[go: up one dir, main page]

RU2598661C2 - Pressure control during drilling operations with the help of correction used in preset conditions - Google Patents

Pressure control during drilling operations with the help of correction used in preset conditions Download PDF

Info

Publication number
RU2598661C2
RU2598661C2 RU2015102060/03A RU2015102060A RU2598661C2 RU 2598661 C2 RU2598661 C2 RU 2598661C2 RU 2015102060/03 A RU2015102060/03 A RU 2015102060/03A RU 2015102060 A RU2015102060 A RU 2015102060A RU 2598661 C2 RU2598661 C2 RU 2598661C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
well
pressure
flow
value
correction
Prior art date
Application number
RU2015102060/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015102060A (en
Inventor
Джеймс Р. Ловорн
Нэнси С. ДЭВИС
Коди Н. БАТЛЕР
Original Assignee
Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. filed Critical Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк.
Publication of RU2015102060A publication Critical patent/RU2015102060A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2598661C2 publication Critical patent/RU2598661C2/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • E21B34/10Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B21/00Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
    • E21B21/08Controlling or monitoring pressure or flow of drilling fluid, e.g. automatic filling of boreholes, automatic control of bottom pressure

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)
  • Flow Control (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to oil and gas industry, in particular, to equipment and works in drilling wells with control of pressure. To implement the method: determine required setting pressure in the well, add a correction to the setting pressure if the actual pressure in the well deviates from the setting value by preset value, and adjust the flow rate control device in such a way that the actual pressure in the well becomes closer to the setting one taking the correction into account. Well system may include flow rate control device, which controllably limits the flow rate from the well, and a control system, which determines the required setting pressure in the well, compares the setting value to the actual pressure in the well and, at the specified level of deviation of the actual pressure in the well from the setting value, adds a correction to the setting value, due to which the control system regulates the flow rate control device and therefore brings the actual pressure in the well to the set pressure value with the correction.
EFFECT: higher accuracy of pressure regulation is achieved.
20 cl, 6 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение, в общем, относится к применяемому оборудованию и работам, выполняемым в процессе бурения подземных скважин, а в частности, в раскрытом ниже примере настоящее изобретение обеспечивает регулирование давления при бурении, с применением поправки к установочному значению давления в соответствии с определенными заданными условиями.The present invention generally relates to the equipment used and the work performed during drilling of underground wells, and in particular, in the example below, the present invention provides pressure control while drilling, applying the correction to the set pressure value in accordance with certain predetermined conditions.

Уровень техникиState of the art

Известно регулирование давления в скважине путем регулирования уровня давления, приложенного к скважине на или возле поверхности. Это приложенное давление может создаваться различными источниками, одним или несколькими, например противодавлением, создаваемым дросселем в линии возврата бурового раствора, давлением, создаваемым специальным насосом противодавления, и/или давлением, отводимым от стояка к линии возврата бурового раствора.It is known to control the pressure in the well by adjusting the level of pressure applied to the well at or near the surface. This applied pressure can be generated by various sources, one or several, for example, back pressure generated by the throttle in the mud return line, pressure generated by a special back pressure pump, and / or pressure drawn from the riser to the mud return line.

Поэтому понятно, что в технологии регулирования давления при бурении нужны постоянные усовершенствования.Therefore, it is clear that in the technology of pressure regulation during drilling constant improvements are needed.

Краткое описание графических материаловA brief description of the graphic materials

На фиг. 1 показаны частичный разрез системы бурения скважин и связанный с этой системой способ, который может осуществить принципы настоящего изобретения.In FIG. 1 is a partial sectional view of a well drilling system and a method associated with this system that can implement the principles of the present invention.

На фиг. 2 схематически показан другой пример системы бурения скважины и соответствующего способа.In FIG. 2 schematically shows another example of a well drilling system and corresponding method.

На фиг. 3 схематически показана система регулирования давления и расхода, которая может быть использована с системой и способом по фиг. 1 и 2.In FIG. 3 schematically shows a pressure and flow control system that can be used with the system and method of FIG. 1 and 2.

На фиг. 4 показана блок-схема примера способа регулирования давления в скважине, в котором могут быть реализованы принципы настоящего изобретения.In FIG. 4 is a flowchart of an example of a method for controlling downhole pressure in which the principles of the present invention can be implemented.

На фиг. 5А и В показаны блок-схемы другого примера способа регулирования давления в скважине.In FIG. 5A and B are flowcharts of another example of a method for controlling downhole pressure.

Подробное раскрытие изобретенияDetailed Disclosure of Invention

На фиг. 1 иллюстративно представлены система 10 бурения скважины и связанный с этой системой способ, в котором можно осуществить принципы настоящего изобретения. Однако следует ясно понимать, что система 10 и этот способ - это лишь один пример применения на практике идей настоящего изобретения, и возможен широкий спектр других примеров. Поэтому объем настоящего изобретения отнюдь не ограничен деталями системы 10 и способа, раскрытых в настоящем описании и/или проиллюстрированных на чертежах.In FIG. 1 illustrates a well drilling system 10 and a method associated with this system in which the principles of the present invention can be implemented. However, it should be clearly understood that the system 10 and this method are just one example of putting into practice the ideas of the present invention, and a wide range of other examples are possible. Therefore, the scope of the present invention is by no means limited to the details of the system 10 and method disclosed in the present description and / or illustrated in the drawings.

В примере на фиг. 1 скважина 12 пробуривается вращающимся буровым долотом 14 на конце бурильной колонны 16. Буровая текучая среда 18, обычно называемая «буровым раствором»), циркулирует вниз по бурильной колонне 16, из бурового долота 14 и вверх через кольцевое пространство 20 между бурильной колонной и стенкой скважины 12 с целью охлаждения бурового долота, смазки бурильной колонны, удаления обломков породы и обеспечения измерений для регулирования давления в стволе скважины. Обратный клапан 21 (как правило, тарельчатый запорный клапан) предотвращает течение бурового раствора 18 вверх по бурильной колонне 16 (например, при производстве соединений в бурильной колонне).In the example of FIG. 1, well 12 is drilled by a rotating drill bit 14 at the end of drill string 16. Drilling fluid 18, commonly referred to as “drilling fluid”), circulates down the drill string 16, from drill bit 14 and up through the annular space 20 between the drill string and the wall of the well 12 to cool the drill bit, lubricate the drill string, remove debris, and provide measurements to control pressure in the wellbore. A non-return valve 21 (typically a poppet check valve) prevents the drilling fluid 18 from flowing up the drill string 16 (for example, in the manufacture of joints in the drill string).

Управление давления в скважине очень важен при бурении с регулируемым давлением и в других типах операций бурения. Предпочтительно, давление в скважине точно регулируется для предотвращения чрезмерной потери текучей среды из-за ухода в геологические породы, окружающие скважину 12, нежелательного разрыва пласта, нежелательного притока пластовых текучих сред в скважину и т.д.Well pressure control is very important in variable pressure drilling and other types of drilling operations. Preferably, the pressure in the well is precisely controlled to prevent excessive loss of fluid due to withdrawal into the geological formations surrounding the well 12, undesired fracturing, undesirable influx of formation fluids into the well, etc.

В типовом случае бурения с регулируемым давлением требуется поддерживать давление в скважине чуть более высоким, чем поровое давление пласта, сквозь который проходит скважина, не превышая давления разрыва пласта. Такая технология особенно полезна в ситуациях, когда интервал между поровым давлением и давлением разрыва сравнительно мал.In a typical case of pressure-controlled drilling, it is required to maintain the pressure in the well slightly higher than the pore pressure of the formation through which the well passes, not exceeding the pressure of the fracturing. This technology is especially useful in situations where the interval between pore pressure and burst pressure is relatively small.

