CN115126431A - 一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统及自动控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统及自动控制方法，包括注钻井液管线、注气管线、连续循环管线、井内工具、PLC自动控制系统、井口装备和返出管线（13）；在连续注气恒定井底压力控制钻井过程中，通过双壁电子钻杆小环空（5001）、气水混合器（6）向井筒环空注气，抵消环空循环压耗，形成环空恒定井底压力钻进，在接单根过程中，通过所述注钻井液管线中的第二注钻井液管线、所述注气管线中的第二注气管线保持恒定井底压力循环不间断，有利于减少井下复杂事故的发生，通过PLC自动控制系统（36）实时监测井底压力，实时调节注气量、钻井液排量等施工参数，保证井底压力始终恒定在安全窗口范围内，防止发生溢流、井漏。

Description

一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统及自动控制方法
技术领域
本发明涉及油气钻探技术领域，特别是一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统及自动控制方法。
背景技术
在油气钻井工程中，井漏问题是无法避免的井下复杂事故之一，其中低压地层、高压窄安全密度窗口地层井漏问题普遍存在，如：塔里木奥陶系碳酸盐岩储层，地层压力系数低于1.05；各老油田、气田经过长时间开采，压力衰竭加深钻井或侧钻井；四川气田、塔里木库车山前、克拉玛依油田、青海油田等高压窄安全密度窗口储层；页岩气低压漏失地层，页岩气长水平段裂缝性漏失地层等。井漏不仅造成泥浆、堵漏材料大量损失，还降低钻井时效、造成储层伤害，严重的甚至导致井塌、卡钻、溢流等井下复杂事故发生。防漏治漏钻井技术较多，例如气体钻井、充气钻井、控压钻井、清水强钻、泥浆帽钻井技术等，但这些技术都存在一定的局限性：气体钻井技术在出水性地层容易因粘土水化膨胀而卡钻；充气钻井技术因钻井液充气而影响井下动力钻具、随钻测量工具、地质导向工具的使用；控压钻井技术无法解决地层压力系数低于1.05的低压地层漏失问题；清水强钻、泥浆帽钻井技术无法准确判断岩屑漏入地层情况，卡钻风险高。
针对低压地层、高压窄安全密度窗口地层，设计一种陆地使用的连续注气恒定井底压力控制的钻井工艺。该工艺的钻井液密度依据地层孔隙压力加上附加安全压力进行设计，在循环过程中，通过双壁钻杆向环空一定井深处充气来等效消除环空循环压耗带来的影响，防止井漏发生，接单根过程中，通过连续注气、注钻井液装置，来实现接单过程的井下连续循环，彻底消除因注气所需稳定时间过长可能导致的井下隐患，通过设计PLC自动控制系统来调节注气量、注钻井液排量等施工参数，达到恒定井底压力控制、减少井漏的目的。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服了解决低压地层、高压窄安全密度窗口地层钻井漏失的问题，提供了一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统及自动控制方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统，它包括注钻井液管线、注气管线、连续循环管线、井内工具、PLC自动控制系统、井口装备和返出管线；
所述注钻井液管线包括第一注钻井液管线、第二注钻井液管线。所述第一注钻井液管线依次由泥浆泵、液体自动分流阀、流量计Ⅰ、压力表Ⅰ、立管、顶驱、顶驱注气适配器、双壁电子钻杆内管组成；所述第二注钻井液管线依次由泥浆泵、液体自动分流阀、流量计Ⅰ、压力表Ⅰ、地面管线、高压软管Ⅰ、双层管接头、双通道软管内管、双通道连续注气阀、双壁电子钻杆内管组成；
所述注气管线包括第一注气管线、第二注气管线；所述第一注气管线包括空压机组（30）、气体自动分流阀、增压机组、压力表Ⅱ、流量计Ⅱ、泄压阀、高压软管Ⅱ、顶驱注气适配器、双壁电子钻杆外管；所述第二注气管线包括空压机组、气体自动分流阀、增压机组、压力表Ⅱ、流量计Ⅱ、泄压阀、高压软管Ⅲ、双层管接头、双通道软管外管、双通道连续注气阀、双壁电子钻杆外管；
