CN110388189A - 一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法及装置 - Google Patents

一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法及装置，针对高温高压深井压井作业时存在的井下情况复杂、井底压力控制精度低、压井一次成功率低等问题，本发明利用节流压井期间实测数据建立压井作业井筒流动模型，实时分析井筒环空流体分布及流动状态，在实测立管压力偏离设计时，考虑压力波传递速度和回压施加延迟影响，精确计算压力控制值，自动调整自动控制节流阀动作。本发明的通过降低压力波传递及回压延迟对井底压力控制的影响，提高压井控制精度，通过自动化智能化计算降低对操作人员经验的依赖。

Description

一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法及装置
技术领域
本发明涉及油气井压力控制技术领域，特别是一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法及装置。
背景技术
井控工作作为石油与天然气勘探开发过程中的重要环节，一直位于安全生产的突出位置。尤其是近些年来，油气勘探开发已逐渐走向高温高压的深部复杂地层，在深部复杂地层钻井时，一方面由于深部复杂地层孔隙压力变化规律复杂，另一方面钻井液密度和流变性能易受高温高压影响造成井筒压力发生复杂变化，导致井筒压力失衡，地层流体侵入井筒发生溢流。溢流发生后，若控制处理不当，将会演变为井涌、井喷，甚至井喷失控，严重时甚至造成人员伤亡、设备损毁及环境污染。
为防止溢流向井喷、甚至井喷失控方向发展，最常用且安全有效的控制方法为节流压井，即及时采用防喷器关闭井口，阻止地层流体的进一步侵入，求取地层压力调整钻井液密度，然后调节位于节流管汇上节流阀开度维持足够的井口回压将入侵流体排出井筒。其中，节流压井施工作业时各压力间的关系及其要求为：循环时立管压力-钻柱内压降+钻柱内静液柱压力＝环空回压+环空内静流体柱压力+环空流动阻力＝井底压力≥(略大于)地层孔隙压力。故节流压井的成功与否取决于压井施工作业期间对井底压力的控制程度，也就是取决于节流阀调整的精度，节流阀开得太大，井底压力就降低，地层流体可能侵入井内，节流阀开得太小，套管压力升高，井底压力过大，可能压漏地层。
长期以来，国内井队现场节流压井作业施工存在以下不足之处：(1)大多数井队节流阀开度控制为现场技术人员手动控制，严重依赖于操作者个人经验；(2) 鉴于钻柱内流体为单相液体，且节流压井时压井排量一般为固定值，压井设计时可根据井底压力恒定要求，得到压井期间立管压力走势。当立管压力测量计读数偏离设计立管压力走势，表明此时井底压力发生波动，需控制节流阀开度调整井口回压，使井底压力维持在设计范围内，然而由于压力波在传播需要时间，按照立管压力测量计变化调整节流阀开度，存在压力传递滞后现象(液柱压力传递速度约为300m/s，如6000m井深，在t时刻监测到立管压力表读数偏离设计值，其实井底压力在t-20时刻已偏离设计值，而在t时刻调整节流阀动作20s后压力才能施加到井底，延迟约40s，而在这40s间由于气体运移及压力传递延迟将造成井底压力在原先波动基础上发生更大变化)。针对井深较浅、复杂程度较小的井，依靠现场技术人员的丰富操作经验溢流能够得到较好的控制；而目前钻井已走向高温高压深部复杂地层，井控作业难度大，在现有的技术装备条件下，多数井难以实现一次压井成功，需多次重复压井作业，重复压井增加了作业周期、提高作业成本，甚至还会破坏井筒完整及污染地层，影响后期生产作业。
针对国内现场节流压井作业存在的上述问题，不断有研究人员提出改进措施。《节流压井自动控制系统》采用实时采集立管压力、套管压力和泥浆池增量等数据，计算出立管压力控制压差、套管压力控制压差和节流阀阀位开度等参数，根据参数自动控制液动节流阀的开关，调节井口回压的大小。其发明虽然针对节流阀控制提出了解决方案，但未考虑压力波传播造成的压力传递延迟问题，对于目前大力开发的深井超深井适用性较小；《一种智能压井系统》采用了多个传感器对钻井和压井过程进行实时监测及自动控制，根据信号指令调整节流阀的开启，控制套管压力。在压井作业阶段，其发明主要是自动调节节流阀开度，调节井口回压的大小，同样未考虑压力波传播造成的压力传递延迟问题，对于目前大力开发的深井超深井适用性较小。此外，针对压力波传播造成的压力传递延迟问题，刘绘新、袁征、刘璞等提出采用套管压力代替立管压力作为节流阀开度控制依据，其方法是在压井设计时，采用多相流体力学模拟压井施工作业，得到设计压井套管压力曲线，压井施工时严格按照设计的套管压力曲线控制节流阀开度。此方法理论上省去了压力波在钻柱内传播时长，减轻了压力传递延迟问题，但现阶段采用多相流体力学模拟压井过程存在初值难确定、理论模拟设计与矿产实际差别大等问题，造成该方法难以适用于指导压井现场作业。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法及装置，在节流压井循环管线上安装出入口流量测量计、立管压力测量计、套管压力测量计套管压力、自动控制节流阀，设计了智能化节流压井施工作业控制台，利用节流压井期间实测数据建立压井作业井筒流动模型，实时分析井筒环空流体分布及流动状态，在实测立管压力偏离设计时，考虑压力波传递速度和回压施加延迟影响，精确计算压力控制值，自动调整自动控制节流阀动作，降低压力波传递延迟的影响，提高节流压井作业过程中井底压力控制精度，有助于避免井底压力出现大幅波动，维持井底压力平稳，减少压井期间复杂情况的发生，提高一次压井成功率。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法，包括以下步骤：
S1.压井开始前，通过关闭防喷器求得地层压力及设计立管压力，采用井筒流动参数分析与修正模块计算井筒流体分布，将压井设计立管压力数据显示在智能化节流压井施工作业控制台中的设计立管压力曲线模块上，设计套管压力数据显示在智能化节流压井施工作业控制台中的设计套管压力曲线模块上，设计压井排量数据显示在在智能化节流压井施工作业控制台中的实测/设计出入口排量曲线模块上，检查各闸阀开关位置是否正常，使节流管汇处于待命工况下。
S2.打开平板阀3#，缓慢开启泥浆泵，将钻井液罐中压井液通过钻柱注入井筒，调节自动控制节流阀使套管压力测量计测量值等于关井套管压力并维持不变，直到排量达到设计的压井排量，并在此期间采用井筒流动参数分析与修正模块实时更新修正井筒流体分布。
S3.保持压井液排量不变，将钻井液罐中压井液通过钻柱注入井筒，将位于钻头以上的溢流物通过环空逐渐排出井筒，期间采用井筒流动参数分析与修正模块实时更新修正井筒流体分布。当立管压力测量计测量值偏离设计立管压力时，表明井底压力已偏离了设计的井底压力，采用井筒流动参数分析与修正模块预测计算出井底压力的发展趋势，确定压力调整目标值，将要调整的目标值发送至自动控制节流阀开度自动调节模块，发出节流阀调整指令，调节自动控制节流阀使立管压力测量值与设计值吻合。
具体的，步骤S1中，井筒环空流体分布包括井筒环空中溢流物高度、井筒环空中持气率、持液率、井筒环空中压力分布和井筒环空中气相、液相流动速度。
