高压自动节流管汇及其控制方法发明专利

专利名称：高压自动节流管汇及其控制方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202010740159.2

专利申请（专利权）人：中国石油天然气集团有限公司,中国石油集团工程技术研究院有限公司
权利人地址：北京市东城区东直门北大街9号

专利发明（设计）人：刘伟,周英操,付加胜,翟小强,罗良波,李牧,王志月,唐雷

专利摘要：本发明提供了一种高压自动节流管汇及其控制方法。其中，高压自动节流管汇包括：第一四通、第二四通、第三四通和第四四通；二通和三通；第一节流阀和第二节流阀，第一节流阀与第一四通和所第四四通连通，第二节流阀与第四四通和二通连通；多个平板阀；高压自动节流管汇具有至少三条仅经过第一节流阀或第二节流阀的单级节流通道和至少两条同时经过第一节流阀和第二节流阀的双级节流通道。本发明通过第一节流阀和第二节流阀的串并联组合形成高低压节流的方式，并且配合冗余设计解决了现有技术中的控压钻井装备无法适应特深井的要求的问题。

主权利要求：
1.一种高压自动节流管汇，其特征在于，包括：
第一四通（31）、第二四通（32）、第三四通（33）和第四四通（34），所述第一四通（31）、所述第二四通（32）和所述第三四通（33）之间顺次连通，所述第一四通（31）具有入口端，所述第三四通（33）具有出口端，所述第四四通（34）与所述第二四通（32）连通；
二通（18）和三通（25），所述三通（25）的三端分别与所述第三四通（33）、所述第四四通（34）和所述二通（18）连通；
第一节流阀（3）和第二节流阀（11），所述第一节流阀（3）的两端分别与所述第一四通（31）和所第四四通（34）连通，所述第二节流阀（11）的两端分别与所述第四四通（34）和所述二通（18）连通；
多个平板阀，所述第一四通（31）与所述第二四通（32）之间、所述第二四通（32）与所述第三四通（33）之间、所述第二四通（32）与所述第四四通（34）之间、所述第一节流阀（3）与所述第一四通（31）之间、所述第一节流阀（3）与所述第四四通（34）之间、所述三通（25）与所述第四四通（34）之间、所述三通（25）与所述二通（18）之间、所述第二节流阀（11）与所述第四四通（34）之间均设置有所述平板阀；
所述高压自动节流管汇具有至少三条仅经过所述第一节流阀（3）或所述第二节流阀（11）的单级节流通道和至少两条同时经过所述第一节流阀（3）和所述第二节流阀（11）的双级节流通道；
所述第四四通（34）、所述二通（18）、所述三通（25）、所述第一节流阀（3）和所述第二节流阀（11）均设置有多个，各所述第四四通（34）、所述二通（18）、所述三通（25）、所述第一节流阀（3）、所述第二节流阀（11）和所述平板阀均对称设置在所述第一四通（31）、所述第二四通（32）和所述第三四通（33）形成的中心管线的彼此相对的第一侧和第二侧，并形成六条单级节流通道和四条双级节流通道；
所有所述平板阀包括气动平板阀，所述第一四通（31）与所述第二四通（32）之间、所述第二四通（32）与所述第四四通（34）之间、所述第一节流阀（3）与所述第一四通（31）之间以及所述第二节流阀（11）与所述第四四通（34）之间的平板阀均为气动平板阀。
2.根据权利要求1所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所有所述平板阀包括手动平板阀，所述第二四通（32）与所述第三四通（33）之间、所述第一节流阀（3）与所述第四四通（34）之间以及所述三通（25）与所述二通（18）之间的平板阀均为手动平板阀。
3.根据权利要求2所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所述第二四通（32）与所述第三四通（33）之间的平板阀为常闭阀，所述第一节流阀（3）与所述第四四通（34）之间以及所述三通（25）与所述二通（18）之间的平板阀为常开阀。
4.根据权利要求1所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所述高压自动节流管汇还包括压力计，所述第一四通（31）的入口端、所述第三四通（33）的出口端以及所述第四四通（34）上均设置有所述压力计。
5.根据权利要求1所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所述高压自动节流管汇还包括针阀，所述第四四通（34）上以及所述二通（18）上均设置有所述针阀。
6.根据权利要求1所述的高压自动节流管汇，其特征在于，所述高压自动节流管汇还包括过滤器，所述第四四通（34）和所述三通（25）上均设置有所述过滤器。