所述井内工具包括双壁电子钻杆、双通道连续注气阀、气水混合器、井下环空压力监测短节、普通钻杆、钻铤、钻头；所述双通道连续注气阀安装在每柱双壁电子钻杆顶部；所述井下环空压力监测短节安装在气水混合器下部，测量信号通过双壁电子钻杆有线传递方式传出井筒；
所述PLC自动控制系统包括信号接收处理设备、计算设备、显示设备、PLC控制设备；所述信号接收处理设备通过有线或无线方式接收测量信号包括：注钻井液管线处的流量表、压力表测量信号，注气管线处的流量表、压力表测量信号，出口处的流量表、压力表测量信号，双壁电子钻杆传递出井筒的井下环空压力监测短节测量信号；所述信号接收处理设备对接收的信号进行预处理后，传递给计算设备；所述PLC控制设备通过有线或无线方式连接液体自动分流阀、气体自动分流阀、出口节流阀；
所述井口装备从下到上依次为套管头、钻井四通、升高短节、闸板防喷器、环形防喷器、旋转防喷器；
所述返出管线依次为压力表Ⅲ、流量计Ⅲ、节流阀、高压软管Ⅳ、气液分离器、振动筛。
所述双层管接头是一个三通阀，钻井液从双层管接头左边进入，从右边双通道软管内管流出，气体从双层管接头上边流入，从右边双通道软管外管流出。
所述双通道连续注气阀是双层通道三通阀，双通道连续注气阀下侧一直打开，当双通道连续注气阀左侧关闭时，双通道连续注气阀上侧打开，当双通道连续注气阀左侧开启时，双通道连续注气阀上侧关闭。
所述双通道连续注气阀与双通道软管之间可以快速、方便拆装，在接单根时，双通道软管快速接在双通道连续注气阀上，接完单根后，从双通道连续注气阀上拆下双通道软管。
所述旋转防喷器右侧通过旁通阀与返出管线相连。
所述液体自动分流阀、气体自动分流阀、出口节流阀可根据PLC控制设备的调控信号自动改变阀体开度。
所述连续注气恒定井底压力钻井系统的自动控制方法，它包括以下步骤：
S1、连续注气恒定井底压力钻井的具体操作为：
S11、启动泥浆泵、空压机、增压机，通过顶驱带动双壁电子钻杆旋转，双壁电子钻杆带动普通钻杆、钻铤、钻头旋转，钻头旋转破碎岩石，形成钻进；
S12、空压机产生的压缩气体，经过气体自动分流阀、增压机、压力表Ⅱ、流量计Ⅱ、高压软管Ⅱ、顶驱注气适配器、双壁电子钻杆小环空注入井内，在一定井深处，经过气水混合器外侧开孔进入井筒环空，与井筒环空的钻井液混合形成低密度气液混合流体，降低环空当量密度；
S13、泥浆泵从泥浆池抽出钻井液，在泥浆泵的作用下，钻井液经液体自动分流阀、流量计Ⅰ、压力表Ⅰ、立管、顶驱、顶驱注气适配器、双壁电子钻杆内管、普通钻杆、钻铤、钻头注入井内，经裸眼环空上返；
S14、携带岩屑上返的钻井液在气水混合器处，与进入井筒环空的压缩气体形成多相流，继续上返至井口，经旋转防喷器旁通阀进入返出管线，通过出口压力表Ⅲ、流量计Ⅲ、节流阀、高压软管Ⅳ、气液分离器、振动筛，分离了气体和岩屑的钻井液最终回到泥浆罐，完成连续注气恒定井底压力钻进；
S2、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中需要接立柱，先打开第二注气管线、第二注钻井液管线，后关闭第一注气管线、第一注钻井液管线，气体改由第二注气管线注入井内，即压缩气体经空压机组、气体自动分流阀、增压机组、压力表Ⅱ、流量计Ⅱ、高压软管Ⅲ、双层管接头、双通道软管外管、双通道连续注气阀、双壁电子钻杆小环空注入井内，液体改由第二注钻井液管线注入井内，即钻井液经泥浆泵、液体自动分流阀、流量表Ⅰ、压力表Ⅰ、地面管线、高压软管Ⅰ、双层管接头、双通道软管内管、双通道连续注气阀、双壁电子钻杆内管注入井内，此时顶驱注气适配器与双通道连续注气阀之间可以卸开，进行接立柱作业，过程中井底循环保持不变，有利于维持井底压力恒定，减少井漏、卡钻等复杂井下事故；
S3、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过流量表Ⅰ、压力表Ⅰ、流量表Ⅱ、压力表Ⅱ实时监测注钻井液参数与注气参数，通过流量表Ⅲ、压力表Ⅲ实时监测出口处的参数变化情况，通过井下环空压力监测短节实时测量井筒压力等参数变化情况，所有测量信号传递给PLC自动控制系统的信号接收处理设备；
