专利名称：连续循环钻井系统的钻井液分流控制管汇的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油行业中控压钻井技术领域，具体是一种连续循环钻井系统中 实现钻井液输送管道分流和切换的控制管汇。
背景技术：
连续循环钻井系统是一项先进的钻井技术装备，能够在接单根期间保持钻井液的 连续循环，从而在整个钻进期间实现稳定的当量循环密度和不间断的钻屑排出，避免停泵 和开泵循环时引起的井底压力波动，全面改善了井眼条件和钻井安全，极大地降低钻井事 故，提高总的机械钻速。钻井液输送管道的分流和切换控制是连续循环钻井系统的核心技术之一，其主要 功能是实现高压钻井液在立管管道与分流管道之间的平稳切换，从而在连续循环钻井系统 主机进行接单根的操作过程中，使钻井液能够不间断地被泵送入井内，形成井内钻井液的 连续循环。在切换过程中，由于立管管道与分流管道之间存在压力差异，因此直接切换容易 引起钻井液循环压力的不稳定，同时由于对控制阀的高速冲刷，严重影响阀的使用寿命。本 专利提出的钻井液分流控制管汇，可以通过控制各间板阀的开合，实现高压钻井液在立管 管道与分流管道之间的平稳切换，并通过对低压一侧管道进行预充填再增压的方式，消除 立管管道与分流管道之间的压力差异，避免在切换时产生不利的压力扰动，保持钻井液循 环压力稳定，同时消除了对阀件的高速冲蚀，有效提高了阀件的使用寿命。本实用新型不仅 能够提高钻井液输送管道切换的平稳性，还能够减少操作所需时间，提高连续循环钻井系 统的作业效率和阀件的使用寿命。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种连续循环钻井系统的钻井液分流控制管汇，解决 连续循环钻井系统在接单根期间，钻井液输送管道的切换控制及压力稳定性问题。利用钻 井液分流控制管汇，实现立管管道与分流管道之间的钻井液通道切换，消除立管管道与分 流管道之间的压力差异，避免在切换时产生不利的压力扰动，提高整个连续循环钻井系统 的作业效率，同时降低高压钻井液对控制阀的冲蚀，提高控制阀的使用寿命。本实用新型采用的技术方案是连续循环钻井系统的钻井液分流控制管汇，由8 个液动间板阀、2个止回阀、1个充填泵以及高压管道连接而成，其特征在于其连接关系如 下钻井液高压泵的排出口通过高压管道、止回阀a和三通a与液动闸板阀a和液动闸板阀 b的一端连接，组成高压分流管路；充填泵的排出口通过充填管道、止回阀b和三通c与液 动闸板阀c和液动闸板阀d的一端连接，组成低压充填管路；液动闸板阀a和液动闸板阀c 的另一端通过三通b与立管管道连接；液动闸板阀b和液动闸板阀d的另一端通过四通与 分流管道和液动闸板阀g连接；液动闸板阀g的另一端通过三通d与液动闸板阀h和排浆 管道连接，液动间板阀h的另一端与排浆管道连接，排浆管道直接连接钻井液储罐，组成卸 荷排浆管路；液动间板阀e安装在主机上腔旁通管道上，并与排浆管道连接，液动间板阀f安装在主机下腔旁通管道上，并与分流管道连接；充填泵的吸入口连接钻井液储罐，钻井液 高压泵的吸入口连接钻井液储罐。能利用液动闸板阀a和液动闸板阀b分别控制钻井液高压泵与立管管道之间以及 钻井液高压泵与分流管道之间的管路通断，可以实现向低压一侧管道增压以及管道切换的 功能。能利用充填泵以及液动闸板阀c和液动闸板阀d，可以独立向低压一侧管道(立管 管道或分流管道)快速充填钻井液，不对高压一侧管道产生干扰。能利用液动闸板阀e控制旁通管道与排浆管道之间的通断，利用液动闸板阀f控 制旁通管道与分流管道之间的通断。能利用液动闸板阀g控制分流管道与钻井液储罐之间的管路通断，利用液动闸板 阀h控制排浆管道与钻井液储罐之间的管路通断。液动闸板阀均安装有阀位变送器，并在上腔旁通管道上有压力传感器b ；在下腔 旁通管道上有压力传感器a ；以及立管管道上有压力传感器C。本实用新型的有益效果本实用新型连续循环钻井系统的钻井液分流控制管汇， 能够在连续循环钻井系统主机实施钻杆上卸扣过程中，快速平稳地切换钻井液循环管道， 不仅保持了钻井液的连续循环，而且避免了因分流控制不当造成的循环压力波动，降低了 控制难度，减少了操作所需时间，提高了连续循环钻井系统的作业效率和阀件的使用寿命。 在主机实施钻杆上卸扣的过程中，利用分流控制管汇对低压一侧管道进行预充填再增压， 消除立管管道与分流管道之间的压力差异，避免在切换钻井液输送管道时产生不利的压力 扰动，保持钻井液循环压力稳定。
