CN104295237A - 气体钻井连续气举排液系统和方法 - Google Patents

气体钻井连续气举排液系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气体钻井连续气举排液系统和方法，此气体钻井连续气举排液系统，包括安装于钻杆顶部的连续循环阀和与其相连接的分流管汇，所述分流管汇包括主通路、旁通路和泄压通路，所述主通路和旁通路可交替完成气举排液作业，在利用旁通路进行气举排液的同时可进行接单根/立柱作业，从而实现连续气举排液。本发明还公开了利用该气体钻井连续气举排液系统完成连续气举排液作业的具体方法。本发明综合了分段气举和连续循环的技术优势，降低了深井长井段气举排液对气体设备的要求，采用连续循环技术，大幅提高生产效率，降低生产成本。

Description

气体钻井连续气举排液系统和方法
技术领域
本发明涉及气体钻井领域，特别涉及一种气体钻井连续气举排液系统和方法。 
背景技术
气体钻井以空气、氮气、天然气、雾化或泡沫液等为循环介质，以欠平衡方式钻进，具有常规钻井液钻井所不具备的诸多优点，如提高机械钻速、控制井漏、克服泥页岩水敏性坍塌、减少环境污染以及最大限度地发现和保护储层等，越来越广泛的应用在钻井领域。由于气体钻井对地层的要求较为严格，气体钻井常被局限于部分适应性井段，因此，必然存在着钻井循环介质的气液转换问题。在钻井液钻井转换为气体钻井前，必须将钻具及环空内的液体全部排出，即需要实施气举排液作业。目前，长井段气举排液常采用分段气举排液和混液气举排液方式，这两种方式存在着以下问题：①分段气举排液不连续、效率低、费时费力；②混液气举排液需增开钻井泵，未充分发挥气体钻井设备性能，且需要施工方案设计，专业性要求高。因此，现有方法均不利于降低钻井成本和时效。 
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气体钻井连续气举排液系统和 方法，该气体钻井连续气举排液系统以简单的结构即能完成连续气举排液作业，大幅提高生产效率，降低生产成本。 
为此，本发明的技术方案如下： 
一种气体钻井连续气举排液系统，包括安装于钻杆顶部的连续循环阀和与其相连接的分流管汇，所述分流管汇包括主通路、旁通路和泄压通路，所述主通路包括用管线依次连通的气体注入接头、第二平板闸阀、主通路液动阀、第三平板闸阀和主通路接头；所述主通路接头通过管线与连续循环阀上部的立管相连接；所述旁通路包括用管线依次连通的气体注入接头、第二平板闸阀、旁通路液动阀和旁通路接头；所述旁通路接头通过管线与连续循环阀上的旁通阀相连；所述泄压通路分为主泄压通路和旁泄压通路；所述主泄压通路包括用管线依次连通的主通路接头、第三平板闸阀、主通路泄压阀和泄压接头；所述旁泄压通路包括用管线依次连通的旁通路接头、旁通路泄压阀和泄压接头；所述主通路液动阀和第三平板闸阀之间设有主通路压力表；所述旁通路液动阀和旁通路接头之间设有旁通路压力表。 
所述主通路泄压阀和旁通路泄压阀与同一泄压接头相连；主通路与主泄压通路在连通主通路接头和第三平板闸阀时使用同一管线。 
所述气体注入接头与主通路接头之间还并连有第一平板闸阀。 
所述气体钻井连续气举排液系统，还包括控制箱，所述控制箱用于控制所述主通路液动阀、主通路泄压阀、旁通路液动阀和旁通路泄压阀的开闭；并用于监测所述主通路压力表和旁通路压力表的读数。 
一种利用所述气体钻井连续气举排液系统完成连续气举排液的方法，包括如下步骤： 
1)准备：开启第二平板闸阀和第三平板闸阀； 
2)气举排液作业：关闭井口的旋转防喷器液动阀，将钻具下钻至预定井深，在地表部分钻杆顶部接上连续循环阀，关闭旁通路液动阀、旁通路泄压阀和主通路泄压阀，保持主通路各阀门开启；高压气体通过气体注入接头经主通路进入钻具内，进行气举排液作业； 
3)接单根/立柱作业：打开旁通路液动阀，关闭旁通路泄压阀，维持旁通路畅通，高压气体同时通过主通路和旁通路注入钻具内，通过主通路压力表和旁通路压力表的读数判定压力平衡后，关闭连续循环阀上的主通阀和主通路液动阀，通过旁通路完成气举排液作业；同时进行接单根/立柱作业；待接单根/立柱作业完成后打开连续循环阀上的主通阀并维持主通路畅通，关闭旁通路，再次利用步骤2)中方法即主通路进行气举排液作业； 