S4、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过PLC自动控制系统的计算设备，判断井底压力是否在安全窗口范围内，若是，则保持钻井参数不变，持续钻进，若否，则通过计算设备计算出最优注气参数、注钻井液排量，并将调节控制信号传递给PLC控制设备，通过PLC控制设备控制液体自动分流阀、气体自动分流阀改变阀体开度，使井底压力重新回到安全窗口范围内，保持井底压力恒定、安全钻进；
S5、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过PLC自动控制系统实时测量压力表I注钻井液压力、压力表Ⅱ注气压力，在压力超过设备承压能力或泄压阈值时，通过PLC控制设备控制泄压阀、液体自动分流阀进行泄压，防止因管道堵塞等原因造成的憋压危害；
S6、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过PLC自动控制系统的显示设备实时显示井底压力、钻井安全窗口、注气参数、注钻井液参数、气体自动分流阀开度、液体自动分流阀开度、泄压阀开关状态等参数，方便工程师实时掌控连续注气恒定井底压力钻井井下动态。
本发明的有益效果：
1、现场操作简单，工艺转换方便，采用环空注气钻井工艺原理进行钻井，适用范围广，可用于解决低压、高压窄安全密度窗口地层钻井漏失问题。
2、通过双通道连续注气阀可实现接单根过程中连续注气、注钻井液，保持接单根过程中的井筒连续循环，减少井漏、卡钻等井下复杂事故发生几率。
3、钻井过程中，由井下环空压力监测短节实时监测井底压力，通过PLC自动控制系统调节液体自动分流阀、气体自动分流阀开度，调节施工参数，实现恒定井底压力钻井，减少井漏、溢流、卡钻等井下事故。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1 为本发明的连续注气恒定井底压力钻井自动控制方法一实施例流程图；
图2 为双通道软管结构示意图；
图3 为双壁钻杆、气水混合器结构示意图；
图中，1-顶驱，2-顶驱注气适配器，3-双通道连续注气阀，4-旋转防喷器，5-双壁电子钻杆，6-气水混合器，7-井下环空压力监测短节，8-普通钻杆，9-钻铤，10-钻头，11-压力表Ⅲ，12-流量计Ⅲ，13-返出管线，14-节流阀，15-节流管汇，16-压井管汇，17-气液分离器，18-振动筛，19-泥浆池，20-泥浆泵，21-液体自动分流阀，22-流量计Ⅰ，23-压力表Ⅰ，24-立管，25-高压软管Ⅰ，26高压软管II，27-高压软管Ⅲ，28-双层管接头，29-双通道软管，30-空压机组，31-气体自动分流阀，32-增压机组，33-压力表Ⅱ，34-流量计II，35-泄压阀，36-PLC自动控制系统，37-信号接收处理设备，38-显示设备，39-计算设备，40-PLC控制设备，41-地面管线，42-套管头，43-钻井四通，44-升高短节，45-闸板防喷器，46-环形防喷器，47-高压软管Ⅳ。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案精选以下详细说明。显然，所描述的实施案例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，不能理解为对本发明可实施范围的限定。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1-3所示，一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统，它包括注钻井液管线、注气管线、连续循环管线、井内工具、PLC自动控制系统36、井口装备和返出管线13。
所述注钻井液管线包括第一注钻井液管线、第二注钻井液管线。所述第一注钻井液管线依次由泥浆泵20、液体自动分流阀21、流量计Ⅰ22、压力表Ⅰ23、立管24、顶驱1、顶驱注气适配器2、双壁电子钻杆内管5002组成；所述第二注钻井液管线依次由泥浆泵20、液体自动分流阀21、流量计Ⅰ22、压力表Ⅰ23、地面管线41、高压软管Ⅰ25、双层管接头28、双通道软管内管2902、双通道连续注气阀3、双壁电子钻杆内管5002组成。