7.一种高压自动节流管汇的控制方法，其特征在于，所述高压自动节流管汇为权利要求1至6中任一项所述的高压自动节流管汇，所述控制方法包括切换所述高压自动节流管汇中各平板阀的通断状态，使所述高压自动节流管汇在形成各单级节流通道之间以及各双级节流通道之间切换，以改变流体在所述高压自动节流管汇内流动的流动路径。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所有所述单级节流通道包括第一单级通道和第二单级通道，切换各所述平板阀的通断状态使得所述高压自动节流管汇形成所述第一单级通道或所述第二单级通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通（31）与第一节流阀（3）之间的平板阀、所述第一节流阀（3）与第四四通（34）之间的平板阀、所述第四四通（34）与三通（25）之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过所述第一侧或所述第二侧的所述第一四通（31）、所述第一节流阀（3）、所述第四四通（34）、所述三通（25）和所述第三四通（33）由出口端流出。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所有所述单级节流通道包括第三单级通道和第四单级节流通道，切换各所述平板阀的通断状态使得所述高压自动节流管汇形成所述第三单级通道或所述第四单级节流通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通（31）与第二四通（32）之间的平板阀、所述第二四通（32）与第四四通（34）之间的平板阀、所述第四四通（34）与第二节流阀（11）之间的平板阀、二通（18）与三通（25）之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过所述第一侧或所述第二侧的所述第一四通（31）、所述第二四通（32）、所述第四四通（34）、所述第二节流阀（11）、所述二通（18）、所述三通（25）和所述第三四通（33）由出口端流出。
10.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所有所述单级节流通道包括第五单级通道和第六单级节流通道，切换各所述平板阀的通断状态使得所述高压自动节流管汇形成所述第五单级通道或所述第六单级节流通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通（31）与第一节流阀（3）之间的平板阀、所述第一节流阀（3）与第四四通（34）之间的平板阀、所述第四四通（34）与第二四通（32）之间的平板阀、所述第二四通（32）与第三四通（33）之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过所述第一侧或所述第二侧的所述第一四通（31）、所述第一节流阀（3）、所述第四四通（34）、所述第二四通（32）和所述第三四通（33）由出口端流出。
11.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所有所述双级节流通道包括第一双级通道和第二双级节流通道，切换各所述平板阀的通断状态使得所述高压自动节流管汇形成所述第一双级通道或所述第二双级节流通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通（31）与第一节流阀（3）之间的平板阀、所述第一节流阀（3）与第四四通（34）之间的平板阀，所述第四四通（34）与第二节流阀（11）之间的平板阀、二通（18）与三通（25）之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过所述第一侧或所述第二侧的所述第一四通（31）、所述第一节流阀（3）、所述第四四通（34）、所述第二节流阀（11）、所述二通（18）、所述三通（25）和所述第三四通（33）由出口端流出。
12.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所有所述双级节流通道包括第三双级通道和第四双级节流通道，切换各所述平板阀的通断状态使得所述高压自动节流管汇形成所述第三双级通道或所述第四双级节流通道包括：将中心管线的第一侧或第二侧的第一四通（31）与第一节流阀（3）之间的平板阀、所述第一节流阀（3）与第四四通（34）之间的平板阀、所述第四四通（34）与第二四通（32）之间的平板阀，以及所述中心管线的第二侧或第一侧的第二四通（32）与第四四通（34）之间的平板阀、所述第四四通（34）与第二节流阀（11）之间的平板阀、二通（18）与三通（25）之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过所述第一侧或所述第二侧的第一四通（31）、第一节流阀（3）、第四四通（34）、第二四通（32），以及所述第二侧或所述第一侧的第四四通（34）、第二节流阀（11）、二通（18）、三通（25）、第三四通（33）由出口端流出。 说明书 : 高压自动节流管汇及其控制方法技术领域[0001] 本发明涉及油气井工程技术领域，具体而言，涉及一种高压自动节流管汇及其控制方法。