В типовом случае бурения с отрицательным дифференциальным давлением требуется поддерживать давление в скважине несколько меньшим, чем поровое давление, получая тем самым контролируемый приток текучей среды из пласта. В типовом случае бурения с положительным дифференциальным давлением требуется поддерживать давление в скважине несколько более высоким, чем поровое давление, предотвращая тем самым (или, по меньшей мере, ограничивая) приток текучей среды из пласта.In a typical case of drilling with negative differential pressure, it is required to maintain the pressure in the well slightly lower than the pore pressure, thereby obtaining a controlled flow of fluid from the formation. In a typical case of drilling with positive differential pressure, it is required to maintain the well pressure somewhat higher than the pore pressure, thereby preventing (or at least restricting) the flow of fluid from the formation.

Азот или другой газ - или другая легкая текучая среда - может быть добавлен к буровому раствору 18 для контроля давления. Такая технология полезна, например, в операциях бурения с отрицательным дифференциальным давлением.Nitrogen or other gas — or other light fluid — can be added to drilling fluid 18 to control pressure. Such a technology is useful, for example, in drilling operations with negative differential pressure.

В системе 10 дополнительный контроль давления в скважине достигается за счет того, что кольцевое пространство 20 герметизируют (например, изолировав его от сообщения с атмосферой и допуская повышение давления в кольцевом пространстве на поверхности или в приповерхностном слое) и используют вращающийся отклоняющий превентор (ВОП) 22. ВОП 22 уплотняет бурильную колонну 16 над устьем 24 скважины. Хотя это не показано на фиг. 1, бурильная колонна 16 проходит вверх через ВОП 22 для соединения, например, с буровым ротором (не показано), трубопроводом 26 стояка, ведущей бурильной трубой (не показано), верхним приводом и/или с другим традиционным бурильным оборудованием.In system 10, additional control of the pressure in the well is achieved due to the fact that the annular space 20 is sealed (for example, by isolating it from communication with the atmosphere and allowing an increase in pressure in the annular space on the surface or in the surface layer) and a rotating deflecting preventer (FOP) 22 is used VOP 22 seals the drill string 16 above the wellhead 24. Although not shown in FIG. 1, drill string 16 extends upward through VOP 22 to connect, for example, to a drill rotor (not shown), riser pipe 26, a drill pipe (not shown), top drive, and / or other conventional drilling equipment.

Буровой раствор 18 выходит из устья 24 скважины через задвижку 28 в линию, которая сообщается с кольцевым пространством 20 ниже ВОП 22. Далее буровой раствор 18 течет через линии 30, 73 возврата бурового раствора к дроссельному манифольду 32, содержащему резервные дроссели 34 (из которых в каждый момент времени может быть использован только один). Противодавление прикладывается к кольцевому пространству 20 посредством регулируемого ограничения расхода текучей среды 18 через рабочий дроссель(дроссели) 34.The drilling fluid 18 leaves the wellhead 24 through a valve 28 in a line that communicates with the annular space 20 below the GPO 22. Further, the drilling fluid 18 flows through the drilling fluid return lines 30, 73 to the throttle manifold 32 containing backup throttles 34 (of which only one can be used at a time). Back pressure is applied to the annular space 20 by means of an adjustable restriction of the flow of fluid 18 through the working choke (chokes) 34.

Чем больше ограничен расход через дроссель 34, тем выше противодавление, приложенное к кольцевому пространству 20. Таким образом, скважинное давление (например, давление в забое скважины 12, давление у башмака обсадной колонны, давление на уровне конкретного пласта или пояса и т.д.) можно удобно регулировать изменением противодавления, приложенного к кольцевому пространству 20. Чтобы определить, какое давление, приложенное к кольцевому пространству 20 на поверхности или возле нее, приведет к требуемому скважинному давлению, может быть использована, как полнее раскрыто ниже, гидравлическая модель, так что оператор (или автоматизированная система управления) легко может определить, как регулировать приложенное к кольцевому пространству на поверхности или возле нее давление (которое легко может быть измерено), чтобы получить требуемое скважинное давление.The more limited the flow through the throttle 34, the higher the back pressure applied to the annular space 20. Thus, the borehole pressure (e.g., bottom hole pressure 12, pressure at the casing shoe, pressure at the level of a particular formation or belt, etc. ) can be conveniently controlled by changing the back pressure applied to the annular space 20. To determine what pressure applied to the annular space 20 on or near the surface will lead to the required borehole pressure, it can be used Wang, as fully disclosed below, the hydraulic model, so that the operator (or automated control system) may easily determine how to adjust the applied annulus at or near the surface pressure (which can easily be measured) to obtain the desired downhole pressure.

Давление, приложенное к кольцевому пространству 20, может быть измерено на поверхности или возле нее рядом датчиков давления 36, 38, 40, каждый из которых сообщается с кольцевым пространством. Датчик давления 36 воспринимает давление ниже ВОП 22, но выше блока 42 противовыбросовых превенторов (ПВП). Датчик давления 38 воспринимает давление в устье скважины ниже блока 42 ПВП. Датчик давления 40 воспринимает давление в линиях 30, 73 возврата бурового раствора перед дроссельным манифольдом 32.The pressure applied to the annular space 20 can be measured on or near the surface by a series of pressure sensors 36, 38, 40, each of which communicates with the annular space. The pressure sensor 36 senses pressure below the GPO 22, but above the block 42 blowout preventers (PVP). The pressure sensor 38 senses the pressure at the wellhead below block PVP 42. The pressure sensor 40 senses the pressure in the lines 30, 73 return of the drilling fluid before the throttle manifold 32.

Еще один датчик давления 44 воспринимает давление в трубопроводе 26 стояка. Следующий датчик давления 46 воспринимает давление после дроссельного манифольда 32, но до сепаратора 48, вибратора 50 и отстойника 52 для бурового раствора. К дополнительным датчикам относятся термочувствительные элементы 54, 56, кориолисов расходомер 58 и расходомеры 62, 64, 66.Another pressure sensor 44 senses pressure in the riser pipe 26. The next pressure sensor 46 senses the pressure after the throttle manifold 32, but up to the separator 48, the vibrator 50 and the mud settler 52. Additional sensors include heat-sensitive elements 54, 56, Coriolis flowmeter 58 and flowmeters 62, 64, 66.

Не все эти датчики необходимы. Например, система 10 может содержать только два из трех расходомеров 62, 64, 66. Однако сигналы всех имеющихся датчиков, поданные на вход гидравлической модели, могут быть полезны при определении того, каким должно быть давление, приложенное к кольцевому пространству 20, в процессе бурения.Not all of these sensors are needed. For example, the system 10 may contain only two of the three flowmeters 62, 64, 66. However, the signals of all available sensors supplied to the input of the hydraulic model can be useful in determining what should be the pressure applied to the annular space 20 during drilling .

При необходимости могут быть использованы и другие типы датчиков. Например, расходомер 58 не обязательно должен быть кориолисовым расходомером, так как вместо него может быть использован турборасходомер, акустический расходомер или расходомер другого типа.If necessary, other types of sensors can be used. For example, flowmeter 58 need not be a Coriolis flowmeter, since a turbo flowmeter, an acoustic flowmeter, or another type of flowmeter may be used instead.