所述注气管线包括第一注气管线、第二注气管线；所述第一注气管线包括空压机组30、气体自动分流阀31、增压机组32、压力表Ⅱ33、流量计Ⅱ34、泄压阀35、高压软管Ⅱ26、顶驱注气适配器2、双壁电子钻杆外管5001；所述第二注气管线包括空压机组30、气体自动分流阀31、增压机组32、压力表Ⅱ33、流量计Ⅱ34、泄压阀35、高压软管Ⅲ27、双层管接头28、双通道软管外管2901、双通道连续注气阀3、双壁电子钻杆外管5001。
所述井内工具包括双壁电子钻杆5、双通道连续注气阀3、气水混合器6、井下环空压力监测短节7、普通钻杆8、钻铤9、钻头10；所述双通道连续注气阀3安装在每柱双壁电子钻杆5顶部；所述井下环空压力监测短节7安装在气水混合器6下部，测量信号通过双壁电子钻杆5有线传递方式传出井筒。
所述PLC自动控制系统36包括信号接收处理设备37、计算设备39、显示设备38、PLC控制设备40；所述信号接收处理设备37通过有线或无线方式接收测量信号包括：注钻井液管线处的流量表22、压力表23测量信号，注气管线处的流量表34、压力表33测量信号，出口处的流量表12、压力表11测量信号，双壁电子钻杆传递出井筒的井下环空压力监测短节测量信号；所述信号接收处理设备37对接收的信号进行预处理后，传递给计算设备39；所述PLC控制设备40通过有线或无线方式连接液体自动分流阀21、气体自动分流阀31、出口节流阀14。
所述井口装备从下到上依次为套管头42、钻井四通43、升高短节44、闸板防喷器45、环形防喷器46、旋转防喷器4。
所述返出管线13依次为压力表Ⅲ11、流量计Ⅲ12、节流阀14、高压软管Ⅳ47、气液分离器17、振动筛18。
所述双层管接头28是一个三通阀，钻井液从双层管接头28左边进入，从右边双通道软管内管2902流出，气体从双层管接头28上边流入，从右边双通道软管外管2901流出。
所述双通道连续注气阀3是双层通道三通阀，双通道连续注气阀3下侧一直打开，当双通道连续注气阀3左侧关闭时，双通道连续注气阀3上侧打开，当双通道连续注气阀3左侧开启时，双通道连续注气阀3上侧关闭。
所述双通道连续注气阀3与双通道软管29之间可以快速、方便拆装，在接单根时，双通道软管29快速接在双通道连续注气阀3上，接完单根后，从双通道连续注气阀3上拆下双通道软管29。
所述旋转防喷器4右侧通过旁通阀与返出管线13相连。
所述液体自动分流阀21、气体自动分流阀31、出口节流阀14可根据PLC控制设备40的调控信号自动改变阀体开度。
如图1~3所示，所述连续注气恒定井底压力钻井系统的自动控制方法，它包括以下步骤：
S1、连续注气恒定井底压力钻井的具体操作为：
S11、启动泥浆泵20、空压机30、增压机32，通过顶驱1带动双壁电子钻杆5旋转，双壁电子钻杆5带动普通钻杆8、钻铤9、钻头10旋转，钻头10旋转破碎岩石，形成钻进；
S12、空压机30产生的压缩气体，经过气体自动分流阀31、增压机32、压力表Ⅱ33、流量计Ⅱ34、高压软管Ⅱ26、顶驱注气适配器2、双壁电子钻杆小环空5001注入井内，在一定井深处，经过气水混合器外侧开孔6001进入井筒环空，与井筒环空的钻井液混合形成低密度气液混合流体，降低环空当量密度；
S13、泥浆泵20从泥浆池19抽出钻井液，在泥浆泵20的作用下，钻井液经液体自动分流阀21、流量计Ⅰ22、压力表Ⅰ23、立管24、顶驱1、顶驱注气适配器2、双壁电子钻杆内管5002、普通钻杆8、钻铤9、钻头10注入井内，经裸眼环空上返；
S14、携带岩屑上返的钻井液在气水混合器6处，与进入井筒环空的压缩气体形成多相流，继续上返至井口，经旋转防喷器4旁通阀进入返出管线13，通过出口压力表Ⅲ11、流量计Ⅲ12、节流阀14、高压软管Ⅳ47、气液分离器17、振动筛18，分离了气体和岩屑的钻井液最终回到泥浆罐19，完成连续注气恒定井底压力钻进；