背景技术[0002] 控压钻井技术可有效地解决钻探过程中由于压力敏感导致的井下复杂，特别是对解决复杂深井超深井中存在的窄密度窗口地层、长井段同一压力系统地层、易坍塌和漏失的薄弱地层、枯竭油气层、深海海底油藏等问题，都有很好的应用效果。该技术通过地面自动节流管汇限制钻井液循环系统井口返出流体的流量与速度，精确控制井口回压，通过压力波传导，更精确地控制井底压力，保障了在整个钻井作业过程中无论是在钻进、循环钻井液、接单根、起下钻的作业过程中都能准确地控制井底压力，维持恒定。[0003] 目前控压钻井技术主要分为三类，第一种是斯伦贝谢Atbalance公司开发的动态环空压力控制系统，具有主备两条节流通道，无直通通道，可实现井口回压自动补偿，曾获2008年E&P杂志评选的石油工程技术创新特别奖；第二类是哈里伯顿公司的控压钻井技术系统，其原理与动态环空压力控制系统完全相同，只是在回压泵上加上了一个入口流量计，在节流管汇中加了一个钻井液直流通道，并改变了安全溢流管线，可实现恒定井底压力控制；第三类是威德福公司微流量控制钻井系统，通过高精度流量计精确测量泵入和返回钻井液的质量和密度，判断溢流并及时控制节流管汇增加井口回压至井底压力大于地层压力。中国石油集团研制PCDS系列控压钻井装备，集恒定井底压力与微流量控制于一体，压力控制精度高，适应多种地质、工程需求，达到国际先进水平。[0004] 但是目前所有的控压钻井装备都无法适应特深井(垂直井深大于9000米)的要求，且在在高压节流控制及安全冗余存在巨大的差距，例如：目前控压钻井设备额定压力最高为35MPa，工作压力最大14MPa，无法应对特深井需要井口设备额定压力至少70MPa，甚至更高压力级别，精确节流控制压力至少21MPa以上的能力。发明内容[0005] 本发明的主要目的在于提供一种高压自动节流管汇及其控制方法，以解决现有技术中的控压钻井装备无法适应特深井的要求的问题。[0006] 为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种高压自动节流管汇，包括：第一四通、第二四通、第三四通和第四四通，第一四通、第二四通和第三四通之间顺次连通，第一四通具有入口端，第三四通具有出口端，第四四通与第二四通连通；二通和三通，三通的三端分别与第三四通、第四四通和二通连通；第一节流阀和第二节流阀，第一节流阀的两端分别与第一四通和所第四四通连通，第二节流阀的两端分别与第四四通和二通连通；多个平板阀，第一四通与第二四通之间、第二四通与第三四通之间、第二四通与第四四通之间、第一节流阀与第一四通之间、第一节流阀与第四四通之间、三通与第四四通之间、三通与二通之间、第二节流阀与第四四通之间均设置有平板阀；高压自动节流管汇具有至少三条仅经过第一节流阀或第二节流阀的单级节流通道和至少两条同时经过第一节流阀和第二节流阀的双级节流通道。[0007] 进一步地，第四四通、二通、三通、第一节流阀和第二节流阀均设置有多个，各第四四通、二通、三通、第一节流阀、第二节流阀和平板阀均对称设置在第一四通、第二四通和第三四通形成的中心管线的彼此相对的第一侧和第二侧，并形成六条单级节流通道和四条双级节流通道。[0008] 进一步地，所有平板阀包括气动平板阀，第一四通与第二四通之间、第二四通与第四四通之间、第一节流阀与第一四通之间以及第二节流阀与第四四通之间的平板阀均为气动平板阀。[0009] 进一步地，所有平板阀包括手动平板阀，第二四通与第三四通之间、第一节流阀与第四四通之间以及三通与二通之间的平板阀均为手动平板阀。[0010] 进一步地，第二四通与第三四通之间的平板阀为常闭阀，第一节流阀与第四四通之间以及三通与二通之间的平板阀为常开阀。[0011] 进一步地，高压自动节流管汇还包括压力计，第一四通的入口端、第三四通的出口端以及第四四通上均设置有压力计。[0012] 进一步地，高压自动节流管汇还包括针阀，第四四通上以及二通上均设置有针阀。[0013] 进一步地，高压自动节流管汇还包括过滤器，第四四通和三通上均设置有过滤器。[0014] 根据本发明的另一方面，提供了一种高压自动节流管汇的控制方法，高压自动节流管汇为上述的高压自动节流管汇，控制方法包括切换高压自动节流管汇中各平板阀的通断状态，使高压自动节流管汇在形成各单级节流通道之间以及各双级节流通道之间切换，以改变流体在高压自动节流管汇内流动的流动路径。[0015] 进一步地，所有单级节流通道包括第一单级通道和第二单级通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第一单级通道或第二单级通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通与第一节流阀之间的平板阀、第一节流阀与第四四通之间的平板阀、第四四通与三通之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧或第二侧的第一四通、第一节流阀、第四四通、三通和第三四通由出口端流出。