4)循环气举排液作业：再次进行步骤3)，直至气举排液完井内全部液体； 
5)结束连续循环气举排液作业：开启第一平板闸阀，关闭第二平板闸阀和第三平板闸阀，进行其他作业。 
所述第一平板闸阀处于常关状态，在步骤1)开启第二平板闸阀和第三平板闸阀的同时，所述第一平板闸阀为关闭状态。 
本发明综合了分段气举和连续循环的技术优势，借鉴分段气举工艺原理，进行限定机泵条件下的气举排液设计，降低了深井长井段气举排液对气体设备的要求，采用连续循环技术，保证了接单根/立柱时能连续进行气举排液作业，大幅提高生产效率，降低生产成本。 
附图说明
图1为本发明气体钻井连续气举排液系统结构示意图。 
图2为本发明连续气举排液系统所用连续循环阀结构示意图。 
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明的结构进行详细描述。 
如图1、2所示，一种气体钻井连续气举排液系统，包括安装于钻杆顶部的连续循环阀1005和与其相连接的分流管汇，所述分流管汇包括主通路、旁通路和泄压通路，所述主通路包括用管线依次连通的气体注入接头1001、第二平板闸阀1003、主通路液动阀1101、第三平板闸阀1102和主通路接头1103；所述主通路接头1103通过管线与连续循环阀1005上部的立管相连接；所述旁通路包括用管线依次连通的气体注入接头1001、第二平板闸阀1003、旁通路液动阀1201和旁通路接头1204；所述旁通路接头1204通过管线与连续循环阀1005上的旁通阀2001相连；所述泄压通路分为主泄压通路和旁泄压通路；所述主泄压通路包括用管线依次连通的主通路接头1103、第三平板闸阀1102、主通路泄压阀1104和泄压接头1004；所述旁泄压通路包括用管线依次连通的旁通路接头1204、旁通路泄压阀1202和泄压接头1004；主通路液动阀1101和第三平板闸阀1102之间设有主通路压力表1105；旁通路液动阀1201和旁通路接头1204之间设有旁通路压力表1203。 
所述主通路泄压阀1104和旁通路泄压阀1202与同一泄压接头1004相连；主通路与主泄压通路在连通主通路接头1103和第三平板闸阀1102时使用同一管线。 
在本发明的一种实施例中，气体注入接头1001与主通路接头1103之间还 并连有第一平板闸阀1002。 
所述的气体钻井连续气举排液系统还包括控制箱1009，所述控制箱1009用于控制所述主通路液动阀1101、主通路泄压阀1104、旁通路液动阀1201和旁通路泄压阀1202的开闭；并用于监测所述主通路压力表1105和旁通路压力表1203的读数。 
一种利用所述气体钻井连续气举排液系统完成连续气举排液的方法，包括如下步骤： 
1)准备：开启第二平板闸阀1003和第三平板闸阀1102； 
2)气举排液作业：关闭井口的旋转防喷器液动阀1007，将钻具下钻至预定井深，在地表部分钻杆顶部接上连续循环阀1005，关闭旁通路液动阀1201、旁通路泄压阀1202和主通路泄压阀1104，保持主通路各阀门开启；高压气体通过气体注入接头1001经主通路进入钻具内，进行气举排液作业； 
3)接单根/立柱作业：打开旁通路液动阀1201，关闭旁通路泄压阀1202，维持旁通路畅通，高压气体同时通过主通路和旁通路注入钻具内，通过主通路压力表1105和旁通路压力表1203的读数判定压力平衡后，关闭连续循环阀1005上的主通阀2002和主通路液动阀1101，通过旁通路完成气举排液作业；同时进行接单根/立柱作业；待接单根/立柱作业完成后打开连续循环阀1005上的主通阀2002并维持主通路畅通，关闭旁通路，再次利用步骤2)中方法即主通路进行气举排液作业； 
4)循环气举排液作业：再次进行步骤3)，直至气举排液完井内全部液体； 
5)结束连续循环气举排液作业：开启第一平板闸阀1002，关闭第二平板闸阀1003和第三平板闸阀1102，进行其他作业。 
所述第一平板闸阀1002处于常关状态，在步骤1)开启第二平板闸阀1003和第三平板闸阀1102的同时，所述第一平板闸阀1002为关闭状态。 
该气体钻井连续气举排液系统以简单的结构即能完成连续气举排液作业，大幅提高生产效率，降低生产成本。 