S2、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中需要接立柱，先打开第二注气管线、第二注钻井液管线，后关闭第一注气管线、第一注钻井液管线，气体改由第二注气管线注入井内，即压缩气体经空压机组30、气体自动分流阀31、增压机组32、压力表Ⅱ33、流量计Ⅱ34、高压软管Ⅲ27、双层管接头28、双通道软管外管2901、双通道连续注气阀3、双壁电子钻杆小环空5001注入井内，液体改由第二注钻井液管线注入井内，即钻井液经泥浆泵20、液体自动分流阀21、流量表Ⅰ22、压力表Ⅰ23、地面管线41、高压软管Ⅰ25、双层管接头28、双通道软管内管2902、双通道连续注气阀3、双壁电子钻杆内管5002注入井内，此时顶驱注气适配器2与双通道连续注气阀3之间可以卸开，进行接立柱作业，过程中井底循环保持不变，有利于维持井底压力恒定，减少井漏、卡钻等复杂井下事故；
S3、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过流量表Ⅰ22、压力表Ⅰ23、流量表Ⅱ34、压力表Ⅱ33实时监测注钻井液参数与注气参数，通过流量表Ⅲ12、压力表Ⅲ11实时监测出口处的参数变化情况，通过井下环空压力监测短节7实时测量井筒压力等参数变化情况，所有测量信号传递给PLC自动控制系统36的信号接收处理设备37；
S4、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过PLC自动控制系统36的计算设备39，判断井底压力是否在安全窗口范围内，若是，则保持钻井参数不变，持续钻进，若否，则通过计算设备39计算出最优注气参数、注钻井液排量，并将调节控制信号传递给PLC控制设备40，通过PLC控制设备40控制液体自动分流阀21、气体自动分流阀31改变阀体开度，使井底压力重新回到安全窗口范围内，保持井底压力恒定、安全钻进；
S5、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过PLC自动控制系统36实时测量压力表I23注钻井液压力、压力表Ⅱ33注气压力，在压力超过设备承压能力或泄压阈值时，通过PLC控制设备40控制泄压阀35、液体自动分流阀21进行泄压，防止因管道堵塞等原因造成的憋压危害；
S6、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过PLC自动控制系统36的显示设备38实时显示井底压力、钻井安全窗口、注气参数、注钻井液参数、气体自动分流阀开度、液体自动分流阀开度、泄压阀开关状态等参数，方便工程师实时掌控连续注气恒定井底压力钻井井下动态。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
需要说明的是，对于前述的各个方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某一些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和单元并不一定是本申请所必须的。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、ROM、RAM等。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统，其特征在于，包括注钻井液管线、注气管线、连续循环管线、井内工具、PLC自动控制系统（36）、井口装备和返出管线（13）；
所述注钻井液管线包括第一注钻井液管线、第二注钻井液管线；所述第一注钻井液管线依次由泥浆泵（20）、液体自动分流阀（21）、流量计Ⅰ（22）、压力表Ⅰ（23）、立管（24）、顶驱（1）、顶驱注气适配器（2）、双壁电子钻杆内管（5002）组成；所述第二注钻井液管线依次由泥浆泵（20）、液体自动分流阀（21）、流量计Ⅰ（22）、压力表Ⅰ（23）、地面管线（41）、高压软管Ⅰ（25）、双层管接头（28）、双通道软管内管（2902）、双通道连续注气阀（3）、双壁电子钻杆内管（5002）组成；