[0016] 进一步地，所有单级节流通道包括第三单级通道和第四单级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第三单级通道或第四单级节流通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通与第二四通之间的平板阀、第二四通与第四四通之间的平板阀、第四四通与第二节流阀之间的平板阀、二通与三通之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧或第二侧的第一四通、第二四通、第四四通、第二节流阀、二通、三通和第三四通由出口端流出。[0017] 进一步地，所有单级节流通道包括第五单级通道和第六单级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第五单级通道或第六单级节流通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通与第一节流阀之间的平板阀、第一节流阀与第四四通之间的平板阀、第四四通与第二四通之间的平板阀、第二四通与第三四通之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧或第二侧的第一四通、第一节流阀、第四四通、第二四通和第三四通由出口端流出。[0018] 进一步地，所有双级节流通道包括第一双级通道和第二双级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第一双级通道或第二双级节流通道包括：在中心管线的第一侧或第二侧，将第一四通与第一节流阀之间的平板阀、第一节流阀与第四四通之间的平板阀，第四四通与第二节流阀之间的平板阀、二通与三通之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧或第二侧的第一四通、第一节流阀、第四四通、第二节流阀、二通、三通和第三四通由出口端流出。[0019] 进一步地，所有双级节流通道包括第三双级通道和第四双级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第三双级通道或第四双级节流通道包括：将中心管线的第一侧或第二侧的第一四通与第一节流阀之间的平板阀、第一节流阀与第四四通之间的平板阀、第四四通与第二四通之间的平板阀，以及中心管线的第二侧或第一侧的第二四通与第四四通之间的平板阀、第四四通与第二节流阀之间的平板阀、二通与三通之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧或第二侧的第一四通、第一节流阀、第四四通、第二四通，以及第二侧或第一侧的第四四通、第二节流阀、二通、三通、第三四通由出口端流出。[0020] 应用本发明的技术方案，通过上述各部件之间的相互配合，通过改变平板阀的通断状态即可改变流体经过节流阀的数量，使得第一节流阀和第二节流阀串并联组合形成高低压节流的方式，从而使得高压自动节流管汇能够形成节流等级不同的单级节流通道和双级节流通道，在中低压节流控制[0,10]MPa时，可选择单级节流通道，而在中高压节流控制[10,21]MPa时，可以选择双级节流通道，从而使得自动节流管汇指标设计的额定压力提高到70MPa，工作压力提高到21MPa，可满足特深井井口高节流压力控制的需求，可设置较高的井口压力，降低钻井液密度，有效降低漏失的风险，提高机械钻速，且控制井涌、溢流的能力大幅增加，尽可能实现有效增长裸眼井段，优化特深井的井身结构，并且节流控制为双级自动节流控制，节流压力高，且易转换成单级低压节流控制，在高、低节流压力要求都可以实现压力的精确控制，除此之外，由于单级节流通道和双级节流通道均形成有多条，从而形成多冗余设计，正常使用时，一条节流通道工作，另一条待命，若是一条节流通道堵塞，可实时切换另一节流通道，保障特深井控压钻井的连续性，安全程度高。附图说明[0021] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：[0022] 图1示出了本发明的高压自动节流管汇的结构示意图。[0023] 其中，上述附图包括以下附图标记：[0024] 1、第一压力计；2、第一气动平板阀；3、第一节流阀；4、第二气动平板阀；5、第一手动平板阀；6、第三气动平板阀；7、第一过滤器；8、第二压力计；9、第一针阀；10、第四气动平板阀；11、第二节流阀；12、第二手动平板阀；13、第五气动平板阀；14、第二过滤器；15、第三手动平板阀；16、第二针阀；17、第六气动平板阀；18、二通；19、第四手动平板阀；20、第七气动平板阀；21、第三过滤器；22、第三压力计；23、第三针阀；24、第八气动平板阀；25、三通；26、第九气动平板阀；27、第四过滤器；28、第五手动平板阀；29、第四针阀；30、第四压力计；31、第一四通；32、第二四通；33、第三四通；34、第四四通。具体实施方式[0025] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。[0026] 需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。