Кроме того, бурильная колонна 16 может содержать свои собственные датчики 60, например, для непосредственного измерения скважинного давления. Эти датчики 60 могут быть известными специалистам датчиками измерения давления во время бурения (ИДВБ), измерений во время бурения (ИВБ) и/или каротажа во время бурения (КВБ). Эти системы датчиков бурильной колонны, в общем, обеспечивают, по меньшей мере, измерение давления и могут также обеспечить измерение температуры, определение характеристик бурильной колонны (например, вибрацию, нагрузку на буровое долото, заедание-смещение и т.д.), характеристик пласта (например, удельное сопротивление, плотность и т.д.) и/или другие измерения. Для передачи замеров скважинных датчиков на поверхность могут быть использованы различные виды проводной или беспроводной телеметрии (акустическая, гидроимпульсная, электромагнитная и т.д.).In addition, the drill string 16 may contain its own sensors 60, for example, for direct measurement of borehole pressure. These sensors 60 can be known to those skilled in the art for measuring pressure during drilling (IMDB), measuring while drilling (IMD) and / or logging while drilling (IMD). These drill string sensor systems generally provide at least pressure measurements and can also provide temperature measurements, drill string characterization (e.g. vibration, drill bit load, stick-offset, etc.), formation characteristics (e.g. resistivity, density, etc.) and / or other measurements. To transmit measurements of downhole sensors to the surface, various types of wire or wireless telemetry can be used (acoustic, hydro-pulse, electromagnetic, etc.).

При необходимости в систему 10 могут быть включены дополнительные датчики. Например, еще один расходомер 67 может быть использован для измерения расхода текучей среды 18, выходящей из устья 24 скважины, еще один кориолисов расходомер (не показан) может быть подключен непосредственно перед буровым насосом 68 или после него и т.д.If necessary, additional sensors may be included in system 10. For example, another flowmeter 67 can be used to measure the flow rate of fluid 18 exiting the wellhead 24, another Coriolis flowmeter (not shown) can be connected immediately before or after the mud pump 68, etc.

При необходимости, в систему 10 может быть включено меньше датчиков. Например, производительность бурового насоса 68 может быть определена по числу ходов поршня насоса, вместо использования расходомера 62 или каких-либо других расходомеров.If necessary, fewer sensors may be included in system 10. For example, the performance of the mud pump 68 may be determined by the number of strokes of the pump piston, instead of using a flow meter 62 or any other flow meter.

Заметим, что сепаратор 48 может быть 3- или 4-фазным сепаратором или газосепаратором для бурового раствора (иногда его называют «дегазатором бурового раствора»). Однако использовать в системе 10 сепаратор 48 не обязательно.Note that the separator 48 may be a 3- or 4-phase separator or gas separator for a drilling fluid (sometimes called a “mud degasser”). However, it is not necessary to use separator 48 in system 10.

Буровой раствор 18 закачивается по трубопроводу 26 стояка внутрь бурильной колонны 16 буровым насосом 68. Насос 68 получает текучую среду 18 из отстойника 52 для бурового раствора и подает ее через нагнетательный манифольд 70 в стояк 26. После чего текучая среда 18 циркулирует вниз по бурильной колонне 16, вверх через кольцевое пространство 20, через линии 30, 73 возврата бурового раствора, через дроссельный манифольд 32 и, далее, через сепаратор 48 и вибратор 50 к отстойнику 52 бурового раствора для кондиционирования и рециркуляции.The drilling fluid 18 is pumped through a riser pipe 26 inside the drill string 16 by the mud pump 68. The pump 68 receives the fluid 18 from the mud settler 52 and feeds it through the discharge manifold 70 to the riser 26. After that, the fluid 18 circulates down the drill string 16 up through the annular space 20, through the mud return lines 30, 73, through the throttle manifold 32, and then through the separator 48 and vibrator 50 to the mud settler 52 for conditioning and recirculation.

Заметим, что в системе 10, как было раскрыто выше, дроссель 34 не может быть использован для регулирования противодавления, приложенного к кольцевому пространству 20 для регулирования скважинного давления, если текучая среда 18 не течет через дроссель. В традиционных операциях бурения с положительным дифференциальным давлением отсутствие потока текучей среды 18 возникает всякий раз, когда, например, производятся соединения в бурильной колонне 16 (например, при добавлении очередного отрезка бурильной трубы к бурильной колонне, когда скважина 12 пробуривается глубже), и отсутствие циркуляции требует, чтобы скважинное давление регулировалось исключительно плотностью текучей среды 18.Note that in system 10, as described above, throttle 34 cannot be used to regulate backpressure applied to annular space 20 to control borehole pressure if fluid 18 does not flow through the throttle. In conventional positive differential pressure drilling operations, the absence of fluid flow 18 occurs whenever, for example, connections are made in the drill string 16 (for example, when adding another section of the drill pipe to the drill string when the well 12 is drilled deeper), and lack of circulation requires that the borehole pressure be regulated exclusively by the density of the fluid 18.

В системе 10, однако, поток текучей среды 18 через дроссель 34 может быть сохранен, даже когда текучая среда не циркулирует по бурильной колонне 16 и кольцевому пространству 20 в процессе соединений, производимых в бурильной колонне. Таким образом, давление может быть по-прежнему приложено к кольцевому пространству 20 посредством ограничения расхода текучей среды 18 через дроссель 34, даже несмотря на то что отдельный насос противодавления может не использоваться.In system 10, however, fluid flow 18 through throttle 34 can be maintained even when fluid is not circulated through drill string 16 and annular space 20 during connections made in the drill string. Thus, pressure can still be applied to the annular space 20 by restricting the flow of fluid 18 through the throttle 34, even though a separate backpressure pump may not be used.

Когда текучая среда 18 не циркулирует по бурильной колонне 16 и кольцевому пространству 20 (например, когда в бурильной колонне производятся соединения), текучая среда течет от насоса 68 к дроссельному манифольду 32 через байпасный трубопровод 72, 75. Таким образом, текучая среда 18 может обойти трубопровод 26 стояка, бурильную колонну 16 и кольцевое пространство 20 и может течь непосредственного от насоса 68 в линию 30 возврата бурового раствора, которая по-прежнему сообщается с кольцевым пространством 20. Таким образом, ограничение этого потока дросселем 34 создаст давление, приложенное к кольцевому пространству 20 (например, в типовом случае бурения с регулируемым давлением).When fluid 18 does not circulate through drill string 16 and annulus 20 (for example, when connections are made in the drill string), fluid flows from pump 68 to throttle manifold 32 through bypass line 72, 75. Thus, fluid 18 can bypass riser conduit 26, drill string 16, and annulus 20 and may flow directly from pump 68 to mud line 30, which still communicates with annulus 20. Thus, restricting this flow to dross Lemma 34 will create pressure applied to the annular space 20 (for example, in the typical case of pressure-controlled drilling).

Как показано на фиг. 1, и байпасный трубопровод 75, и линия 30 возврата бурового раствора сообщаются с кольцевым пространством 20 через один трубопровод 73. Однако байпасный трубопровод 75 и линия 30 возврата бурового раствора могут вместо этого по отдельности соединяться с устьем 24 скважины, например, при использовании дополнительной задвижки (например, ниже ВОП 22); в этом случае каждая из линий 30, 75 будет непосредственного сообщаться с кольцевым пространством 20.As shown in FIG. 1, both the bypass line 75 and the mud return line 30 communicate with the annular space 20 through one line 73. However, the bypass line 75 and the mud return line 30 may instead separately be connected to the wellhead 24, for example, using an additional gate valve (e.g. below GP 22); in this case, each of the lines 30, 75 will directly communicate with the annular space 20.

Это может потребовать прокладки дополнительных трубопроводов на месте установки буровой вышки, но влияние на давление в кольцевом пространстве будет, по существу, таким же, как и при подсоединении байпасного трубопровода 75 и линии возврата 30 бурового раствора к общему трубопроводу 73. Таким образом, должно быть ясно, что могут быть использованы многие различные компоновки элементов системы 10, которые, тем не менее, входят в объем настоящего изобретения.This may require the installation of additional pipelines at the location of the rig, but the effect on the pressure in the annular space will be essentially the same as when connecting the bypass pipe 75 and the return line 30 of the drilling fluid to the common pipe 73. Thus, there should be it is clear that many different arrangements of elements of the system 10 can be used, which nevertheless fall within the scope of the present invention.