所述注气管线包括第一注气管线、第二注气管线；所述第一注气管线包括空压机组（30）、气体自动分流阀（31）、增压机组（32）、压力表Ⅱ（33）、流量计Ⅱ（34）、泄压阀（35）、高压软管Ⅱ（26）、顶驱注气适配器（2）、双壁电子钻杆外管（5001）；所述第二注气管线包括空压机组（30）、气体自动分流阀（31）、增压机组（32）、压力表Ⅱ（33）、流量计Ⅱ（34）、泄压阀（35）、高压软管Ⅲ（27）、双层管接头（28）、双通道软管外管（2901）、双通道连续注气阀（3）、双壁电子钻杆外管（5001）；
所述井内工具包括双壁电子钻杆（5）、双通道连续注气阀（3）、气水混合器（6）、井下环空压力监测短节（7）、普通钻杆（8）、钻铤（9）、钻头（10）；所述双通道连续注气阀（3）安装在每柱双壁电子钻杆（5）顶部；所述井下环空压力监测短节（7）安装在气水混合器（6）下部，测量信号通过双壁电子钻杆（5）有线传递方式传出井筒；
所述PLC自动控制系统（36）包括信号接收处理设备（37）、计算设备（39）、显示设备（38）、PLC控制设备（40）；所述信号接收处理设备（37）通过有线或无线方式接收测量信号包括：注钻井液管线处的流量表（22）、压力表（23）测量信号，注气管线处的流量表（34）、压力表（33）测量信号，出口处的流量表（12）、压力表（11）测量信号，双壁电子钻杆传递出井筒的井下环空压力监测短节测量信号；所述信号接收处理设备（37）对接收的信号进行预处理后，传递给计算设备（39）；所述PLC控制设备（40）通过有线或无线方式连接液体自动分流阀（21）、气体自动分流阀（31）、出口节流阀（14）；
所述井口装备从下到上依次为套管头（42）、钻井四通（43）、升高短节（44）、闸板防喷器（45）、环形防喷器（46）、旋转防喷器（4）；
所述返出管线（13）依次为压力表Ⅲ（11）、流量计Ⅲ（12）、节流阀（14）、高压软管Ⅳ（47）、气液分离器（17）、振动筛（18）。
2.根据权利要求1所述的一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统，其特征在于，所述双层管接头（28）是一个三通阀，钻井液从双层管接头（28）左边进入，从右边双通道软管内管（2902）流出，气体从双层管接头（28）上边流入，从右边双通道软管外管（2901）流出。
3.根据权利要求1所述的一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统，其特征在于，所述双通道连续注气阀（3）是双层通道三通阀，双通道连续注气阀（3）下侧一直打开，当双通道连续注气阀（3）左侧关闭时，双通道连续注气阀（3）上侧打开，当双通道连续注气阀（3）左侧开启时，双通道连续注气阀（3）上侧关闭。
4.根据权利要求1所述的一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统，其特征在于，所述双通道连续注气阀（3）与双通道软管（29）之间可以快速、方便拆装，在接单根时，双通道软管（29）快速接在双通道连续注气阀（3）上，接完单根后，从双通道连续注气阀（3）上拆下双通道软管（29）。
5.根据权利要求1所述的一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统，其特征在于，所述旋转防喷器（4）右侧通过旁通阀与返出管线（13）相连。
6.根据权利要求1所述的一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统，其特征在于，所述液体自动分流阀（21）、气体自动分流阀（31）、出口节流阀（14）可根据PLC控制设备（40）的调控信号自动改变阀体开度。
7.一种连续注气恒定井底压力钻井系统的自动控制方法，根据权利要求1～6任意一项所述的一种连续注气恒定井底压力控制的钻井系统实现，其特征在于，包括以下步骤：
S1、连续注气恒定井底压力钻井的具体步骤为：
S11、启动泥浆泵（20）、空压机（30）、增压机（32），通过顶驱（1）带动双壁电子钻杆（5）旋转，双壁电子钻杆（5）带动普通钻杆（8）、钻铤（9）、钻头（10）旋转，钻头（10）旋转破碎岩石，形成钻进；