[0027] 在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。[0028] 为了解决现有技术中的控压钻井装备无法适应特深井的要求的问题，本发明提供了一种高压自动节流管汇及其控制方法。[0029] 如图1所示的一种高压自动节流管汇，包括第一四通31、第二四通32、第三四通33和第四四通34，第一四通31、第二四通32和第三四通33之间顺次连通，第一四通31具有入口端，第三四通33具有出口端，第四四通34与第二四通32连通；还包括二通18和三通25，三通25的三端分别与第三四通33、第四四通34和二通18连通；还包括第一节流阀3和第二节流阀11，第一节流阀3的两端分别与第一四通31和所第四四通34连通，第二节流阀11的两端分别与第四四通34和二通18连通；还包括多个平板阀，第一四通31与第二四通32之间、第二四通32与第三四通33之间、第二四通32与第四四通34之间、第一节流阀3与第一四通31之间、第一节流阀3与第四四通34之间、三通25与第四四通34之间、三通25与二通18之间、第二节流阀11与第四四通34之间均设置有平板阀；高压自动节流管汇具有至少三条仅经过第一节流阀3或第二节流阀11的单级节流通道和至少两条同时经过第一节流阀3和第二节流阀11的双级节流通道。[0030] 本实施例通过上述各部件之间的相互配合，通过改变平板阀的通断状态即可改变流体经过节流阀的数量，使得第一节流阀3和第二节流阀11串并联组合形成高低压节流的方式，从而使得高压自动节流管汇能够形成节流等级不同的单级节流通道和双级节流通道，在中低压节流控制[0,10]MPa时，可选择单级节流通道，而在中高压节流控制[10,21]MPa时，可以选择双级节流通道，从而使得自动节流管汇指标设计的额定压力提高到70MPa，工作压力提高到21MPa，可满足特深井井口高节流压力控制的需求，可设置较高的井口压力，降低钻井液密度，有效降低漏失的风险，提高机械钻速，且控制井涌、溢流的能力大幅增加，尽可能实现有效增长裸眼井段，优化特深井的井身结构，并且节流控制为双级自动节流控制，节流压力高，且易转换成单级低压节流控制，在高、低节流压力要求都可以实现压力的精确控制，除此之外，由于单级节流通道和双级节流通道均形成有多条，从而形成多冗余设计，正常使用时，一条节流通道工作，另一条待命，若是一条节流通道堵塞，可实时切换另一节流通道，保障特深井控压钻井的连续性，安全程度高。[0031] 需要说明的是，节流通道的单级和双级是通过其经过的节流阀的数量进行区分的，仅经过一个节流阀的节流通道即为单级节流通道，经过两个节流阀的节流通道即为双级节流通道。[0032] 在本实施例中，第四四通34、二通18、三通25、第一节流阀3和第二节流阀11均设置有多个，第一四通31、第二四通32和第三四通33均仅设置有一个，其三者线性连接形成中心管线，各第四四通34、二通18、三通25、第一节流阀3、第二节流阀11和平板阀均对称设置在第一四通31、第二四通32和第三四通33形成的中心管线的两侧，即中心管线彼此相对的第一侧和第二侧形成两套完全相同的管线，这样，在一侧管线可以形成三条单级节流通道和两条双级节流通道的基础上，整个高压自动节流管汇总共形成有六条单级节流通道和四条双级节流通道。这样设置可以成倍增加冗余的节流通道的数量，并且每一条节流通道都有完全相同的另一条节流通道进行代替，当任一个节流通道故障时切换至对称的另一条完全相同的节流通道即可继续进行工作。[0033] 本实施例的所有平板阀包括气动平板阀和手动平板阀两种，其中，第一四通31与第二四通32之间、第二四通32与第四四通34之间、第一节流阀3与第一四通31之间以及第二节流阀11与第四四通34之间的平板阀均为气动平板阀；而第二四通32与第三四通33之间、第一节流阀3与第四四通34之间以及三通25与二通18之间的平板阀均为手动平板阀。[0034] 为了便于后续进行说明，本实施例将各平板阀分别进行命名，具体为：[0035] 在中心管线的第一侧，即图1中的上侧，第一四通31与第一节流阀3之间的气动平板阀为第一气动平板阀2，第一四通31与第二四通32之间的气动平板阀为第二气动平板阀4，第二四通32与第四四通34之间的气动平板阀为第三气动平板阀6，第四四通34与第二节流阀11之间的气动平板阀为第四气动平板阀10，第四四通34与三通25之间的气动平板阀为第五气动平板阀13，第一节流阀3与第四四通34之间的手动平板阀为第一手动平板阀5，第二四通32与第三四通33之间的手动平板阀为第二手动平板阀12，二通18与三通25之间的手动平板阀为第三手动平板阀15；[0036] 在中心管线的第二侧，即图1中的下侧，第一四通31与第一节流阀3之间的气动平板阀为第六气动平板阀17，第二四通32与第四四通34之间的气动平板阀为第七气动平板阀20，第四四通34与第二节流阀11之间的气动平板阀为第八气动平板阀24，第四四通34与三通25之间的气动平板阀为第九气动平板阀26，第一节流阀3与第四四通34之间的手动平板阀为第四手动平板阀19，二通18与三通25之间的手动平板阀为第五手动平板阀28。