具体的，步骤S1中，井筒流动参数分析与修正模块计算井筒流体分布的方法为：
S101:溢流发生后至关井前阶段，采用入口流量计、出口流量计、立管压力测量计实时测量数据，结合井筒瞬态多相流体力学模型，得到井筒环空流体分布；
井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算模型：
计算初始条件：
计算边界条件：
其中，A为环空截面积，单位为m2；ρg为气体密度，单位为kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，单位为m/s；Γg为连续性方程中气源项，单位为kg/m/s；ρl为钻井液密度，单位为kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲； vl为钻井液流速，单位为m/s；P为压力，单位为Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，单位为kg/m3；为摩阻压降，单位为MPa/m；j为位置，单位为m；Pf为环空压耗，单位为MPa；H为发生气侵的井深，单位为m；t为时间，单位为s；ql为钻井液入了排量，单位为L/s；Pb(t)为t时刻井底压力，单位为MPa；Pd_measured(t)为t时刻测量的立管压力，单位为MPa；Pd_f为钻柱内压耗，单位为MPa；qo(t)为井口环空出口排量，单位为L/s；qo_measured(t)为t时刻测量的井口环空出口排量，单位为L/s；
井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解，得到井筒环空流体分布；
S102:关井后至压井前阶段，采用套管压力测量计实时测量数据，结合关井前井筒环空流体分布状态，采用考虑关井续流效应和滑脱效应影响的关井井筒流体力学模型，得到井筒环空流体分布；
考虑关井续流效应和滑脱效应影响的关井井筒流体力学模型为：
式中，Aa(t,i)为环空截面积，单位为m2；Eg(t,i)为单元持气率，单位为％； hg(t,i)为单元长度，单位为m；Px(t)为井筒中x位置处压力；Vlx(t)为井筒单元体钻井液体积，单位为m3；Vf(t)为单位时间步长内钻井液滤失量，单位为m3；Δt为时间步长，单位为s；
考虑关井续流效应和滑脱效应影响的关井井筒流体力学模型采用 Gauss-Seidel迭代方法求解，得到井筒环空流体分布。
具体的，步骤S1中，节流管汇处于待命工况下各闸阀正常开关位置为，平板阀J2a、平板阀J2b、平板阀J3a、平板阀J5、平板阀J6a、平板阀J7、平板阀J8、平板阀2#、平板阀3#为开启状态，平板阀J3b、平板阀J9、平板阀J11、平板阀 J6b、平板阀J10、平板阀1#、平板阀4#为关闭状态；
具体的，步骤S2中，调节自动控制节流阀的方法为：实时监测套管压力测量计测量值，并与关井套管压力值对比，当两者发生偏差时，发送两者偏差值至自动节流阀开度自动调节模块，自动节流阀开度自动调节模块向自动控制节流阀发出控制指令，调整节流阀开度，维持井口套管压力等于关井套管压力。
具体的，步骤S2中，判断排量是否到达设计的压井排量的方法为：通过智能化节流压井施工作业控制台中的实测/设计出入口排量曲线模块中压井液实测排量与设计排量曲线，判断排量是否到达设计的压井排量。
具体的，步骤S2中，实时更新修正井筒流体分布的方法为：采用入口流量计、出口流量计、立管压力测量计和套管压力测量计实时测量压井液出口排量、入口排量、立管压力和套管压力，结合井筒瞬态多相流体力学模型，对步骤S1 中得到的井筒流体分布实时更新修正；
井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，单位为m2；ρg为气体密度，单位为kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，单位为m/s；Γg为连续性方程中气源项，单位为kg/m/s；ρl为钻井液密度，单位为kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲； vl为钻井液流速，单位为m/s；P为压力，单位为Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，单位为kg/m3；为摩阻压降，单位为MPa/m；j为位置，单位为m；Pf为环空压耗，单位为MPa；H为发生气侵的井深，单位为m；t为时间，单位为s；S2_0为步骤S2开始时刻；S1_end为步骤S1结束时刻；ql(t) 为钻井液入了排量，单位为L/s；ql_measured(t)为t时刻测量的井口入口排量，单位为L/s；Pb(t)为t时刻井底压力，单位为MPa；Pd_measured(t)为t时刻测量的立管压力，单位为MPa；Pd_f为钻柱内压耗，单位为MPa；qo(t)为井口环空出口排量，单位为L/s；qo_measured(t)为t时刻测量的井口环空出口排量，单位为L/s；Pc(t)为井口套管压力，单位为MPa；Pc_measured(t)为t时刻测量的井口套管压力，单位为MPa；
井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解。
具体的，步骤S3中，实时更新修正井筒流体分布的方法为，采用入口流量计、出口流量计、立管压力测量计、套管压力测量计实时测量压井液出口排量、入口排量、立管压力、套管压力，结合井筒瞬态多相流体力学模型，对步骤S2 中得到的井筒流体分布实时更新修正；
井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，单位为m2；ρg为气体密度，单位为kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，单位为m/s；Γg为连续性方程中气源项，单位为kg/m/s；ρl为钻井液密度，单位为kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲； vl为钻井液流速，单位为m/s；P为压力，单位为Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，单位为kg/m3；为摩阻压降，单位为MPa/m；j为位置，单位为m；Pf为环空压耗，单位为MPa；H为发生气侵的井深，单位为m；t为时间，单位为s；S3_0为步骤S3开始时刻；S2_end为步骤S2结束时刻；ql(t) 为钻井液入了排量，单位为L/s；ql_measured(t)为t时刻测量的井口入口排量，单位为L/s；Pb(t)为t时刻井底压力，单位为MPa；Pd_measured(t)为t时刻测量的立管压力，单位为MPa；Pd_f为钻柱内压耗，单位为MPa；qo(t)为井口环空出口排量，单位为L/s；qo_measured(t)为t时刻测量的井口环空出口排量，单位为L/s；Pc(t)为井口套管压力，单位为MPa；Pc_measured(t)为t时刻测量的井口套管压力，单位为MPa；
井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解。