图1是本实用新型连续循环钻井系统的钻井液分流控制管汇结构示意图和分流 控制原理图。图中，1.钻井液高压泵，2.高压管道，3.止回阀a，4.三通a，5.液动闸板阀a，6.液 动闸板阀b，7.四通，8.三通b，9.立管管道，10.液动闸板阀c，11.液动闸板阀d，12.三通 c,13.止回阀b，14.液动闸板阀e，15.排浆管道a，16.上腔旁通管道，17.下腔旁通管道， 18.液动闸板阀f，19.分流管道，20.液动闸板阀g，21.液动闸板阀h，22.充填管道，23.三 通d，24.充填泵，25.钻井液储罐，26.排浆管道b，27.压力传感器a，28.压力传感器b， 29.压力传感器c，30.顶驱，31.上部钻杆，32.动力钳，33.强行起下装置，34.上半封闸板， 35.全封闸板，36.主机压力腔，37.下半封闸板，38.下部钻柱，39.下部动力卡瓦。
具体实施方式
实施例1 以一个连续循环钻井系统的钻井液分流控制管汇为例，对本实用新型 作进一步说明。参阅图1。本实用新型连续循环钻井系统的钻井液分流控制管汇，由8个液动闸板 阀、2个止回阀、1个充填泵、一个钻井液高压泵、3个压力传感器以及高压管道连接而成。液 动闸板阀、止回阀、充填泵、压力传感器以及钻井液高压泵等均为现有产品，市场能采购到。钻井液高压泵1的排出口通过高压管道2、止回阀a3和三通a4与液动闸板阀a5和液动间板阀b6的一端连接，组成高压分流管路。充填泵24的排出口通过充填管道22、止 回阀bl3和三通cl2与液动闸板阀clO和液动闸板阀dll的一端连接，组成低压充填管路。 液动闸板阀a5和液动闸板阀clO的另一端通过三通b8与立管管道9连接。液动闸板阀b6 和液动闸板阀dll的另一端通过四通7与分流管道19和液动闸板阀g20连接。液动闸板 阀g20的另一端通过三通d23与液动闸板阀h21和排浆管道26连接，液动闸板阀h21的另 一端与排浆管道15连接，排浆管道26直接连接钻井液储罐25，组成卸荷排浆管路。液动闸 板阀el4安装在主机上腔旁通管道16上，并与排浆管道15连接，液动闸板阀H8安装在主 机下腔旁通管道17上，并与分流管道19连接。充填泵24的吸入口连接钻井液储罐25，钻 井液高压泵1的吸入口连接钻井液储罐25。8个液动闸板阀上均安装有阀位变送器，并在上腔旁通管道16上有一个压力传感 器b28 ；在下腔旁通管道17上有一个压力传感器a27 ；以及立管管道9上有一个压力传感器 c29。连续循环钻井系统的钻井液分流控制管汇的使用包括钻杆卸扣过程和上扣过程 的钻井液输送管道的切换控制。参阅图1。卸扣过程的切换控制钻杆接头准确定位并封闭在主机压力腔36后，开启液动闸板阀dll和液动闸板阀 f 18，启动充填泵24，通过分流管道19和旁通管道17向压力腔36注入钻井液；当钻井液 注满压力腔36后，关闭充填泵24和液动间板阀dll，然后开启液动间板阀b6注入高压钻井 液，使压力腔36内增压；利用压力传感器a27和压力传感器c 29检测分别检测压力腔36和 立管管道9内的压力，当两个压力值相等时，利用动力钳32和强行起下装置33开始卸扣； 接头完全卸开后，提升上部钻杆31至全封间板35上端，然后逐渐关闭液动间板阀a5，截断 钻井液高压泵1与立管管道9之间的管路，使钻井液完全从分流管道19流入压力腔36内， 完成管道切换；切换后，关闭中间全封闸板35，然后开启液动闸板阀el4使上腔卸压；利用 压力传感器b28检测上腔压力，确定泄压后，打开上半封间板34和动力钳32的卡瓦，用顶 驱30将上部钻杆31提离上腔。