[0037] 本实施例的各气动控制阀可以通过控制系统进行自动控制，而各手动平板阀则需要操作人员根据实际需求进行手动控制，其中第二四通32与第三四通33之间的第二手动平板阀12为常闭阀，第一节流阀3与第四四通34之间的第一手动平板阀5、第四手动平板阀19以及三通25与二通18之间的第三手动平板阀15、第五手动平板阀28为常开阀。[0038] 本实施例的高压自动节流管汇还包括压力计、针阀和过滤器，第一四通31的入口端、第三四通33的出口端以及第四四通34上均设置有压力计，第四四通34上以及二通18上均设置有针阀，第四四通34和三通25上均设置有过滤器。压力计、针阀和过滤器也是对称设置在中心管线的两侧。[0039] 本实施例将各压力计、针阀和过滤器也分别进行命名，具体为：[0040] 第一四通31的入口端的压力计为第一压力计1，中心管线第一侧的第四四通34上的压力计为第二压力计8，中心管线第二侧的第四四通34上的压力计为第三压力计22，第三四通33的出口端的压力计为第四压力计30。[0041] 在中心管线的第一侧，第四四通34上的针阀为第一针阀9，二通18上的针阀为第二针阀16；在中心管线的第二侧，第四四通34上的针阀为第三针阀23，二通18上的针阀为第四针阀29。[0042] 在中心管线的第一侧，第四四通34上的过滤器为第一过滤器7，三通25上的过滤器为第二过滤器14；在中心管线的第二侧，第四四通34上的过滤器为第三过滤器21，三通25上的过滤器为第四过滤器27，过滤器能够保护低压段流量测量，防止流量计通道堵塞。[0043] 本实施例还提供了一种高压自动节流管汇的控制方法，高压自动节流管汇为上述的高压自动节流管汇，控制方法包括切换高压自动节流管汇中各平板阀的通断状态，使高压自动节流管汇在形成各单级节流通道之间以及各双级节流通道之间切换，以改变流体在高压自动节流管汇内流动的流动路径。[0044] 由于本实施例的高压自动节流管汇能够形成六条单级节流通道和四条双级节流通道，因而以下对这十条节流通道的具体控制方法分别进行说明。[0045] 所有单级节流通道包括第一单级通道和第二单级通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第一单级通道包括：在中心管线的第一侧，将第一四通31与第一节流阀3之间的平板阀、第一节流阀3与第四四通34之间的平板阀、第四四通34与三通25之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧的第一四通31、第一节流阀3、第四四通34、三通25和第三四通33由出口端流出。[0046] 具体而言，第一气动平板阀2开、第二气动平板阀4关、第三气动平板阀6关、第四气动平板阀10关、第五气动平板阀13开、第六气动平板阀17关、第七气动平板阀20关、第八气动平板阀24关、第九气动平板阀26关、第一侧的第一节流阀3通、第一侧的第二节流阀11不变、第二侧的第一节流阀3不变、第二侧的第二节流阀11不变、第一手动平板阀5开、第二手动平板阀12关、第三手动平板阀15开、第四手动平板阀19开、第五手动平板阀28开。[0047] 相应地，与第一单级通道对称的即为第二单级通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第二单级通道包括：在中心管线的第二侧，将第一四通31与第一节流阀3之间的平板阀、第一节流阀3与第四四通34之间的平板阀、第四四通34与三通25之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第二侧的第一四通31、第一节流阀3、第四四通34、三通25和第三四通33由出口端流出。[0048] 具体而言，第一气动平板阀2关、第二气动平板阀4关、第三气动平板阀6关、第四气动平板阀10关、第五气动平板阀13关、第六气动平板阀17开、第七气动平板阀20关、第八气动平板阀24关、第九气动平板阀26开、第一侧的第一节流阀3不变、第一侧的第二节流阀11不变、第二侧的第一节流阀3通、第二侧的第二节流阀11不变、第一手动平板阀5开、第二手动平板阀12关、第三手动平板阀15开、第四手动平板阀19开、第五手动平板阀28开。[0049] 所有单级节流通道包括第三单级通道和第四单级通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第三单级通道包括：在中心管线的第一侧，将第一四通31与第二四通32之间的平板阀、第二四通32与第四四通34之间的平板阀、第四四通34与第二节流阀11之间的平板阀、二通18与三通25之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧的第一四通31、第二四通32、第四四通34、第二节流阀11、二通18、三通25和第三四通33由出口端流出。[0050] 具体而言，第一气动平板阀2关、第二气动平板阀4开、第三气动平板阀6开、第四气动平板阀10开、第五气动平板阀13关、第六气动平板阀17关、第七气动平板阀20关、第八气动平板阀24关、第九气动平板阀26关、第一侧的第一节流阀3不变、第一侧的第二节流阀11通、第二侧的第一节流阀3不变、第二侧的第二节流阀11不变、第一手动平板阀5开、第二手动平板阀12关、第三手动平板阀15开、第四手动平板阀19开、第五手动平板阀28开。