具体的，步骤S3中，当立管压力测量计测量值偏离设计立管压力时，采用井筒流动参数分析与修正模块预测计算出井底压力的发展趋势，确定压力调整目标值的方法为：
压力调整目标值为：ΔPb＝ΔPb1+ΔPb2+ΔPb3；
式中，ΔPb为压力调整目标值，单位为MPa；ΔPb1为监测到立管压力测量计测量值偏离设计立管压力时刻(t1)的偏离值，单位为MPa；ΔPb2为井底压力波传至井口立管压力测量计期间(t0-t1)内井底压力的变化值，单位为MPa；ΔPb3为节流阀动作后，井口回压传至井底期间(t1-t2)内井底压力的变化，单位为MPa； t0为井底压力发生偏离设计的时刻，单位为s；t1为监测到立管压力测量计测量值偏离设计立管压力的时刻，s；t2为调整自动节流阀开度后，井口回压施加到井底的时刻，单位为s；为t0时刻到t1时刻间的时间长度，即井底压力波传至井口立管压力测量计所需时间，单位为s；H为井深，单位为m；vw_in_pipe为钻柱内压力波传播速度，单位为m/s；为t1时刻到t2时刻间的时间长度，即调整自动节流阀开度后井口回压的压力波传递到井底的时间长度，单位为s；vw_in_annulus为环空内压力波传播速度，单位为m/s；
ΔPb1的计算方法为，ΔPb1＝Pd_measured-Pd_designed；
式中，Pd_measured为立管压力偏离时的立管压力测量计测量，单位为MPa； Pd_designed为设计立管压力值，单位为MPa；
ΔPb2的计算方法为，采用井筒瞬态多相流体力学模型，以t0时刻的参数作为初始状态，预测Δt0-1时间后t1时刻的井底压力；
井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，单位为m2；ρg为气体密度，单位为kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，单位为m/s；Γg为连续性方程中气源项，单位为kg/m/s；ρl为钻井液密度，单位为kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲； vl为钻井液流速，单位为m/s；P为压力，单位为Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，单位为kg/m3；为摩阻压降，单位为MPa/m；j为位置，单位为m；Pf为环空压耗，单位为MPa；H为发生气侵的井深，单位为m；t为时间，单位为s；ql(t)为钻井液入了排量，单位为L/s；ql_measured(t0)为t0时刻测量的井口入口排量，单位为L/s；Pb(t)为t0时刻井底压力，单位为MPa； Pd_measured(t0)为t0时刻测量的立管压力，单位为MPa；Pd_f为钻柱内压耗，单位为MPa；qo(t)为井口环空出口排量，单位为L/s；qo_measured(t0)为t0时刻测量的井口环空出口排量，单位为L/s；Pc(t)为井口套管压力，单位为MPa；Pc_measured(t0) 为t0时刻测量的井口套管压力，单位为MPa；
井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解，求解得出t1时刻井底压力Pb(t1)；
ΔPb2计算公式为ΔPb2＝Pb(t1)-Pd_measured；
ΔPb3的计算方法为，采用井筒瞬态多相流体力学模型，以t1时刻的参数作为初始状态，预测Δt1-2时间后t2时刻的井底压力；
井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，m2；ρg为气体密度，kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，m/s；Γg为连续性方程中气源项，kg/m/s；ρl为钻井液密度， kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，m/s；P为压力， Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，kg/m3；为摩阻压降，MPa/m；j 为位置，m；Pf为环空压耗，MPa；H为发生气侵的井深，m；t为时间，s；ql(t) 为钻井液入了排量，L/s；ql_measured(t1)为t1时刻测量的井口入口排量，L/s；Pb(t) 为t0时刻井底压力，MPa；Pd_measured(t1)为t1时刻测量的立管压力，MPa；Pd_f为钻柱内压耗，MPa；qo(t)为井口环空出口排量，L/s；qo_measured(t1)为t1时刻测量的井口环空出口排量，L/s；Pc(t)为井口套管压力，MPa；Pc_measured(t1)为t1时刻测量的井口套管压力，MPa；
井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解，求解得出t2时刻井底压力Pb(t2)；
ΔPb3计算公式为ΔPb3＝Pb(t2)-Pb(t1)。
一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井装置，包括入口流量计、出口流量计、立管压力测量计、套管压力测量计、自动控制节流阀、手动控制节流阀、平板阀、智能化节流压井施工作业控制台和数据采集及控制线路；
具体的，所述入口流量计安装在压井液入口处，可实时测量入口流量；
具体的，所述立管压力测量计安装在压井液入口处，可实时测量立管压力；
具体的，所述出口流量计安装在压井液出口处，可实时测量出口流量；
具体的，所述套管压力测量计安装在节流管汇处，可实时测量套管压力；
具体的，所述自动控制节流阀安装在节流管汇处，可根据指令自动调整开度，工作压力在70MPa以上；
具体的，所述手动控制节流阀安装在节流管汇处，可根据指令手动调整开度；
具体的，所述平板阀安装在节流管汇、防喷管线、放喷管线上，可根据要求开启及关闭，控制钻井液流动；
具体的，所述数据采集及控制线路将所述入口流量计、出口流量计、立管压力测量计、套管压力测量计、自动控制节流阀与智能化节流压井施工作业控制台相连，可传输实时测量数据、实时传输自动控制节流阀开度控制的指令。
具体的，所述智能化节流压井施工作业控制台包括测量参数显示模块、井筒流动参数分析与修正模块、自动控制节流阀开度自动调节模块、实时套管压力曲线模块、实时立管压力曲线模块、设计立管压力曲线模块、设计套管压力曲线模块、实测出入口排量曲线模块；
具体的，所述测量参数显示模块，可显示当前实时采集的入口流量计读数、立管压力测量计读数、出口流量计读数、套管压力测量计读数、自动控制节流阀开度读数、自动控制节流阀开度调整指令参数；
具体的，所述井筒流动参数分析与修正模块，可通过多相流理论结合入口流量计、立管压力测量计、出口流量计、套管压力测量计测量数据建立井筒流动参数分析与修正模型，计算得到井筒环空中溢流物高度，井筒环空中持气率、持液率，井筒环空中压力分布，井筒环空中气相、液相流动速度等参数；
具体的，所述自动控制节流阀开度自动调节模块，以井筒流动参数分析与修正模块的预测结果作为调整依据，向自动控制节流阀发出控制指令进行开度自动控制，控制井底压力在设计范围之内；
具体的，所述实测/设计出入口排量曲线模块，可将出、入口流量计测量/设计的出、入口排量沿时间分布数据绘制成可视化图形；
