阅读说明：本技术 更换旋转总成过程中控制井底压力稳定的方法 (Method for controlling bottom hole pressure stability in process of replacing rotary assembly ) 是由 兰作军 伊明 田山川 杨鹏 石晓刚 武琳娜 于 2019-12-02 设计创作，主要内容包括：本发明涉及控压钻井技术领域,是一种更换旋转总成过程中控制井底压力稳定的方法,按照下述方法进行：预先设定停止循环后地面需要施加的目标井口回压；利用压力传感器实时采集目标井口回压、绞车传感器采集钻具运动轨迹,并将数据传输出；根据传输出的钻具运动轨迹数据得到抽吸激动压力,与压力传感器实时采集目标井口回压相加得到一个新目标回压,再判断实际施加的井口回压与新目标回压之间的差值,发出开关自动节流阀的指令；根据发出开关自动节流阀的指令给自动节流阀输出电控信号,控制自动节流阀开启度,实现更换旋转总成中的控制井底压力稳定。本发明在更换旋转总成过程中,能更好控制井底压力稳定,可降低钻井相存在的风险和成本。(The invention relates to the technical field of pressure-controlled drilling, in particular to a method for controlling bottom hole pressure stability in the process of replacing a rotary assembly, which is carried out according to the following steps: presetting target wellhead back pressure to be applied to the ground after circulation is stopped; acquiring target wellhead back pressure in real time by using a pressure sensor, acquiring a drilling tool motion track by using a winch sensor, and transmitting data; obtaining pumping exciting pressure according to the transmitted drilling tool motion track data, adding the pumping exciting pressure and target wellhead back pressure collected by a pressure sensor in real time to obtain new target back pressure, judging the difference between the actually applied wellhead back pressure and the new target back pressure, and sending an instruction for opening and closing an automatic throttle valve; and outputting an electric control signal to the automatic throttle valve according to an instruction of opening and closing the automatic throttle valve, controlling the opening degree of the automatic throttle valve and realizing the control of bottom hole pressure stability in the replacement rotary assembly. The invention can better control the bottom hole pressure stability and reduce the risk and the cost of a drilling phase in the process of replacing the rotary assembly.)

更换旋转总成过程中控制井底压力稳定的方法

技术领域

本发明涉及控压钻井技术领域，是一种更换旋转总成过程中控制井底压力稳定的方法。

背景技术

窄密度窗口的钻井往往存在开泵漏，停泵喷的问题；为解决此问题引入控压钻井技术，即MPD（Managed Pressure Drilling）。其主要技术特点是：将工具与工艺相结合，通过预先控制环空压力剖面，可以减少窄安全密度窗口钻井相关的风险和投资；可以对回压、流体密度、流体流变性、环空液面、循环摩擦力和井眼几何尺寸进行综合分析并加以控制。控压钻井可观察井筒压力变化，能够动态控制环空压力，更经济地完成其他技术不可能完成的钻井作业。

控压钻井过程中，井底压力表达式：

P_h=P_m+P_a+P_c

其中P_h井底压力，P_m为环空液柱压力，P_c为井口套压。

控压钻井的目标是：保持整个钻井过程中井筒压力处于预先设定好的目标范围之内，要实现钻井过程中井底压力的恒定，就要计算好钻井各个工序中井口套压值。

一般更换旋转总成过程中，采用关闭钻井队环形防喷器的方法来圈闭一定的地面回压实现井底压力相对稳定。关闭环形防喷器后，无钻井液再进入井内，此时更换旋转总成需要钻具向上运动，地面回压就会减少，从而造成井底压力波动；钻具向下运动时情况则相反，同样也将造成井底压力波动。

发明内容

本发明提供了一种更换旋转总成过程中控制井底压力稳定的方法，克服了上述现有技术之不足，提供一种更换旋转总成过程中控制井底压力稳定的方法，实现更换旋转总成过程中控制井底压力稳定。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种更换旋转总成过程中控制井底压力稳定的方法，按照下述方法进行：第一步，预先设定停止循环后地面需要施加的目标井口回压；第二步，利用压力传感器实时采集目标井口回压、绞车传感器采集钻具运动轨迹，并将数据传输出；第三步，根据传输出的钻具运动轨迹数据得到抽吸激动压力，与压力传感器实时采集目标井口回压相加得到一个新目标回压，再判断实际施加的井口回压与新目标回压之间的差值，发出开关自动节流阀的指令；第四步，根据发出开关自动节流阀的指令给自动节流阀输出电控信号，控制自动节流阀开启度，实现更换旋转总成中的控制井底压力稳定。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第三步中，钻具运动轨迹中，当钻具向上运动时，产生抽吸压力，逐渐减小自动节流阀的面积开度，增大地面回压。

上述第三步中，钻具运动轨迹中，当钻具向下运动时，产生激动压力，逐步增大自动节流阀的面积开度，减小地面回压。

上述自动节流阀的面积开度增大和减小的控制精度为±0.5%。

本发明在更换旋转总成过程中，能更好控制井底压力稳定，可降低钻井相存在的风险和成本。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1：该更换旋转总成过程中控制井底压力稳定的方法，按照下述方法进行：第一步，预先设定停止循环后地面需要施加的目标井口回压；第二步，利用压力传感器实时采集目标井口回压、绞车传感器采集钻具运动轨迹，并将数据传输出；第三步，根据传输出的钻具运动轨迹数据得到抽吸激动压力，与压力传感器实时采集目标井口回压相加得到一个新目标回压，再判断实际施加的井口回压与新目标回压之间的差值，发出开关自动节流阀的指令；第四步，根据发出开关自动节流阀的指令给自动节流阀输出电控信号，控制自动节流阀开启度，实现更换旋转总成中的控制井底压力稳定。

实施例2：作为上述实施例的优化，第三步中，钻具运动轨迹中，当钻具向上运动时，产生抽吸压力，逐渐减小自动节流阀的面积开度，增大地面回压。

实施例3：作为上述实施例的优化，第三步中，钻具运动轨迹中，当钻具向下运动时，产生激动压力，逐步增大自动节流阀的面积开度，减小地面回压。

实施例4：作为上述实施例的优化，自动节流阀的面积开度增大和减小的控制精度为±0.5%。

现有钻井作业更换旋转总成过程中，采用关环形防喷器方法，压力波动大于1MPa，压力波动时：钻具上提时，可造成井底减小可能导致地层流体进入环空，污染钻井液，就是我们常说的井侵，如井侵严重会造成溢流乃至井喷；井底压力减小可能造成井壁垮塌，严重时会造成卡钻。当钻具下放时造成井底增大可能导致井漏，损失钻井液和耽搁工期；一定条件下会由漏转喷。

通过本发明更换旋转总成过程中控制井底压力稳定的方法，能达到控制井底压力稳定。更换旋转总成过程中钻具向上运动时，产生抽吸压力，逐渐减小自动节流阀的面积开度，增大地面回压，以达到井底压力稳定，压力波动可以达到小于0.35MPa；更换旋转总成过程中钻具向下运动时，产生激动压力，逐步增大自动节流阀的面积开度，减小地面回压，以达到井底压力稳定，压力波动可以达到小于0.35MPa。

综上所述，本发明在更换旋转总成过程中，能更好控制井底压力稳定，可降低钻井相存在的风险和成本。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。