Расход текучей среды 18 через байпасный трубопровод 72, 75 регулируется дросселем или другого типа регулятором 74 расхода. Трубопровод 72 включен до байпасного регулятора 74 расхода, а трубопровод 75 включен после байпасного регулятора расхода.The flow rate of the fluid 18 through the bypass line 72, 75 is controlled by a throttle or other type of flow regulator 74. A pipe 72 is connected upstream of the bypass flow controller 74, and a pipe 75 is connected upstream of the bypass flow controller.

Расход текучей среды 18 по трубопроводу 26 стояка, по существу, регулируется клапаном или другого типа регулятором 76 расхода. Так как значения расхода текучей среды 18 через линии 26, 72 стояка и байпаса полезны при определении того, как эти расходы влияют на давление в скважине, в эти линии введены расходомеры 64, 66, как показано на фиг. 1.The flow of fluid 18 through the riser pipe 26 is essentially controlled by a valve or other type of flow control 76. Since fluid flow rates 18 through riser and bypass lines 26, 72 are useful in determining how these flow rates affect well pressure, flow meters 64, 66 are introduced into these lines, as shown in FIG. one.

Однако расход через трубопровод 26 стояка может быть определен даже при использовании только расходомеров 62, 64, а расход через байпасный трубопровод 72 может быть определен даже при использовании только расходомеров 62, 66. Таким образом, должно быть понятно, что система 10 не обязательно должна содержать все датчики, показанные на фиг. 1 и раскрытые в настоящем описании, а вместо этого система может содержать дополнительные датчики, различные сочетания и/или типы датчиков и т.д.However, the flow rate through the riser pipe 26 can be determined even when using only flow meters 62, 64, and the flow through the bypass pipe 72 can be determined even when using only flow meters 62, 66. Thus, it should be understood that the system 10 does not have to contain all sensors shown in FIG. 1 and disclosed herein, but instead, the system may comprise additional sensors, various combinations and / or types of sensors, etc.

В примере на фиг. 1 байпасный регулятор 78 расхода и ограничитель 80 расхода могут быть использованы для заполнения трубопровода 26 стояка и бурильной колонны 16 после выполнения соединения в бурильной колонне и для уравнивания давлений в трубопроводе стояка и линиях 30, 73 возврата бурового раствора перед открытием регулятора 76 расхода. В противном случае внезапное - до заполнения текучей средой 18 трубопровода 26 стояка и бурильной колонны 16 и повышения в них давления - открытие регулятора 76 расхода может вызвать нежелательные переходные колебания давления в кольцевом пространстве 20 (например, из-за временного отсутствия потока к дроссельному манифольду 32 в процессе заполнения текучей средой трубопровода стояка и бурильной колонны и т.д.).In the example of FIG. 1 bypass flow regulator 78 and flow limiter 80 can be used to fill the riser pipe 26 and the drill string 16 after making the connection in the drill string and to balance the pressures in the riser pipe and drilling fluid return lines 30, 73 before opening the flow controller 76. Otherwise, the sudden - until the pipe 18 of the riser and the drill string 16 is filled with fluid 18 and the pressure in them increases - the opening of the flow controller 76 can cause undesirable transient pressure fluctuations in the annular space 20 (for example, due to a temporary lack of flow to the throttle manifold 32 in the process of filling the riser pipe and drill string with fluid, etc.).

Открытие регулятора 78 расхода байпаса стояка после выполнения соединения дает возможность текучей среде 18 заполнить трубопровод 26 стояка и бурильную колонну 16, в то время как, по существу, преобладающая часть текучей среды продолжает течь через байпасный трубопровод 72, позволяя тем самым осуществлять непрерывное регулируемое приложение давления к кольцевому пространству 20. После того как давление в трубопроводе 26 стояка уравняется с давлением в линиях 30, 73 возврата бурового раствора и в байпасном трубопроводе 75, регулятор 76 расхода может быть открыт, и, далее, регулятор 74 расхода может быть закрыт для медленного перенаправления более значительной части текучей среды 18 из байпасного трубопровода 72 в трубопровод 26 стояка.The opening of the riser bypass flow controller 78 after the connection is made, allows the fluid 18 to fill the riser pipe 26 and the drill string 16, while the substantially predominant portion of the fluid continues to flow through the bypass pipe 72, thereby allowing continuous, controlled application of pressure to the annular space 20. After the pressure in the riser pipe 26 equalizes with the pressure in the mud return lines 30, 73 and in the bypass pipe 75, the flow controller 76 t be opened, and further, the flow regulator 74 may be closed for slow redirect a significant portion of the fluid 18 from the bypass conduit 72 into the conduit 26 of the riser.

Аналогичный процесс, но в обратном порядке, может быть выполнен в бурильной колонне 16 до производства соединения - для постепенного перенаправления потока текучей среды 18 из трубопровода 26 стояка в байпасный трубопровод 72 с целью подготовки добавления бурильных труб к бурильной колонне 16. То есть, регулятор 74 расхода может быть постепенно открыт для медленного перенаправления более значительной части текучей среды 18 из трубопровода 26 стояка в байпасный трубопровод 72, а затем регулятор 76 расхода может быть закрыт.A similar process, but in reverse order, can be performed in the drill string 16 prior to making the connection — to gradually redirect the fluid flow 18 from the riser pipe 26 to the bypass pipe 72 in order to prepare the addition of drill pipes to the drill string 16. That is, the regulator 74 the flow rate can be gradually opened to slowly redirect a larger portion of the fluid 18 from the riser pipe 26 to the bypass pipe 72, and then the flow control 76 can be closed.

Заметим, что регулятор 78 расхода и ограничитель 80 расхода могут быть объединены в один элемент (например, регулятор расхода со встроенным ограничителем расхода), а регуляторы 76, 78 расхода могут быть объединены в один регулятор 81 расхода (например, в один дроссель, который можно постепенно открывать для медленного заполнения и постановки под давление трубопровода 26 стояка и бурильной колонны 16 после выполнения соединения бурильной трубы и, далее, открывать полностью для обеспечения максимального расхода в процессе бурения).Note that the flow controller 78 and the flow limiter 80 can be combined into one element (for example, a flow controller with an integrated flow limiter), and the flow controllers 76, 78 can be combined into one flow controller 81 (for example, into one choke, which gradually open for slow filling and pressurization of the pipe 26 of the riser and the drill string 16 after completing the connection of the drill pipe and, further, fully open to ensure maximum flow rate during drilling).

Однако, поскольку типовые традиционные буровые вышки оборудованы регулятором 76 расхода в виде клапана в нагнетательном манифольде 70 и использование клапана стояка входит в обычную практику бурения, индивидуально управляемые регуляторы 76, 78 расхода предотвращают использование регулятора 76 расхода. Регуляторы 76, 78 расхода ниже иногда обозначаются в целом как один регулятор 81 расхода, но должно быть понятно, что регулятор 81 расхода может содержать отдельные регуляторы 76, 78 расхода.However, since typical conventional derricks are equipped with a flow control 76 in the form of a valve in the discharge manifold 70 and the use of a riser valve is a common drilling practice, individually controlled flow control 76, 78 prevent the use of a flow control 76. The flow controllers 76, 78 below are sometimes referred to generally as a single flow control 81, but it should be understood that the flow control 81 may comprise separate flow controllers 76, 78.