具体的，所述实测套管压力曲线模块，可将套管压力测量计测量的套管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形；
具体的，所述实测立管压力曲线模块，可将立管压力测量计测量的立管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形；
具体的，所述设计立管压力曲线模块，可将设计的立管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形；所述设计套管压力曲线模块，可将设计的套管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形；
具体的，所述高温高压深井钻井溢流智能化节流压井装置采用如前所述的高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法
本发明的有益效果是：
(1)提高了压井控制的精确度，考虑到压力波传递速度和回压施加延迟的影响，精确计算了精确计算压力控制值，减弱压力波传递延迟的影响，有助于高温高压深井超深井压井作业；
(2)操作简便，软件自动化计算与控制，无需工作人员手动调节节流阀开度，提高了节流阀控制的平稳度和精确度，降低了对操作经验的依赖；
(3)设备需求少，成本较低，只需将井场现有节流管汇中其中一个手动控制节流阀升级为自动控制节流阀，及配套相关软件即可。
附图说明
图1为本发明的高温高压深井钻井溢流智能化节流压井装置示意图；
图2为本发明的高温高压深井钻井溢流智能化节流压井装置的智能化节流压井施工作业控制台；
图中，1-钻井液罐，2-钻井泵，3-智能化节流压井施工作业控制台，4-数据采集及控制线路，5-防喷器，6-节流管汇，7-压井管汇，8-钻柱，9-环空，10- 溢流物，11-钻头，12-测量参数显示模块，13-井筒流动参数分析与修正模块， 14-自动控制节流阀开度自动调节模块，15-实测/设计出入口排量曲线模块，16- 实测套管压力曲线模块，17-实测立管压力曲线模块，18-设计立管压力曲线模块，19-设计套管压力曲线模块，F1-入口流量计，F2-出口流量计，G1-立管压力测量计，G2-套管压力测量计，J1-自动控制节流阀，J4-手动控制节流阀，1#、2#、 3#、4#、J2a、J2b、J3a、J3b、J5、J6a、J6b、J7、J8、J9、J10-平板阀。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，高温高压深井钻井溢流智能化节流压井装置包括入口流量计 F1、出口流量计F2、立管压力测量计G1、套管压力测量计G2、自动控制节流阀J1、手动控制节流阀J4、平板阀(1#、2#、3#、4#、J2a、J2b、J3a、J3b、 J5、J6a、J6b、J7、J8、J9、J10)、智能化节流压井施工作业控制台3和数据采集及控制线路4。
入口流量计F1安装在压井液入口处，实时测量入口流量；立管压力测量计 G1安装在压井液入口处，实时测量立管压力；出口流量计F2安装在压井液出口处，实时测量出口流量；套管压力测量计G2安装在节流管汇处，实时测量套管压力；自动控制节流阀J1安装在节流管汇6处，根据指令自动调整开度，工作压力在70MPa以上；数据采集及控制线路4将所述入口流量计F1、出口流量计 F2、立管压力测量计G1、套管压力测量计G2、自动控制节流阀J1同智能化节流压井施工作业控制台3相连，实时传输入口流量计F1、出口流量计F2、立管压力测量计G1、套管压力测量计G2测量数据，实时传输自动控制节流阀J1开度控制的指令；手动控制节流阀J4安装在节流管汇处，可根据指令手动调整开度；平板阀(1#、2#、3#、4#、J2a、J2b、J3a、J3b、J5、J6a、J6b、J7、J8、 J9、J10)安装在节流管汇6、压井管汇7上，根据要求开启及关闭，控制钻井液流动通路；智能化节流压井施工作业控制台3包括测量参数显示模块12、井筒流动参数分析与修正模块13、自动控制节流阀开度自动调节模块14、实测出入口排量曲线模块15、实测套管压力曲线模块16、实测立管压力曲线模块17、设计立管压力曲线模块18、设计套管压力曲线模块19；测量参数显示模块12，显示当前实时采集的入口流量计F1读数、立管压力测量计G1读数、出口流量计F2读数、套管压力测量计G2读数、自动控制节流阀J1开度读数、自动控制节流阀开度调整指令参数；井筒流动参数分析与修正模块13，通过多相流理论结合入口流量计F1、立管压力测量计G1、出口流量计F2、套管压力测量计G2 测量数据建立井筒流动参数分析与修正模型；自动控制节流阀开度自动调节模块 14，以井筒流动参数分析与修正模块的预测结果作为调整依据，向自动控制节流阀J1发出控制指令进行开度自动控制，控制井底压力在设计范围之内；实测/设计出入口排量曲线模块15，将入口流量计F1、出口流量计F2测量的入、出口排量沿时间分布数据绘制成可视化图形；实测套管压力曲线模块16，将套管压力测量计G2测量的套管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形；实测立管压力曲线模块17，将立管压力测量计G1测量的立管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形；设计立管压力曲线模块18，将设计的立管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形；设计套管压力曲线模块19，将设计的套管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形。
一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法，包括以下步骤：
S1.压井开始前，通过关闭防喷器5求得地层压力及设计立管压力，采用井筒流动参数分析与修正模块13计算井筒流体分布，将压井设计立管压力数据显示在智能化节流压井施工作业控制台3中的设计立管压力曲线模块18上，设计套管压力数据显示在智能化节流压井施工作业控制台3中的设计套管压力曲线模块19上，设计压井排量数据显示在在智能化节流压井施工作业控制台3中的实测/设计出入口排量曲线模块15上，检查各闸阀开关位置是否正常，使节流管汇处于待命工况下。
步骤S1中，井筒环空流体分布包括井筒环空中溢流物高度，井筒环空中持气率、持液率，井筒环空中压力分布，井筒环空中气相、液相流动速度。
步骤S1中，井筒流动参数分析与修正模块13计算井筒流体分布的方法为：
S101：溢流发生后至关井前阶段，采用入口流量计F1、出口流量计F2、立管压力测量计G1实时测量数据，结合井筒瞬态多相流体力学模型，得到井筒环空流体分布；