S12、空压机（30）产生的压缩气体，经过气体自动分流阀（31）、增压机（32）、压力表Ⅱ（33）、流量计Ⅱ（34）、高压软管Ⅱ（26）、顶驱注气适配器（2）、双壁电子钻杆小环空（5001）注入井内，在一定井深处，经过气水混合器外侧开孔（6001）进入井筒环空，与井筒环空的钻井液混合形成低密度气液混合流体，降低环空当量密度；
S13、泥浆泵（20）从泥浆池（19）抽出钻井液，在泥浆泵（20）的作用下，钻井液经液体自动分流阀（21）、流量计Ⅰ（22）、压力表Ⅰ（23）、立管（24）、顶驱（1）、顶驱注气适配器（2）、双壁电子钻杆内管（5002）、普通钻杆（8）、钻铤（9）、钻头（10）注入井内，经裸眼环空上返；
S14、携带岩屑上返的钻井液在气水混合器（6）处，与进入井筒环空的压缩气体形成多相流，继续上返至井口，经旋转防喷器（4）旁通阀进入返出管线（13），通过出口压力表Ⅲ（11）、流量计Ⅲ（12）、节流阀（14）、高压软管Ⅳ（47）、气液分离器（17）、振动筛（18），分离了气体和岩屑的钻井液最终回到泥浆罐（19），完成连续注气恒定井底压力钻进；
S2、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中需要接立柱，先打开第二注气管线、第二注钻井液管线，后关闭第一注气管线、第一注钻井液管线，气体改由第二注气管线注入井内，即压缩气体经空压机组（30）、气体自动分流阀（31）、增压机组（32）、压力表Ⅱ（33）、流量计Ⅱ（34）、高压软管Ⅲ（27）、双层管接头（28）、双通道软管外管（2901）、双通道连续注气阀（3）、双壁电子钻杆小环空（5001）注入井内，液体改由第二注钻井液管线注入井内，即钻井液经泥浆泵（20）、液体自动分流阀（21）、流量表Ⅰ（22）、压力表Ⅰ（23）、地面管线（41）、高压软管Ⅰ（25）、双层管接头（28）、双通道软管内管（2902）、双通道连续注气阀（3）、双壁电子钻杆内管（5002）注入井内，此时顶驱注气适配器（2）与双通道连续注气阀（3）之间可以卸开，进行接立柱作业，过程中井底循环保持不变，有利于维持钻井井底压力恒定，减少井漏、卡钻等复杂井下事故；
S3、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过流量表Ⅰ（22）、压力表Ⅰ（23）、流量表Ⅱ（34）、压力表Ⅱ（33）实时监测注钻井液参数与注气参数，通过流量表Ⅲ（12）、压力表Ⅲ（11）实时监测出口处的参数变化情况，通过井下环空压力监测短节（7）实时测量井筒压力等参数变化情况，所有测量信号传递给PLC自动控制系统（36）的信号接收处理设备（37）；
S4、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过PLC自动控制系统（36）的计算设备（39），判断井底压力是否在安全窗口范围内，若是，则保持钻井参数不变，持续钻进，若否，则通过计算设备（39）计算出最优注气参数、注钻井液排量，并将调节控制信号传递给PLC控制设备（40），通过PLC控制设备（40）控制液体自动分流阀（21）、气体自动分流阀（31）改变阀体开度，使井底压力重新回到安全窗口范围内，保持井底压力恒定、安全钻进；
S5、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过PLC自动控制系统（36）实时测量压力表I（23）注钻井液压力、压力表Ⅱ（33）注气压力，在压力超过设备承压能力或泄压阈值时，通过PLC控制设备（40）控制泄压阀（35）、液体自动分流阀（21）进行泄压，防止因管道堵塞等原因造成的憋压危害；
S6、在步骤S1连续注气恒定井底压力钻井过程中，通过PLC自动控制系统（36）的显示设备（38）实时显示井底压力、钻井安全窗口、注气参数、注钻井液参数、气体自动分流阀开度、液体自动分流阀开度、泄压阀开关状态等参数，方便工程师实时掌控连续注气恒定井底压力钻井井下动态。
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