上扣时的分流控制利用顶驱30将上部钻杆31下入上腔，关闭动力钳32卡瓦和上半封间板34后，关 闭液动闸板阀el4，开启液动闸板阀clO，启动充填泵24，向上腔和立管管道9注入钻井液； 当钻井液注满上腔时，关闭液动闸板阀clO和充填泵24，开启液动闸板阀a5注入高压钻井 液，使上腔和立管管道9增压；利用压力传感器a27和压力传感器b 28分别检测全封闸板 35上下端的腔体压力，当两个压力值相等时，逐渐打开中间全封间板35 ；全封间板35完全 打开后，逐渐关闭液动间板阀b6和18，截断钻井液高压泵1与分流管道19和旁通管道17 之间的管路，使钻井液完全从立管管道9流入压力腔36内，完成管道切换；切换后，利用动 力钳32和强行起下装置33开始下放上部钻杆31与下部钻柱38对扣连接；完成上扣后，开 启液动闸板阀el4使压力腔卸压；利用压力传感器b28检测腔体内压力，确定泄压后，打开 下半封闸板37排出压力腔内钻井液，之后打开动力钳32卡瓦，并将主机下部动力卡瓦39 提离井口，此时即可继续钻进作业。
权利要求一种连续循环钻井系统的钻井液分流控制管汇，由8个液动闸板阀、2个止回阀、1个充填泵(24)以及高压管道连接而成，其特征在于其连接关系如下钻井液高压泵(1)的排出口通过高压管道(2)、止回阀a(3)和三通a(4)与液动闸板阀a(5)和液动闸板阀b(6)的一端连接，组成高压分流管路；充填泵(24)的排出口通过充填管道(22)、止回阀b(13)和三通c(12)与液动闸板阀c(10)和液动闸板阀d(11)的一端连接，组成低压充填管路；液动闸板阀a(5)和液动闸板阀c(10)的另一端通过三通b(8)与立管管道(9)连接；液动闸板阀b(6)和液动闸板阀d(11)的另一端通过四通(7)与分流管道(19)和液动闸板阀g(20)连接；液动闸板阀g(20)的另一端通过三通d(23)与液动闸板阀h(21)和排浆管道(26)连接，液动闸板阀h(21)的另一端与排浆管道(15)连接，排浆管道(26)直接连接钻井液储罐(25)，组成卸荷排浆管路；液动闸板阀e(14)安装在主机上腔旁通管道(16)上，并与排浆管道(15)连接，液动闸板阀f(18)安装在主机下腔旁通管道(17)上，并与分流管道(19)连接；充填泵(24)的吸入口连接钻井液储罐(25)，钻井液高压泵(1)的吸入口连接钻井液储罐(25)。
2.根据权利要求1所述的钻井液分流控制管汇，其特征在于液动间板阀均安装有阀 位变送器，并在上腔旁通管道(16)上有压力传感器b (28)；在下腔旁通管道(17)上有压力 传感器a (27)；以及立管管道(9)上有压力传感器c (29)。
专利摘要连续循环钻井系统的钻井液分流控制管汇，应用于石油行业控压钻井中。由8个液动闸板阀、2个止回阀、1个充填泵以及高压管道连接而成。钻井液高压泵、止回阀a和三通a与液动闸板阀a和液动闸板阀b的一端连接，组成高压分流管路；充填泵、充填管道、止回阀b和三通c与液动闸板阀c和液动闸板阀d的一端连接，组成低压充填管路；液动闸板阀b和液动闸板阀d分流管道和液动闸板阀g连接；效果是能够在连续循环钻井系统主机实施钻杆上卸扣过程中，快速平稳地切换钻井液循环管道，不仅保持了钻井液的连续循环，而且避免了因分流控制不当造成的循环压力波动，保持钻井液循环压力稳定。
文档编号E21B21/08GK201620781SQ20102012287
公开日2010年11月3日 申请日期2010年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者张晔, 彭嵩, 王爱国, 肖建秋, 胡志坚, 邵强, 马青芳 申请人:中国石油天然气集团公司;中国石油集团钻井工程技术研究院