井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算模型：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，m2；ρg为气体密度，kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，m/s；Γg为连续性方程中气源项，kg/m/s；ρl为钻井液密度， kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，m/s；P为压力， Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，kg/m3；为摩阻压降，MPa/m；j 为位置，m；Pf为环空压耗，MPa；H为发生气侵的井深，m；t为时间，s；ql为钻井液入了排量，L/s；Pb(t)为t时刻井底压力，MPa；Pd_measured(t)为t时刻测量的立管压力，MPa；Pd_f为钻柱内压耗，MPa；qo(t)为井口环空出口排量， L/s；qo_measured(t)为t时刻测量的井口环空出口排量，L/s。
井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解，得到井筒环空流体分布。
S102：关井后至压井前阶段，采用套管压力测量计G2实时测量数据，结合关井前井筒环空流体分布状态，采用考虑关井续流效应和滑脱效应影响的关井井筒流体力学模型，得到井筒环空流体分布。
考虑关井续流效应和滑脱效应影响的关井井筒流体力学模型为：
式中，Aa(t,i)为环空截面积，m2；Eg(t,i)为单元持气率，％；hg(t,i)为单元长度，m；Px(t)为井筒中x位置处压力；Vlx(t)为井筒单元体钻井液体积，m3；Vf(t) 为单位时间步长内钻井液滤失量，m3；Δt为时间步长，s。
考虑关井续流效应和滑脱效应影响的关井井筒流体力学模型采用 Gauss-Seidel迭代方法求解，得到井筒环空流体分布。
步骤S1中，节流管汇处于待命工况下各闸阀正常开关位置为，平板阀J2a、平板阀J2b、平板阀J3a、平板阀J5、平板阀J6a、平板阀J7、平板阀J8、平板阀 2#、平板阀3#为开启状态，平板阀J3b、平板阀J9、平板阀J11、平板阀J6b、平板阀J10、平板阀1#、平板阀4#为关闭状态。
S2.打开平板阀3#，缓慢开启泥浆泵2，将钻井液罐1中压井液通过钻柱8 注入井筒，调节自动控制节流阀J1使套管压力测量计G2测量值等于关井套管压力并维持不变，直到排量达到设计的压井排量，并在此期间采用井筒流动参数分析与修正模块13实时更新修正井筒流体分布。
步骤S2中，调节自动控制节流阀J1的方法是，实时监测套管压力测量计 G2测量值，并与关井套管压力值对比，当两者发生偏差时，发送两者偏差值至自动控制节流阀开度自动调节模块14，自动控制节流阀开度自动调节模块14向自动控制节流阀J1发出控制指令，调整节流阀开度，维持井口套管压力等于关井套管压力；
步骤S2中，判断排量是否到达设计的压井排量的方法是，通过智能化节流压井施工作业控制台3中的实测/设计出入口排量曲线模块15中压井液实测排量与设计排量曲线，判断排量是否到达设计的压井排量。
步骤S2中，实时更新修正井筒流体分布的方法为，采用入口流量计F1、出口流量计F2、立管压力测量计G1、套管压力测量计G2实时测量压井液出口排量、入口排量、立管压力、套管压力，结合井筒瞬态多相流体力学模型，对步骤S1 中得到的井筒流体分布实时更新修正；
井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，m2；ρg为气体密度，kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，m/s；Γg为连续性方程中气源项，kg/m/s；ρl为钻井液密度，kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，m/s；P为压力， Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，kg/m3；为摩阻压降，MPa/m；j 为位置，m；Pf为环空压耗，MPa；H为发生气侵的井深，m；t为时间，s；S2_0 为步骤S2开始时刻；S1_end为步骤S1结束时刻；ql(t)为钻井液入了排量，L/s；ql_measured(t)为t时刻测量的井口入口排量，L/s；Pb(t)为t时刻井底压力，MPa； Pd_measured(t)为t时刻测量的立管压力，MPa；Pd_f为钻柱内压耗，MPa；qo(t)为井口环空出口排量，L/s；qo_measured(t)为t时刻测量的井口环空出口排量，L/s；Pc(t) 为井口套管压力，MPa；Pc_measured(t)为t时刻测量的井口套管压力，MPa。
井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解，得到井筒环空流体分布。
S3.保持压井液排量不变，将钻井液罐1中压井液通过钻柱8注入井筒，逐渐将位于钻头11以上的溢流物10通过环空9逐渐排出井筒。期间采用井筒流动参数分析与修正模块13实时更新修正井筒流体分布。当立管压力测量计G1测量值偏离设计立管压力时，表明井底压力偏离了设计的井底压力，采用井筒流动参数分析与修正模块13预测计算出井底压力的发展趋势，确定压力调整目标值ΔPb，将要调整的目标值ΔPb发送至自动控制节流阀开度自动调节模块14，然后发出节流阀调整指令，调节自动控制节流阀J1使立管压力测量值与设计值吻合。
步骤S3中，实时更新修正井筒流体分布的方法为，采用入口流量计F1、出口流量计F2、立管压力测量计G1、套管压力测量计G2实时测量压井液出口排量、入口排量、立管压力、套管压力，结合井筒瞬态多相流体力学模型，对步骤S2 中得到的井筒流体分布实时更新修正；
井筒瞬态多相流体力学模型为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，m2；ρg为气体密度，kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，m/s；Γg为连续性方程中气源项，kg/m/s；ρl为钻井液密度， kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，m/s；P为压力， Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，kg/m3；为摩阻压降，MPa/m；j 为位置，m；Pf为环空压耗，MPa；H为发生气侵的井深，m；t为时间，s；S3_0 为步骤S3开始时刻；S2_end为步骤S2结束时刻；ql(t)为钻井液入了排量，L/s；ql_measured(t)为t时刻测量的井口入口排量，L/s；Pb(t)为t时刻井底压力，MPa； Pd_measured(t)为t时刻测量的立管压力，MPa；Pd_f为钻柱内压耗，MPa；qo(t)为井口环空出口排量，L/s；qo_measured(t)为t时刻测量的井口环空出口排量，L/s；Pc(t) 为井口套管压力，MPa；Pc_measured(t)为t时刻测量的井口套管压力，MPa。
井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解。
步骤S3中，当立管压力测量计F1测量值偏离设计立管压力时，采用井筒流动参数分析与修正模块13预测计算出井底压力的发展趋势，确定压力调整目标值的方法为：
压力调整目标值为：ΔPb＝ΔPb1+ΔPb2+ΔPb3。