Другой пример представлен на фиг. 2. В этом примере регулятор 76 расхода введен до нагнетательного манифольда 70 буровой вышки. Эта компоновка имеет определенные преимущества, например, не требуется модифицировать нагнетательный манифольд 70 буровой вышки или трубопровод между манифольдом и ведущей бурильной трубой; спускной клапан 82 стояка буровой вышки может быть использован для продувки стояка 26, как в стандартных операциях бурения (нет необходимости изменять методику с привлечением буровой бригады) и т.д.Another example is shown in FIG. 2. In this example, a flow controller 76 is introduced upstream of the discharge manifold 70 of the oil rig. This arrangement has certain advantages, for example, it is not necessary to modify the discharge manifold 70 of the oil rig or the pipeline between the manifold and the drill pipe; the riser drain valve 82 can be used to purge the riser 26, as in standard drilling operations (there is no need to change the methodology involving the drilling crew), etc.

Регулятор 76 расхода можно присоединить между буровым насосом 68 и нагнетательным манифольдом 70, используя, например, быстросоединяемые замки 84 (например, муфты с защелками и т.п.). Это позволит удобно адаптировать регулятор 76 расхода для включения в различные линии бурового насоса.A flow controller 76 may be connected between the mud pump 68 and the discharge manifold 70 using, for example, quick-connect locks 84 (eg, snap-on couplings, etc.). This will conveniently adapt the flow controller 76 to be included in various mud pump lines.

Вместо использования традиционного клапана стояка в нагнетательном манифольде 70 буровой вышки, для регулирования расхода по трубопроводу 26 стояка может быть использован специально приспособленный полностью автоматизированный регулятор 76 расхода (например, автоматически управляемый контроллером 96, показанным на фиг. 3). В целом, регулятор 81 расхода может быть выполнен, скорее, не для целей традиционного бурения, а по условиям заказчика - для такого применения, как раскрытое в настоящем описании (например, для регулирования расхода по трубопроводу 26 стояка в связи с распределением текучей среды 18 между трубопроводом стояка и байпасным трубопроводом 72, чтобы тем самым регулировать давление в кольцевом пространстве 20 и т.п.).Instead of using the traditional riser valve in the discharge manifold 70 of the oil rig, a specially adapted fully automated flow controller 76 (for example, automatically controlled by the controller 96 shown in Fig. 3) can be used to control the flow through the riser pipe 26. In General, the flow controller 81 can be performed, rather, not for the purpose of traditional drilling, but according to the customer’s conditions for such an application as disclosed in the present description (for example, for regulating the flow rate through the riser pipe 26 in connection with the distribution of the fluid 18 between the riser pipe and the bypass pipe 72 to thereby regulate the pressure in the annular space 20, etc.).

В примере на фиг. 2 дистанционно управляемый клапан или другой регулятор 160 расхода опционально используется для перенаправления потока текучей среды 18 из трубопровода 26 стояка в линию 30 возврата 30 бурового раствора после дроссельного манифольда 32, с целью передачи сигналов, данных, команд и т.д. к скважинным инструментам (например, к компоновке низа бурильной колонны с фиг. 1, включающей в себя датчики 60, и к другому оборудованию, включая забойные турбинные двигатели, отклоняющие устройства, регуляторы отклонения и т.д.). Регулятор 160 управляется по телеметрии контроллером 162, который может кодировать информацию в виде последовательности отклонений расхода, определяемых скважинными инструментами (например, определенное снижение расхода через скважинный инструмент явится следствием соответствующего перенаправления потока регулятором 160 из трубопровода 26 стояка в линию 30 возврата 30 бурового раствора).In the example of FIG. 2, a remote-controlled valve or other flow controller 160 is optionally used to redirect the fluid flow 18 from the riser pipe 26 to the mud return line 30 after the throttle manifold 32, in order to transmit signals, data, commands, etc. downhole tools (for example, the layout of the bottom of the drill string of Fig. 1, which includes sensors 60, and other equipment, including downhole turbine engines, deflecting devices, deviation controllers, etc.). The controller 160 is controlled by telemetry by the controller 162, which can encode information in the form of a sequence of flow deviations determined by the downhole tools (for example, a certain decrease in flow rate through the downhole tool will result from the corresponding redirection of the flow by the controller 160 from the riser pipe 26 to the mud return line 30).

Подходящий телеметрический контроллер и подходящий дистанционно управляемый регулятор расхода имеются в системе GEO-SPAN (ТМ), поставляемой компанией Halliburton Energy Services, Inc. Телеметрический контроллер 162 может быть подсоединен к системе INSITE (ТМ) или к другому интерфейсу 94 сбора данных и управления в системе 90 управления. Однако и другие типы телеметрических контроллеров и регуляторов расхода могут быть использованы без отступления от объема настоящего изобретения.A suitable telemetry controller and a suitable remotely controlled flow controller are available on the GEO-SPAN (TM) system supplied by Halliburton Energy Services, Inc. The telemetry controller 162 may be connected to an INSITE (TM) system or to another data collection and control interface 94 in the control system 90. However, other types of telemetry controllers and flow controllers can be used without departing from the scope of the present invention.

Заметим, что каждый из регуляторов 74, 76, 78 расхода и дросселей 34, предпочтительно, дистанционно и автоматически управляются так, чтобы поддерживать требуемое скважинное давление, поддерживая требуемое давление в кольцевом пространстве на поверхности или возле нее. Однако любой (любые) один или более из этих регуляторов 74, 76, 78 расхода и дросселей 34 может (могут) управляться вручную, без отступления от объема настоящего изобретения.Note that each of the flow controllers 74, 76, 78 and throttles 34 are preferably remotely and automatically controlled so as to maintain the required borehole pressure while maintaining the required pressure in the annular space on or near the surface. However, any (any) one or more of these flow controllers 74, 76, 78 and throttles 34 may (may) be manually controlled without departing from the scope of the present invention.

Система 90 управления давлением и расходом, которая может быть использована в связи с системой 10 и связанными с ней способами по фиг. 1 и 2, представлена на фиг. 3. Система 90 управления, предпочтительно, полностью автоматизирована, хотя некоторое человеческое вмешательство может быть использовано, например, для защиты от нештатной работы, запуска определенных программ, корректировки параметров и т.п.A pressure and flow control system 90 that can be used in connection with the system 10 and related methods of FIG. 1 and 2, is shown in FIG. 3. The control system 90 is preferably fully automated, although some human intervention can be used, for example, to protect against abnormal operation, run certain programs, adjust parameters, etc.

Система 90 управления содержит гидравлическую модель 92, интерфейс 94 сбора данных и управления и контроллер 96 (например, Программируемый Логический Контроллер, или ПЛК (PLC), соответствующим образом запрограммированный компьютер и т.д.). Хотя эти элементы 92, 94, 96 показаны на фиг. 3 по отдельности, какие-то из них или все они могут быть объединены в один элемент, или функции элементов могут быть распределены по дополнительным элементам, или могут быть обеспечены другие дополнительные элементы и/или функции и т.д.The control system 90 comprises a hydraulic model 92, a data acquisition and control interface 94, and a controller 96 (e.g., a Programmable Logic Controller or PLC, appropriately programmed computer, etc.). Although these elements 92, 94, 96 are shown in FIG. 3 individually, some or all of them can be combined into one element, or the functions of the elements can be distributed among additional elements, or other additional elements and / or functions, etc. can be provided.

Гидравлическая модель 92 используется в системе 90 управления для определения требуемого давления в кольцевом пространстве на поверхности или в приповерхностном слое, обеспечивающего достижение требуемого скважинного давления. Чтобы провести это определение, в гидравлической модели 92 используются, например, данные о геометрии скважины, данные о свойствах текучей среды, информация из соседних скважин (например, геотермический градиент, градиент порового давления и т.п.), а также данные датчиков в режиме реального времени, полученные через интерфейс 94 сбора данных и управления.The hydraulic model 92 is used in the control system 90 to determine the required pressure in the annular space on the surface or in the surface layer, ensuring the achievement of the required borehole pressure. To make this determination, hydraulic model 92 uses, for example, well geometry data, fluid properties, information from neighboring wells (e.g., geothermal gradient, pore pressure gradient, etc.), as well as sensor data in real-time received through the interface 94 data collection and management.