[0051] 相应地，与第三单级通道对称的即为第四单级通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第四单级节流通道包括：在中心管线的第二侧，将第一四通31与第二四通32之间的平板阀、第二四通32与第四四通34之间的平板阀、第四四通34与第二节流阀11之间的平板阀、二通18与三通25之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第二侧的第一四通31、第二四通32、第四四通34、第二节流阀11、二通18、三通25和第三四通33由出口端流出。[0052] 具体而言，第一气动平板阀2关、第二气动平板阀4开、第三气动平板阀6关、第四气动平板阀10关、第五气动平板阀13关、第六气动平板阀17关、第七气动平板阀20开、第八气动平板阀24开、第九气动平板阀26关、第一侧的第一节流阀3不变、第一侧的第二节流阀11不变、第二侧的第一节流阀3不变、第二侧的第二节流阀11通、第一手动平板阀5开、第二手动平板阀12关、第三手动平板阀15开、第四手动平板阀19开、第五手动平板阀28开。[0053] 所有单级节流通道包括第五单级通道和第六单级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第五单级通道包括：在中心管线的第一侧，将第一四通31与第一节流阀3之间的平板阀、第一节流阀3与第四四通34之间的平板阀、第四四通34与第二四通32之间的平板阀、第二四通32与第三四通33之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧的第一四通31、第一节流阀3、第四四通34、第二四通32和第三四通33由出口端流出。[0054] 具体而言，第一气动平板阀2开、第二气动平板阀4关、第三气动平板阀6关、第四气动平板阀10关、第五气动平板阀13关、第六气动平板阀17开、第七气动平板阀20关、第八气动平板阀24关、第九气动平板阀26关、第一侧的第一节流阀3通、第一侧的第二节流阀11不变、第二侧的第一节流阀3不变、第二侧的第二节流阀11不变、第一手动平板阀5开、第二手动平板阀12开、第三手动平板阀15开、第四手动平板阀19开、第五手动平板阀28开。[0055] 相应地，与第五单级通道对称的即为第六单级通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第六单级节流通道包括：在中心管线的第二侧，将第一四通31与第一节流阀3之间的平板阀、第一节流阀3与第四四通34之间的平板阀、第四四通34与第二四通32之间的平板阀、第二四通32与第三四通33之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第二侧的第一四通31、第一节流阀3、第四四通34、第二四通32和第三四通33由出口端流出。[0056] 具体而言，第一气动平板阀2关、第二气动平板阀4关、第三气动平板阀6关、第四气动平板阀10关、第五气动平板阀13关、第六气动平板阀17开、第七气动平板阀20开、第八气动平板阀24关、第九气动平板阀26关、第一侧的第一节流阀3不变、第一侧的第二节流阀11不变、第二侧的第一节流阀3通、第二侧的第二节流阀11不变、第一手动平板阀5开、第二手动平板阀12开、第三手动平板阀15开、第四手动平板阀19开、第五手动平板阀28开。[0057] 所有双级节流通道包括第一双级通道和第二双级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第一双级通道包括：在中心管线的第一侧，将第一四通31与第一节流阀3之间的平板阀、第一节流阀3与第四四通34之间的平板阀，第四四通34与第二节流阀11之间的平板阀、二通18与三通25之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧的第一四通31、第一节流阀3、第四四通34、第二节流阀11、二通18、三通25和第三四通33由出口端流出。[0058] 具体而言，第一气动平板阀2开、第二气动平板阀4关、第三气动平板阀6关、第四气动平板阀10开、第五气动平板阀13关、第六气动平板阀17关、第七气动平板阀20关、第八气动平板阀24关、第九气动平板阀26关、第一侧的第一节流阀3通、第一侧的第二节流阀11通、第二侧的第一节流阀3不变、第二侧的第二节流阀11不变、第一手动平板阀5开、第二手动平板阀12关、第三手动平板阀15开、第四手动平板阀19开、第五手动平板阀28开。[0059] 相应地，与第一双级通道对称的即为第二双级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第二双级节流通道包括：在中心管线的第二侧，将第一四通31与第一节流阀3之间的平板阀、第一节流阀3与第四四通34之间的平板阀，第四四通34与第二节流阀11之间的平板阀、二通18与三通25之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第二侧的第一四通31、第一节流阀3、第四四通34、第二节流阀11、二通18、三通25和第三四通33由出口端流出。