式中，ΔPb为压力调整目标值，MPa；ΔPb1为监测到立管压力测量计F1测量值偏离设计立管压力时刻(t1)的偏离值，MPa；ΔPb2为井底压力波传至井口立管压力测量计F1期间(t0-t1)内井底压力的变化值，MPa；ΔPb3为节流阀动作后，井口回压传至井底期间(t1-t2)内井底压力的变化，MPa；t0为井底压力发生偏离设计的时刻，s；t1为监测到立管压力测量计F1测量值偏离设计立管压力的时刻， s；t2为调整自动控制节流阀J1开度后，井口回压施加到井底的时刻，s；为t0时刻到t1时刻间的时间长度，即井底压力波传至井口立管压力测量计F1所需时间，s；H为井深，m；vw_in_pipe为钻柱内压力波传播速度，m/s；为t1时刻到t2时刻间的时间长度，即调整自动控制节流阀J1开度后井口回压的压力波传递到井底的时间长度，s； vw_in_annulus为环空内压力波传播速度，m/s。
ΔPb1的计算方法为，ΔPb1＝Pd_measured-Pd_designed；
式中，Pd_measured为立管压力偏离时的立管压力测量计F1测量值，MPa； Pd_designed为设计立管压力值，MPa。
ΔPb2的计算方法为，采用井筒瞬态多相流体力学模型，以t0时刻的参数作为初始状态，预测Δt0-1时间后t1时刻的井底压力。
井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，m2；ρg为气体密度，kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，m/s；Γg为连续性方程中气源项，kg/m/s；ρl为钻井液密度，kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，m/s；P为压力， Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，kg/m3；为摩阻压降，MPa/m；j 为位置，m；Pf为环空压耗，MPa；H为发生气侵的井深，m；t为时间，s；ql(t) 为钻井液入了排量，L/s；ql_measured(t0)为t0时刻测量的井口入口排量，L/s；Pb(t) 为t0时刻井底压力，MPa；Pd_measured(t0)为t0时刻测量的立管压力，MPa；Pd_f为钻柱内压耗，MPa；qo(t)为井口环空出口排量，L/s；qo_measured(t0)为t0时刻测量的井口环空出口排量，L/s；Pc(t)为井口套管压力，MPa；Pc_measured(t0)为t0 时刻测量的井口套管压力，MPa。
井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解，求解得出t1时刻井底压力Pb(t1)；
ΔPb2计算公式为ΔPb2＝Pb(t1)-Pd_measured；
ΔPb3的计算方法为，采用井筒瞬态多相流体力学模型，以t1时刻的参数作为初始状态，预测Δt1-2时间后t2时刻的井底压力。
井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，m2；ρg为气体密度，kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，m/s；Γg为连续性方程中气源项，kg/m/s；ρl为钻井液密度， kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，m/s；P为压力， Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，kg/m3；为摩阻压降，MPa/m；j 为位置，m；Pf为环空压耗，MPa；H为发生气侵的井深，m；t为时间，s；ql(t) 为钻井液入了排量，L/s；ql_measured(t1)为t1时刻测量的井口入口排量，L/s；Pb(t) 为t0时刻井底压力，MPa；Pd_measured(t1)为t1时刻测量的立管压力，MPa；Pd_f为钻柱内压耗，MPa；qo(t)为井口环空出口排量，L/s；qo_measured(t1)为t1时刻测量的井口环空出口排量，L/s；Pc(t)为井口套管压力，MPa；Pc_measured(t1)为t1时刻测量的井口套管压力，MPa。
井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解，求解得出t2时刻井底压力Pb(t2)；
ΔPb3计算公式为ΔPb3＝Pb(t2)-Pb(t1)。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.压井开始前，通过关闭防喷器求得地层压力及设计立管压力，采用井筒流动参数分析与修正模块计算井筒流体分布，将压井设计立管压力立管压力数据显示在智能化节流压井施工作业控制台中的设计立管压力曲线模块上，设计套管压力数据显示在智能化节流压井施工作业控制台中的设计套管压力曲线模块上，设计压井排量数据显示在在智能化节流压井施工作业控制台中的实测/设计出入口排量曲线模块上，检查各闸阀开关位置是否正常，使节流管汇处于待命工况下；
S2.打开平板阀3#，缓慢开启泥浆泵，将钻井液罐中压井液通过钻柱注入井筒，调节自动控制节流阀使套管压力测量计测量值等于关井套管压力并维持不变，直到排量达到设计的压井排量，并在此期间采用井筒流动参数分析与修正模块实时更新修正井筒流体分布；
S3.保持压井液排量不变，将钻井液罐中压井液通过钻柱注入井筒，将位于钻头以上的溢流物通过环空逐渐排出井筒，期间采用井筒流动参数分析与修正模块实时更新修正井筒流体分布，当立管压力测量计测量值偏离设计立管压力时，表明井底压力已偏离了设计的井底压力，采用井筒流动参数分析与修正模块预测计算出井底压力的发展趋势，确定压力调整目标值，将要调整的目标值发送至自动控制节流阀开度自动调节模块，发出节流阀调整指令，调节自动控制节流阀使立管压力测量值与设计值吻合。
2.根据权利要求1所述的一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法，其特征在于：所述步骤S1中，井筒环空流体分布包括井筒环空中溢流物高度、井筒环空中持气率、持液率、井筒环空中压力分布和井筒环空中气相、液相流动速度。
3.根据权利要求1所述的一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法，其特征在于：所述步骤S1中，井筒流动参数分析与修正模块计算井筒流体分布的方法为：
S101:溢流发生后至关井前阶段，采用入口流量计、出口流量计、立管压力测量计实时测量数据，结合井筒瞬态多相流体力学模型，得到井筒环空流体分布；
所述井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算模型：
计算初始条件：
计算边界条件：