Таким образом, имеет место непрерывный двусторонний обмен данными и информацией между гидравлической моделью 92 и интерфейсом 94 сбора данных и управления. Важно понять, что интерфейс 94 сбора данных и управления работает для поддержания существенно непрерывного потока данных в реальном масштабе времени от датчиков 44, 54, 66, 62, 64, 60, 58, 46, 36, 38, 40, 56, 67 к гидравлической модели 92, так что гидравлическая модель получает информацию, которая ей нужна для адаптации к меняющимся условиям и для корректировки требуемого давления в кольцевом пространстве, причем гидравлическая модель работает для того, чтобы существенно непрерывно снабжать интерфейс сбора данных и управления величиной требуемого давления в кольцевом пространстве.Thus, there is a continuous two-way exchange of data and information between the hydraulic model 92 and the data acquisition and control interface 94. It is important to understand that the data acquisition and control interface 94 works to maintain a substantially continuous real-time data stream from sensors 44, 54, 66, 62, 64, 60, 58, 46, 36, 38, 40, 56, 67 to the hydraulic models 92, so that the hydraulic model receives the information that it needs to adapt to changing conditions and to adjust the required pressure in the annular space, and the hydraulic model works in order to substantially continuously provide the interface for data collection and control of the required pressure in annular space.

Подходящие гидравлические модели для использования в качестве гидравлической модели 92 в системе 90 управления - REAL TIME HYDRAULICS (ТМ) или GB SETPOINT (ТМ), поставляемые компанией Halliburton Energy Services, Inc., Хьюстон, Техас, США. Еще одна подходящая гидравлическая модель выпускается под торговым наименованием IRIS (ТМ), и еще одна поставляется компанией SINTEF, Тронхейм, Норвегия. Любые подходящие гидравлические модели могут быть использованы в системе 90 управления в соответствии с идеями настоящего изобретения.Suitable hydraulic models for use as the hydraulic model 92 in the control system 90 are REAL TIME HYDRAULICS (TM) or GB SETPOINT (TM) supplied by Halliburton Energy Services, Inc., Houston, Texas, USA. Another suitable hydraulic model is marketed under the trade name IRIS (TM), and another is supplied by SINTEF, Trondheim, Norway. Any suitable hydraulic models may be used in the control system 90 in accordance with the teachings of the present invention.

Подходящие интерфейсы сбора данных и управления для использования в качестве интерфейса 94 сбора данных и управления в системе 90 управления - SENTRY(TM) и INSITE(TM), поставляемые компанией Halliburton Energy Services, Inc. Любой подходящий интерфейс сбора данных и управления может быть использован в системе 90 управления в соответствии с идеями настоящего изобретения.Suitable data collection and control interfaces for use as a data collection and control interface 94 in the control system 90 are SENTRY (TM) and INSITE (TM) supplied by Halliburton Energy Services, Inc. Any suitable data acquisition and control interface may be used in the control system 90 in accordance with the teachings of the present invention.

Контроллер 96 работает для поддержания требуемого установочного значения давления в кольцевом пространстве посредством управления работой дросселя 34 возврата бурового раствора и других устройств. Например, контроллер 96 может также использоваться для управления работой регуляторов 76, 78 расхода стояка и байпасного регулятора 74 расхода. Таким образом, контроллер 96 может использоваться для автоматизации процессов перенаправления потока текучей среды 18 из трубопровода 26 стояка в байпасный трубопровод 72 перед производством соединения в бурильной колонне 16; далее, для перенаправления потока из байпасного трубопровода в трубопровод стояка после производства соединения и, далее, для возобновления нормальной циркуляции текучей среды 18 для бурения. Опять-таки, эти автоматизированные процессы могут не требовать вмешательства человека, хотя при необходимости человеческое вмешательство может быть использовано, например, для запуска каждого процесса по очереди, для ручного управления элементами системы и т.д.The controller 96 operates to maintain the desired set pressure in the annular space by controlling the operation of the mud return throttle 34 and other devices. For example, the controller 96 may also be used to control the operation of the riser flow controllers 76, 78 and the bypass flow controller 74. Thus, the controller 96 can be used to automate the processes of redirecting the fluid flow 18 from the riser pipe 26 to the bypass pipe 72 before making the connection in the drill string 16; further, to redirect the flow from the bypass pipe to the riser pipe after the connection is made and, further, to resume normal circulation of the drilling fluid 18. Again, these automated processes may not require human intervention, although human intervention can be used, for example, to start each process in turn, to manually control system elements, etc.

Методики подтверждения и предсказания данных могут быть использованы в системе 90 для защиты от использования ошибочных данных, для обеспечения соответствия замеренных величин предсказанным величинам и т.д. Подходящие методики подтверждения и предсказания данных раскрыты в международной заявке №PCT/US11/59743, хотя, при необходимости, могут быть использованы другие методики.Validation and data prediction techniques may be used in system 90 to protect against the use of erroneous data, to ensure that measured values are consistent with predicted values, etc. Suitable techniques for confirming and predicting data are disclosed in international application No.PCT / US11 / 59743, although other techniques may be used if necessary.

В прошлом, когда откорректированная величина требуемого давления в кольцевом пространстве передавалась от интерфейса 94 сбора данных и управления на контроллер 96, контроллер использовал требуемое давление в кольцевом пространстве как установочное значение и регулировал работу дросселя 34 так, чтобы поддерживать (например, повышая или понижая по мере надобности сопротивление потоку через дроссель) установочное значение давления в кольцевом пространстве 20. Дроссель 34 закрывался больше, чтобы повысить сопротивление течению, или открывался больше, чтобы понизить сопротивление течению.In the past, when the adjusted value of the required pressure in the annular space was transmitted from the data acquisition and control interface 94 to the controller 96, the controller used the required pressure in the annular space as a setting value and adjusted the throttle 34 to maintain (e.g., increase or decrease as resistance to flow through the throttle) setting pressure in the annular space 20. The throttle 34 was closed more to increase the resistance to flow, or opened I have more to reduce the flow resistance.

Поддержание установочного значения давления осуществляли, сравнивая установочное значение давления с давлением, замеренным в кольцевом пространстве (например, с давлением, замеренным любым из датчиков 36, 38, 40), и уменьшая сопротивление течению через дроссель 34, если замеренное давление оказывалось выше установочного значения давления, или увеличивая сопротивление течению через дроссель, если замеренное давление оказывалось ниже установочного значения давления. К сожалению, регулировка дросселя, в типовом случае, определялась пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД)-регулятором, поэтому (в зависимости от коэффициентов входа ПИД-регулятора) дроссель легко мог быть перерегулирован, или недорегулирован, или требовался длительный период времени для выполнения ряда приращений, необходимого для приведения дросселя в окончательное положение, при котором дроссель способен поддерживать требуемое давление в кольцевом пространстве.The pressure setpoint was maintained by comparing the pressure setpoint with the pressure measured in the annular space (for example, with the pressure measured by any of the sensors 36, 38, 40) and reducing the flow resistance through the throttle 34 if the measured pressure was higher than the pressure setpoint , or increasing resistance to flow through the throttle if the measured pressure is below the set pressure value. Unfortunately, the throttle control, in a typical case, was determined by the proportional-integral-differential (PID) controller, therefore (depending on the input coefficients of the PID controller) the throttle could easily be overshooted, or under-regulated, or a long period of time was required to complete the series increments necessary to bring the throttle to its final position, in which the throttle is able to maintain the required pressure in the annular space.