[0060] 具体而言，第一气动平板阀2关、第二气动平板阀4关、第三气动平板阀6关、第四气动平板阀10关、第五气动平板阀13关、第六气动平板阀17开、第七气动平板阀20关、第八气动平板阀24开、第九气动平板阀26关、第一侧的第一节流阀3不变、第一侧的第二节流阀11不变、第二侧的第一节流阀3通、第二侧的第二节流阀11通、第一手动平板阀5开、第二手动平板阀12关、第三手动平板阀15开、第四手动平板阀19开、第五手动平板阀28开。[0061] 所有双级节流通道包括第三双级通道和第四双级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第三双级通道包括：将中心管线的第一侧的第一四通31与第一节流阀3之间的平板阀、第一节流阀3与第四四通34之间的平板阀、第四四通34与第二四通32之间的平板阀，以及中心管线的第二侧的第二四通32与第四四通34之间的平板阀、第四四通34与第二节流阀11之间的平板阀、二通18与三通25之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第一侧的第一四通31、第一节流阀3、第四四通34、第二四通32，以及第二侧的第四四通34、第二节流阀11、二通18、三通25、第三四通33由出口端流出。[0062] 具体而言，第一气动平板阀2开、第二气动平板阀4关、第三气动平板阀6开、第四气动平板阀10关、第五气动平板阀13关、第六气动平板阀17关、第七气动平板阀20开、第八气动平板阀24开、第九气动平板阀26关、第一侧的第一节流阀3通、第一侧的第二节流阀11不变、第二侧的第一节流阀3不变、第二侧的第二节流阀11通、第一手动平板阀5开、第二手动平板阀12关、第三手动平板阀15开、第四手动平板阀19开、第五手动平板阀28开。[0063] 相应地，与第三双级通道对称的即为第四双级节流通道，切换各平板阀的通断状态使得高压自动节流管汇形成第四双级节流通道包括：将中心管线的第二侧的第一四通31与第一节流阀3之间的平板阀、第一节流阀3与第四四通34之间的平板阀、第四四通34与第二四通32之间的平板阀，以及中心管线的第一侧的第二四通32与第四四通34之间的平板阀、第四四通34与第二节流阀11之间的平板阀、二通18与三通25之间的平板阀均打开，流体由入口端依次经过第二侧的第一四通31、第一节流阀3、第四四通34、第二四通32，以及第一侧的第四四通34、第二节流阀11、二通18、三通25、第三四通33由出口端流出。[0064] 具体而言，第一气动平板阀2关、第二气动平板阀4关、第三气动平板阀6开、第四气动平板阀10开、第五气动平板阀13关、第六气动平板阀17开、第七气动平板阀20开、第八气动平板阀24关、第九气动平板阀26关、第一侧的第一节流阀3不变、第一侧的第二节流阀11通、第二侧的第一节流阀3通、第二侧的第二节流阀11不变、第一手动平板阀5开、第二手动平板阀12关、第三手动平板阀15开、第四手动平板阀19开、第五手动平板阀28开。[0065] 需要说明的是，上述实施例中的多个指的是至少两个。[0066] 从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：[0067] 1、解决了现有技术中的控压钻井装备无法适应特深井的要求的问题；[0068] 2、自动节流管汇指标设计的额定压力提高到70MPa，工作压力提高到21MPa，可满足特深井井口高节流压力控制的需求；[0069] 3、可以设置较高的井口压力，降低钻井液密度，有效降低漏失的风险，提高机械钻速，且控制井涌、溢流的能力大幅增加，尽可能实现有效增长裸眼井段，优化特深井的井身结构；[0070] 4、节流控制为双级自动节流控制，节流压力高，且易转换成单级低压节流控制，在高、低节流压力要求都可以实现压力的精确控制；[0071] 5、多冗余节流通道设计，形成六条单级节流通道和四条双级节流通道的组合，正常使用时，一条节流通道工作，另一条待命，若是一条节流通道堵塞，可实时切换另一节流通道，保障特深井控压钻井的连续性，安全程度高。[0072] 显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。[0073] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。[0074] 需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。[0075] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

专利地区：北京

专利申请日期：2020-07-28

专利公开日期：2024-07-26

专利公告号：CN114000842B