其中，A为环空截面积，单位为m2；ρg为气体密度，单位为kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，单位为m/s；Γg为连续性方程中气源项，单位为kg/m/s；ρl为钻井液密度，单位为kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，单位为m/s；P为压力，单位为Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，单位为kg/m3；为摩阻压降，单位为MPa/m；j为位置，单位为m；Pf为环空压耗，单位为MPa；H为发生气侵的井深，单位为m；t为时间，单位为s；ql为钻井液入了排量，单位为L/s；Pb(t)为t时刻井底压力，单位为MPa；Pd_measured(t)为t时刻测量的立管压力，单位为MPa；Pd_f为钻柱内压耗，单位为MPa；qo(t)为井口环空出口排量，单位为L/s；qo_measured(t)为t时刻测量的井口环空出口排量，单位为L/s；
所述井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解，得到井筒环空流体分布；
S102:关井后至压井前阶段，采用套管压力测量计实时测量数据，结合关井前井筒环空流体分布状态，采用考虑关井续流效应和滑脱效应影响的关井井筒流体力学模型，得到井筒环空流体分布；
所述的考虑关井续流效应和滑脱效应影响的关井井筒流体力学模型为：
式中，Aa(t,i)为环空截面积，单位为m2；Eg(t,i)为单元持气率，单位为％；hg(t,i)为单元长度，单位为m；Px(t)为井筒中x位置处压力；Vlx(t)为井筒单元体钻井液体积，单位为m3；Vf(t)为单位时间步长内钻井液滤失量，单位为m3；Δt为时间步长，单位为s；
所述的考虑关井续流效应和滑脱效应影响的关井井筒流体力学模型采用Gauss-Seidel迭代方法求解，得到井筒环空流体分布。
4.根据权利要求1所述的一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法，其特征在于：所述步骤S2中，调节自动控制节流阀的方法为：实时监测套管压力测量计测量值，并与关井套管压力值对比，当两者发生偏差时，发送两者偏差值至自动节流阀开度自动调节模块，自动节流阀开度自动调节模块向自动控制节流阀发出控制指令，调整节流阀开度，维持井口套管压力等于关井套管压力。
5.根据权利要求1所述的一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法，其特征在于：所述步骤S2中，判断排量是否到达设计的压井排量的方法为：通过智能化节流压井施工作业控制台中的实测/设计出入口排量曲线模块中压井液实测排量与设计排量曲线，判断排量是否到达设计的压井排量。
6.根据权利要求1所述的一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法，其特征在于：所述步骤S2中，实时更新修正井筒流体分布的方法为：采用入口流量计、出口流量计、立管压力测量计和套管压力测量计实时测量压井液出口排量、入口排量、立管压力和套管压力，结合井筒瞬态多相流体力学模型，对步骤S1中得到的井筒流体分布实时更新修正；
所述的井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，单位为m2；ρg为气体密度，单位为kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，单位为m/s；Γg为连续性方程中气源项，单位为kg/m/s；ρl为钻井液密度，单位为kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，单位为m/s；P为压力，单位为Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，单位为kg/m3；为摩阻压降，单位为MPa/m；j为位置，单位为m；Pf为环空压耗，单位为MPa；H为发生气侵的井深，单位为m；t为时间，单位为s；S2_0为步骤S2开始时刻；S1_end为步骤S1结束时刻；ql(t)为钻井液入了排量，单位为L/s；ql_measured(t)为t时刻测量的井口入口排量，单位为L/s；Pb(t)为t时刻井底压力，单位为MPa；Pd_measured(t)为t时刻测量的立管压力，单位为MPa；Pd_f为钻柱内压耗，单位为MPa；qo(t)为井口环空出口排量，单位为L/s；qo_measured(t)为t时刻测量的井口环空出口排量，单位为L/s；Pc(t)为井口套管压力，单位为MPa；Pc_measured(t)为t时刻测量的井口套管压力，单位为MPa；
所述的井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解。
7.根据权利要求1所述的一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法，其特征在于：所述步骤S3中，实时更新修正井筒流体分布的方法为，采用入口流量计、出口流量计、立管压力测量计、套管压力测量计实时测量压井液出口排量、入口排量、立管压力、套管压力，结合井筒瞬态多相流体力学模型，对步骤S2中得到的井筒流体分布实时更新修正；
所述的井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，单位为m2；ρg为气体密度，单位为kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，单位为m/s；Γg为连续性方程中气源项，单位为kg/m/s；ρl为钻井液密度，单位为kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，单位为m/s；P为压力，单位为Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，单位为kg/m3；为摩阻压降，单位为MPa/m；j为位置，单位为m；Pf为环空压耗，单位为MPa；H为发生气侵的井深，单位为m；t为时间，单位为s；S3_0为步骤S3开始时刻；S2_end为步骤S2结束时刻；ql(t)为钻井液入了排量，单位为L/s；ql_measured(t)为t时刻测量的井口入口排量，单位为L/s；Pb(t)为t时刻井底压力，单位为MPa；Pd_measured(t)为t时刻测量的立管压力，单位为MPa；Pd_f为钻柱内压耗，单位为MPa；qo(t)为井口环空出口排量，单位为L/s；qo_measured(t)为t时刻测量的井口环空出口排量，单位为L/s；Pc(t)为井口套管压力，单位为MPa；Pc_measured(t)为t时刻测量的井口套管压力，单位为MPa；
所述的井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解。
8.根据权利要求1所述的一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井方法，其特征在于：所述步骤S3中，当立管压力测量计测量值偏离设计立管压力时，采用井筒流动参数分析与修正模块预测计算出井底压力的发展趋势，确定压力调整目标值的方法为：
所述压力调整目标值为：ΔPb＝ΔPb1+ΔPb2+ΔPb3；