Одна из причин такой ситуации заключалась в том, что коэффициенты, используемые в ПИД-регуляторе, оставались одними и теми же в течение всей операции бурения и выбирались для использования в обычных, относительно стабильных условиях. Эти одинаковые коэффициенты были неидеальны при использовании в быстро меняющихся условиях, например, при внезапном изменении давления или расхода.One of the reasons for this situation was that the coefficients used in the PID controller remained the same throughout the entire drilling operation and were selected for use in normal, relatively stable conditions. These same coefficients were not ideal when used in rapidly changing conditions, for example, when a sudden change in pressure or flow rate.

Но в примере способа, более полно раскрытого ниже, на такие быстрые изменения условий бурения можно отреагировать быстрее путем добавления поправки к установочному значению давления. Добавление поправки к установочному значению давления в процессе регулировки дросселя 34 приводит к более быстрому достижению расхода, соответствующего управлению в меняющихся условиях бурения. При восстановлении относительно стабильных условий поправку можно убрать, и контроллер 96 будет регулировать работу дросселя 34 так, чтобы поддерживать требуемое установочное значение давления в скважине.But in the example of the method more fully disclosed below, such rapid changes in drilling conditions can be reacted more quickly by adding corrections to the set pressure value. Adding corrections to the set pressure value in the process of adjusting the throttle 34 leads to a more rapid achievement of the flow rate corresponding to control in changing drilling conditions. When relatively stable conditions are restored, the correction can be removed, and the controller 96 will adjust the throttle 34 to maintain the required set pressure value in the well.

Теперь обратимся к фиг. 4; на ней представлен в виде упрощенной блок-схемы способ 100 регулирования давления в скважине. Способ 100 может быть использован с системой 10, раскрытой выше, или с другими системами.Turning now to FIG. four; it presents in the form of a simplified flowchart a method 100 for controlling pressure in a well. Method 100 may be used with the system 10 disclosed above, or with other systems.

На начальном шаге 102 способа 100 определяют требуемое установочное значение давления. В системе 10 это установочное значение давления соответствует давлению в кольцевом пространстве 20 в устье или около устья 24 скважины. Это давление может замеряться в любой точке до дроссельного манифольда 32.In an initial step 102 of method 100, a desired pressure setting value is determined. In the system 10, this pressure setting value corresponds to the pressure in the annular space 20 at or near the wellhead 24. This pressure can be measured at any point up to the throttle manifold 32.

Однако в других примерах установочное значение давления может задаваться для местоположения, отличающемуся от устья 24 скважины. Например, установочное значение давления может задаваться в глубине скважины (например, у башмака обсадной колонны, на уровне конкретного пласта, в забое скважины 12 и т.д.). В этом случае замеры фактического давления на поверхности или в скважине могут использоваться контроллером 96 для сравнения с установочным значением давления.However, in other examples, the pressure setting value may be set for a location other than wellhead 24. For example, the pressure setting value can be set in the depth of the well (for example, at the casing shoe, at the level of a particular formation, in the bottom of the well 12, etc.). In this case, measurements of the actual pressure on the surface or in the well can be used by the controller 96 to compare with the set pressure value.

На шаге 104 измеряют фактическое давление в скважине. Как было сказано выше, измерение давления можно выполнять в любом месте скважины. Например, для измерения давления могут использоваться датчики 36, 38, 40 давления на поверхности или скважинные датчики 60 (или подводные датчики).At 104, the actual pressure in the well is measured. As mentioned above, pressure measurement can be performed anywhere in the well. For example, surface pressure sensors 36, 38, 40, or downhole sensors 60 (or subsea sensors) may be used to measure pressure.

На шаге 106 фактическое давление в скважине отклоняется от требуемого установочного значения давления. В системе 10 сравнение фактического давления в скважине с требуемым выполняется контроллером 96.In step 106, the actual pressure in the well deviates from the desired pressure setting. In system 10, a comparison of actual well pressure with a desired one is performed by controller 96.

При относительно стабильных режимах буровых работ следует ожидать возникновения некоторых отклонений фактического давления в скважине от требуемого, и контроллер 96 автоматически регулирует дроссель 34 для минимизации (или, в идеале, для устранения) этих отклонений. Однако при возникновении больших отклонений способ 100 дает дополнительную «добавку» к установочному значению давления (в том направлении, в котором должно быть изменено фактическое давление, чтобы приблизиться к требуемой величине давления), так что контроллер 96 быстрее отрегулирует дроссель 34 на расход, при котором фактическое давление равно требуемому или близко к нему.With relatively stable drilling conditions, some deviations of the actual well pressure from the required one should be expected, and the controller 96 automatically adjusts the throttle 34 to minimize (or, ideally, eliminate) these deviations. However, when large deviations occur, method 100 provides an additional “addition” to the set pressure value (in the direction in which the actual pressure should be changed in order to get closer to the desired pressure value), so that the controller 96 will quickly adjust the throttle 34 to the flow rate at which actual pressure is equal to or close to required.

На шаге 108 к установочному значению давления прибавляют поправку, если разница между фактическим и требуемым давлением превышает заданную величину. Эту заданную величину выбирают так, чтобы при относительно стабильных режимах буровых работ поправка не добавлялась к установочному значению давления. Поправка добавляется только в том случае, когда разница между фактическим и требуемым давлением достаточна велика.In step 108, a correction is added to the pressure setpoint if the difference between the actual and the desired pressure exceeds a predetermined value. This predetermined value is selected so that, with relatively stable drilling operations, the correction is not added to the set pressure value. The correction is added only when the difference between the actual and the required pressure is large enough.

На шаге 110 контроллер 96 регулирует дроссель 34 так, чтобы приблизить фактическое давление к установочному значению давления с учетом поправки, прибавленной на шаге 108. Например, если фактическое давление достаточно низко по сравнению с установочным значением давления, к этому установочному значению может быть прибавлена положительная поправка, чтобы контроллер 96 управлял дросселем 34 так, чтобы изначально ограничить расход текучей среды 18 из кольцевого пространства 20 больше, чем было бы, если бы контроллер использовал только установочное значение давления для регулирования работы дросселя. Наоборот, если фактическое давление достаточно велико по сравнению с установочным значением давления, к этому установочному значению может быть прибавлена отрицательная поправка, чтобы контроллер 96 перевел дроссель 34 на меньшее начальное ограничение расхода текучей среды 18 из кольцевого пространства 20, чем было бы, если бы контроллер использовал только установочное значение давления для регулирования работы дросселя.In step 110, the controller 96 adjusts the throttle 34 so as to bring the actual pressure closer to the set pressure value with the correction added in step 108. For example, if the actual pressure is low enough compared to the set pressure value, a positive correction can be added to this set value. so that the controller 96 controls the throttle 34 so that initially to limit the flow of fluid 18 from the annular space 20 more than would be if the controller used only the installation pressure value for regulating throttle operation. Conversely, if the actual pressure is sufficiently large compared to the set pressure value, a negative correction can be added to this set value so that the controller 96 transfers the throttle 34 to a lower initial restriction of the flow of fluid 18 from the annular space 20 than would be if the controller used only the set pressure value to regulate the operation of the throttle.

На шаге 112, когда возобновлены относительно стабильные режимы буровых работ, поправка уже не применяется. Если больших отклонений, запускающих применение поправки, нет, поправка убирается, чтобы контроллер 96 снова управлял дросселем 34 для поддержания фактического давления на уровне требуемого установочного значения давления (без поправки).At step 112, when relatively stable drilling operations are resumed, the correction is no longer applied. If there are no large deviations triggering the application of the correction, the correction is removed so that the controller 96 again controls the throttle 34 to maintain the actual pressure at the level of the required pressure setting (without correction).