Claims (5)

1.一种气体钻井连续气举排液系统，包括安装于钻杆顶部的连续循环阀(1005)和与其相连接的分流管汇，所述分流管汇包括主通路、旁通路和泄压通路，其特征在于：所述主通路包括用管线依次连通的气体注入接头(1001)、第二平板闸阀(1003)、主通路液动阀(1101)、第三平板闸阀(1102)和主通路接头(1103)；所述主通路接头(1103)通过管线与连续循环阀(1005)上部的立管相连接；所述旁通路包括用管线依次连通的气体注入接头(1001)、第二平板闸阀(1003)、旁通路液动阀(1201)和旁通路接头(1204)；所述旁通路接头(1204)通过管线与连续循环阀(1005)上的旁通阀(2001)相连；所述泄压通路分为主泄压通路和旁泄压通路；所述主泄压通路包括用管线依次连通的主通路接头(1103)、第三平板闸阀(1102)、主通路泄压阀(1104)和泄压接头(1004)；所述旁泄压通路包括用管线依次连通的旁通路接头(1204)、旁通路泄压阀(1202)和泄压接头(1004)；所述主通路液动阀(1101)和第三平板闸阀(1102)之间设有主通路压力表(1105)；所述旁通路液动阀(1201)和旁通路接头(1204)之间设有旁通路压力表(1203)。 
2.根据权利要求1所述的气体钻井连续气举排液系统，其特征在于：所述气体注入接头(1001)与主通路接头(1103)之间还并连有第一平板闸阀(1002)。 
3.根据权利要求1所述的气体钻井连续气举排液系统，其特征在于：还包括控制箱(1009)，所述控制箱(1009)用于控制所述主通路液动阀(1101)、主通路泄压阀(1104)、旁通路液动阀(1201)和旁通路泄压阀(1202)的开闭；并用于监测所述主通路压力表(1105)和旁通路压力表(1203)的读数。 
4.一种利用权力要求1所述气体钻井连续气举排液系统完成连续气举排液的方法，其特征在于包括如下步骤： 
1)准备：开启第二平板闸阀(1003)和第三平板闸阀(1102)； 
2)气举排液作业：关闭井口的旋转防喷器液动阀(1007)，将钻具下钻至预定井深，钻杆顶部接上连续循环阀(1005)，关闭旁通路液动阀(1201)、旁通路泄压阀(1202)和主通路泄压阀(1104)，保持主通路各阀门开启；高压气体通过气体注入接头(1001)经主通路进入钻具内，进行气举排液作业； 
3)接单根/立柱作业：打开旁通路液动阀(1201)，关闭旁通路泄压阀(1202)，维持旁通路畅通，高压气体同时通过主通路和旁通路注入钻具内，通过主通路压力表(1105)和旁通路压力表(1203)的读数判定压力平衡后，关闭连续循环阀(1005)上的主通阀(2002)和主通路液动阀(1101)，通过旁通路完成气举排液作业；同时进行接单根/立柱作业；待接单根/立柱作业完成后打开连续循环阀(1005)上的主通阀(2002)并维持主通路畅通，关闭旁通路，再次利用步骤2)中方法即主通路进行气举排液作业； 
4)循环气举排液作业：再次进行步骤3)，直至气举排液完井内全部液体； 
5)结束连续循环气举排液作业：开启第一平板闸阀(1002)，关闭第二平板闸阀(1003)和第三平板闸阀(1102)，进行其他作业。 
5.一种利用权力要求2所述气体钻井连续气举排液系统完成权利要求4中所述连续气举排液的方法，其特征在于：所述第一平板闸阀(1002)处于常关状态，在步骤1)开启第二平板闸阀(1003)和第三平板闸阀(1102)的同时，所述第一平板闸阀(1002)为关闭状态。 
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