式中，ΔPb为压力调整目标值，单位为MPa；ΔPb1为监测到立管压力测量计测量值偏离设计立管压力时刻(t1)的偏离值，单位为MPa；ΔPb2为井底压力波传至井口立管压力测量计期间(t0-t1)内井底压力的变化值，单位为MPa；ΔPb3为节流阀动作后，井口回压传至井底期间(t1-t2)内井底压力的变化，单位为MPa；t0为井底压力发生偏离设计的时刻，单位为s；t1为监测到立管压力测量计测量值偏离设计立管压力的时刻，s；t2为调整自动节流阀开度后，井口回压施加到井底的时刻，单位为s；为t0时刻到t1时刻间的时间长度，即井底压力波传至井口立管压力测量计所需时间，单位为s；H为井深，单位为m；vw_in_pipe为钻柱内压力波传播速度，单位为m/s；为t1时刻到t2时刻间的时间长度，即调整自动节流阀开度后井口回压的压力波传递到井底的时间长度，单位为s；vw_in_annulus为环空内压力波传播速度，单位为m/s；
所述的ΔPb1的计算方法为，ΔPb1＝Pd_measured-Pd_designed；
式中，Pd_measured为立管压力偏离时的立管压力测量计测量，单位为MPa；Pd_designed为设计立管压力值，单位为MPa；
所述ΔPb2的计算方法为，采用井筒瞬态多相流体力学模型，以t0时刻的参数作为初始状态，预测Δt0-1时间后t1时刻的井底压力；
所述的井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，单位为m2；ρg为气体密度，单位为kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，单位为m/s；Γg为连续性方程中气源项，单位为kg/m/s；ρl为钻井液密度，单位为kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，单位为m/s；P为压力，单位为Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，单位为kg/m3；为摩阻压降，单位为MPa/m；j为位置，单位为m；Pf为环空压耗，单位为MPa；H为发生气侵的井深，单位为m；t为时间，单位为s；ql(t)为钻井液入了排量，单位为L/s；ql_measured(t0)为t0时刻测量的井口入口排量，单位为L/s；Pb(t)为t0时刻井底压力，单位为MPa；Pd_measured(t0)为t0时刻测量的立管压力，单位为MPa；Pd_f为钻柱内压耗，单位为MPa；qo(t)为井口环空出口排量，单位为L/s；qo_measured(t0)为t0时刻测量的井口环空出口排量，单位为L/s；Pc(t)为井口套管压力，单位为MPa；Pc_measured(t0)为t0时刻测量的井口套管压力，单位为MPa；
所述的井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解，求解得出t1时刻井底压力Pb(t1)；
所述的ΔPb2计算公式为ΔPb2＝Pb(t1)-Pd_measured；
所述ΔPb3的计算方法为，采用井筒瞬态多相流体力学模型，以t1时刻的参数作为初始状态，预测Δt1-2时间后t2时刻的井底压力；
所述的井筒瞬态多相流体力学模型及计算初始、边界条件为：
计算初始条件：
计算边界条件：
式中，A为环空截面积，m2；ρg为气体密度，kg/m3；Eg为持气率，无量纲；vg为气体流速，m/s；Γg为连续性方程中气源项，kg/m/s；ρl为钻井液密度，kg/m3；El为持液率，El+Eg＝1，无量纲；vl为钻井液流速，m/s；P为压力，Pa；ρm为混合物密度，ρm＝ρlEl+ρgEg，kg/m3；为摩阻压降，MPa/m；j为位置，m；Pf为环空压耗，MPa；H为发生气侵的井深，m；t为时间，s；ql(t)为钻井液入了排量，L/s；ql_measured(t1)为t1时刻测量的井口入口排量，L/s；Pb(t)为t0时刻井底压力，MPa；Pd_measured(t1)为t1时刻测量的立管压力，MPa；Pd_f为钻柱内压耗，MPa；qo(t)为井口环空出口排量，L/s；qo_measured(t1)为t1时刻测量的井口环空出口排量，L/s；Pc(t)为井口套管压力，MPa；Pc_measured(t1)为t1时刻测量的井口套管压力，MPa；
所述的井筒瞬态多相流体力学模型采用隐式差分方法迭代求解，求解得出t2时刻井底压力Pb(t2)；
所述的ΔPb3计算公式为ΔPb3＝Pb(t2)-Pb(t1)。
9.一种高温高压深井钻井溢流智能化节流压井装置，其特征在于，所述高温高压深井钻井溢流智能化节流压井装置包括入口流量计、出口流量计、立管压力测量计、套管压力测量计、自动控制节流阀、手动控制节流阀、平板阀、智能化节流压井施工作业控制台和数据采集及控制线路；
所述入口流量计安装在压井液入口处，可实时测量入口流量；
所述立管压力测量计安装在压井液入口处，可实时测量立管压力；
所述出口流量计安装在压井液出口处，可实时测量出口流量；
所述套管压力测量计安装在节流管汇处，可实时测量套管压力；
所述自动控制节流阀安装在节流管汇处，可根据指令自动调整开度，工作压力在70MPa以上；
所述手动控制节流阀安装在节流管汇处，可根据指令手动调整开度；
所述平板阀安装在节流管汇、防喷管线、放喷管线上，可根据要求开启及关闭，控制钻井液流动；
所述数据采集及控制线路将所述入口流量计、出口流量计、立管压力测量计、套管压力测量计、自动控制节流阀与智能化节流压井施工作业控制台相连，可传输实时测量数据、实时传输自动控制节流阀开度控制的指令；
所述智能化节流压井施工作业控制台包括测量参数显示模块、井筒流动参数分析与修正模块、自动控制节流阀开度自动调节模块、实时套管压力曲线模块、实时立管压力曲线模块、设计立管压力曲线模块、设计套管压力曲线模块、实测出入口排量曲线模块；
所述测量参数显示模块，可显示当前实时采集的入口流量计读数、立管压力测量计读数、出口流量计读数、套管压力测量计读数、自动控制节流阀开度读数、自动控制节流阀开度调整指令参数；
所述井筒流动参数分析与修正模块，可通过多相流理论结合入口流量计、立管压力测量计、出口流量计、套管压力测量计测量数据建立井筒流动参数分析与修正模型，计算得到井筒环空中溢流物高度，井筒环空中持气率、持液率，井筒环空中压力分布，井筒环空中气相、液相流动速度等参数；
所述自动控制节流阀开度自动调节模块，以井筒流动参数分析与修正模块的预测结果作为调整依据，向自动控制节流阀发出控制指令进行开度自动控制，控制井底压力在设计范围之内；
所述实测/设计出入口排量曲线模块，可将出、入口流量计测量/设计的出、入口排量沿时间分布数据绘制成可视化图形；
所述实测套管压力曲线模块，可将套管压力测量计测量的套管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形；
所述实测立管压力曲线模块，可将立管压力测量计测量的立管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形；
所述设计立管压力曲线模块，可将设计的立管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形；所述设计套管压力曲线模块，可将设计的套管压力沿时间分布数据绘制成可视化图形。
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