)使用。其技術(shù)特征是注入系統(tǒng)是由自動注入控制系統(tǒng)4和一臺由自動注入控制系統(tǒng)4進行動作控制的自動注入泵3組成；自動注入泵3通過鉆井液輸入管2與鉆井液罐(或池)1連接，自動注入泵3將鉆井液由立管注入口5通過鉆柱注入到鉆頭處；自動注入泵3與自動注入控制系統(tǒng)4連接，自動注入控制系統(tǒng)4接受來自鉆臺絞車的起鉆動作信號8，經(jīng)邏輯電路控制自動注入泵3在起升鉆具時按預(yù)定程序工作；鉆井液注入時間、注入速度和注入量由起鉆速度、泥漿性能、井眼與鉆柱的尺寸和深度等所控制。
配合本發(fā)明，有一套數(shù)學模型、計算方法和編程軟件。自動注入控制系統(tǒng)4的計算機內(nèi)有預(yù)設(shè)程序，進行抽吸壓力的有關(guān)計算和發(fā)出控制指令。在圖2中表示起鉆抽吸壓力消除系統(tǒng)的作用計算，橫坐標表示時間、單位為秒(s)；縱坐標表示抽吸壓力，單位為兆帕(Mpa)；起鉆速度為1米/秒，圖中四條曲線分別表示同樣起鉆條件下采用與不采用本注入系統(tǒng)的計算結(jié)果。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)可以消除起鉆過程中的抽吸壓力，并同時具有自動灌漿的作用；(2)能使高壓、高風險油氣井鉆井更加安全，可防止抽吸作用產(chǎn)生井噴、防止灌漿不及時產(chǎn)生井噴、防止抽吸作用誘發(fā)井壁失穩(wěn)；(3)可以大幅度提高起鉆速度；(4)可以降低鉆井液密度以獲得更高鉆速和減少井下事故。


圖1為本發(fā)明的消除起鉆抽吸壓力的注入系統(tǒng)。圖中1、鉆井液罐(池)；2、鉆井液輸入管；3、自動注入泵；4、自動注入控制系統(tǒng)；5、立管注入口；6、注入三通閥；7、鉆井泵注入口；8、起鉆動作信號。
圖2為本發(fā)明的作用計算。圖中9、采用本發(fā)明的普通泥漿抽吸壓力變化曲線；10、采用本發(fā)明的粘稠重泥漿抽吸壓力變化曲線；11、常規(guī)鉆井時(未采用本發(fā)明)普通泥漿抽吸壓力變化曲線；12、常規(guī)鉆井時(未采用本發(fā)明)粘稠重泥漿抽吸壓力變化曲線。
具體實施例方式結(jié)合附圖和實例對本發(fā)明作進一步說明。
首先收集有關(guān)井身結(jié)構(gòu)幾何尺寸和鉆具幾何尺寸的數(shù)據(jù)，測量鉆井液的流變性和密度等參數(shù)，將這些數(shù)據(jù)和參數(shù)輸入自動注入控制系統(tǒng)4。自動注入控制系統(tǒng)4的計算機內(nèi)有預(yù)設(shè)程序，進行抽吸壓力的有關(guān)計算和發(fā)出控制指令。其次有位移傳感器記錄并輸入起下鉆的動作信號和起下速度，并邏輯計算井內(nèi)剩余鉆柱長度、位置。起鉆前，注入三通閥6將鉆井泵注入口關(guān)閉，將自動注入控制系統(tǒng)4連通立管注入口5。起每個立柱(或單根)前，頂驅(qū)首先將旋轉(zhuǎn)水龍頭與鉆柱對接。自動控制系統(tǒng)4根據(jù)起鉆動作和速度指令注入系統(tǒng)動作、控制注入速度和注入時間。游車起到上死點后，鉆柱由卡瓦座牢，松開旋轉(zhuǎn)水龍頭與鉆柱的連接，卸下立柱(或單根)。如此過程，直至起鉆結(jié)束。
權(quán)利要求
1.一種消除起鉆抽吸壓力的注入系統(tǒng)，配合頂驅(qū)使用，其特征是注入系統(tǒng)是由自動注入控制系統(tǒng)4和一臺由自動注入控制系統(tǒng)4進行動作控制的自動注入泵3組成，自動注入泵3通過鉆井液輸入管2與鉆井液罐或池1連接，自動注入泵3將鉆井液由立管注入口5通過鉆柱注入到鉆頭處；自動注入泵3與自動注入控制系統(tǒng)4連接，自動注入控制系統(tǒng)4接受來自鉆臺絞車的起鉆動作信號，經(jīng)邏輯電路控制自動注入泵3在起升鉆具時按預(yù)定程序工作；鉆井液注入時間、注入速度和注入量由起鉆速度、泥漿性能、井眼與鉆柱的尺寸和深度等所控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的注入系統(tǒng)，其特征是自動注入控制系統(tǒng)4的計算機內(nèi)有預(yù)設(shè)程序，進行抽吸壓力的有關(guān)計算和發(fā)出控制指令；自動注入控制系統(tǒng)4根據(jù)起鉆動作和起鉆速度，指令注入系統(tǒng)動作、控制注入速度和注入時間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于在鉆井中消除起鉆抽吸壓力的注入系統(tǒng)，它能消除起鉆過程中的抽吸壓力，防止抽吸作用產(chǎn)生井噴、井壁坍塌。該注入系統(tǒng)是由自動注入控制系統(tǒng)4和一臺由自動注入控制系統(tǒng)4進行動作控制的自動注入泵3組成。自動注入泵3通過鉆井液輸入管2與鉆井液罐(池)1連接，自動注入泵3將鉆井液由立管注入口5通過鉆柱注入到鉆頭處；自動注入泵3與自動注入控制系統(tǒng)4連接，該系統(tǒng)接受來自鉆臺絞車的起鉆動作信號8，經(jīng)邏輯電路控制自動注入泵3在起升鉆具時按預(yù)定程序工作。它主要用于鉆井過程中，消除起鉆過程中的抽吸壓力，并同時具有自動灌漿的作用；它能使高壓、高風險油氣井鉆井更加安全；也可大幅度提高起鉆速度，并可降低鉆井液密度以獲得更高鉆速和減少井下事故。
文檔編號E21B21/00GK1644871SQ200510020178
公開日2005年7月27日 申請日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者孟英峰, 梁紅, 練章華 申請人:西南石油學院