Теперь обратимся еще к фиг. 5А и В; на ней более подробно представлен в виде блок-схем пример способа 100. Пример с фиг. 5А и В - это просто один случай применения принципов настоящего изобретения в конкретной ситуации бурения, но принципы настоящего изобретения могут принести выгоду в широком спектре других ситуаций бурения, и следует ясно понимать, что объем настоящего изобретения отнюдь не ограничен никакими деталями системы 10 или способа 100, изображенными на чертежах или раскрытыми в настоящем описании.Now let us turn to FIG. 5A and B; it is presented in more detail in the form of flowcharts an example of the method 100. The example of FIG. 5A and B are just one instance of applying the principles of the present invention to a particular drilling situation, but the principles of the present invention can be beneficial in a wide variety of other drilling situations, and it should be clearly understood that the scope of the present invention is by no means limited to any details of the system 10 or method 100 depicted in the drawings or disclosed in the present description.

Блок-схемы на фиг. 5А и В представляют программу, называющуюся «Lead Chokes» (Ведущие дроссели), что указывает на ее применение для более быстрого перевода дросселя (дросселей) 34 на расход, соответствующий поддержанию фактического давления на уровне требуемого установочного значения давления. Эта программа применяется в ситуации бурения, когда внезапное падение расхода через дроссель 34 вызывает внезапное большое падение давления перед дросселем. Такая ситуация может возникнуть, например, при внезапном падении расхода подачи из бурового насоса 68, при сбое или нештатной работе другого регулятора расхода, при больших потерях текучей среды в скважине и т.д.The block diagrams of FIG. 5A and B present a program called “Lead Chokes”, indicating that it is used to quickly transfer the throttle (s) 34 to a flow rate corresponding to maintaining the actual pressure at the desired pressure setting value. This program is used in a drilling situation where a sudden drop in flow through the throttle 34 causes a sudden large pressure drop in front of the throttle. Such a situation may arise, for example, in the event of a sudden drop in the flow rate from the mud pump 68, in the event of a malfunction or abnormal operation of another flow controller, with large losses of fluid in the well, etc.

В программе «Lead Chokes» используются следующие переменные:The following variables are used in the Lead Chokes program:

WHP - фактическое давление, измеренное в кольцевом пространстве 20 в устье 24 или около устья 24 перед дросселем 34;WHP is the actual pressure measured in the annular space 20 at the mouth 24 or near the mouth 24 in front of the throttle 34;

WHP_Target - требуемое установочное значение давления, выдаваемое гидравлической моделью 92;WHP_Target - required set pressure value issued by hydraulic model 92;

CD_Hydrostatic - гидростатическое давление на глубине регулирования в скважине 12 (глубина, на которой требуется поддерживать требуемое давление);CD_Hydrostatic - hydrostatic pressure at the depth of regulation in the well 12 (the depth at which it is required to maintain the required pressure);

CD_Target - требуемое давление (гидростатическое плюс потери давления на трение, если имеются) на глубине регулирования;CD_Target - required pressure (hydrostatic plus friction pressure loss, if any) at the depth of regulation;

TurhOffLeadChokesWithin - отклонение фактического давления от требуемого установочного значения давления, ниже которого к требуемому установочному значению давления не добавляют поправку;TurhOffLeadChokesWithin - deviation of the actual pressure from the required pressure setting, below which no correction is added to the required pressure setting;

Pumps_Down_Offset - поправка, выбранная специально для ситуации бурения, при которой внезапно падает расход из бурового насоса 68;Pumps_Down_Offset - A correction selected specifically for the drilling situation, in which the flow rate from the mud pump 68 suddenly drops;

lnjection_Flow_Rate - расход текучей среды 18, закачиваемой в бурильную колонну 16;lnjection_Flow_Rate is the flow rate of the fluid 18 pumped into the drill string 16;

Delta_Flow - изменение расхода закачивания;Delta_Flow - change in the injection rate;

Delta_Time - время перехода между текущим расходом закачивания и предыдущим расходом закачивания;Delta_Time - transition time between the current injection rate and the previous injection rate;

Rate_Change - изменение отношения расхода закачивания к времени перехода;Rate_Change - change in the ratio of injection flow to transition time;

FlowRateChangeThreshold - изменение расхода в единицу времени, выше которого предписано добавление поправки;FlowRateChangeThreshold - change in flow per unit time, above which a correction is prescribed;

LeadChokesStatus - показывает, следует ли добавлять поправку к требуемому установочному значению давления;LeadChokesStatus - indicates whether to add a correction to the required pressure setting;

LeadChokesOffset - поправка, применяемая к требуемому установочному значению давления в результате действия программы «Lead Chokes»;LeadChokesOffset - the correction applied to the required set pressure value as a result of the Lead Chokes program;

CurrentMaxFlowRateChange - максимальное изменение расхода при выполнении программы;CurrentMaxFlowRateChange - maximum flow rate change during program execution;

LastMaxFlowRateChange - предыдущее максимальное изменение расхода;LastMaxFlowRateChange - previous maximum flow rate change;

Previous_Flow - предыдущий расход, использованный в программе;Previous_Flow - previous expense used in the program;

Previous_Flow_Timestamp - время записи предыдущего расхода;Previous_Flow_Timestamp - recording time of the previous expense;

PreviousLeadChokesOffset - предыдущая поправка, примененная к требуемой установочному значению давления;PreviousLeadChokesOffset - the previous correction applied to the required pressure setting value;

PreviousLeadChokesStatus - предыдущий индикатор, показывающий, добавлялась ли поправка к требуемой установочному значению давления.PreviousLeadChokesStatus is the previous indicator showing whether a correction has been added to the required pressure setting.

Специалистам будет понятно, что добавление поправки в программе «Ведущие дроссели», представленное на фиг. 5А и В, «запускается», когда скорость изменения расхода закачивания (Rate_Change) достигает или становится больше заданного уровня (FlowRateChangeThreshold), а измеренное фактическое давление (WHP) - меньше требуемого установочного значения давления (WHP_Target) на заданную величину (TurhOffLeadChokesWithin). Если эти (и другие) условия выполнены, то поправка (LeadChokesOffset) добавляется к требуемому установочному значению давления.Those skilled in the art will appreciate that the addition of an amendment to the Drive Chokes program shown in FIG. 5A and B, “starts” when the rate of change of the injection flow rate (Rate_Change) reaches or becomes greater than the set level (FlowRateChangeThreshold), and the measured actual pressure (WHP) is less than the required pressure setting value (WHP_Target) by the set value (TurhOffLeadChokesWithin). If these (and other) conditions are met, then a correction (LeadChokesOffset) is added to the required pressure setting.

Поправка (LeadChokesOffset) может быть заранее выбранной поправкой (Pumps_Down_Offset) для данной конкретной ситуации бурения. Альтернативно, если установочное значение давления с поправкой окажется больше требуемого давления на глубине регулирования (CD_Targef) минус гидростатическое давление на этой глубине (CD_Hydrostatic), то поправка может быть уменьшена до разности между требуемым давлением на глубине регулирования и гидростатическим давлением на этой глубине. Это должно снизить вероятность того, что дроссель 34 после добавления поправки к установочному значению давления слишком сильно ограничит расход, так что на глубине регулирования возникнет избыточное давление.The correction (LeadChokesOffset) may be a pre-selected correction (Pumps_Down_Offset) for this particular drilling situation. Alternatively, if the adjusted pressure value is greater than the required pressure at the control depth (CD_Targef) minus the hydrostatic pressure at this depth (CD_Hydrostatic), then the correction can be reduced to the difference between the required pressure at the control depth and the hydrostatic pressure at this depth. This should reduce the likelihood that the throttle 34, after adding the correction to the set pressure value, will restrict the flow too much, so that overpressure will occur at the depth of regulation.

В других примерах могут быть отражены другие ситуации бурения. Так, например, могут быть предложены отдельные программы для притока текучей среды, фильтрации, производства соединений в бурильной колонне 16 и для любой другой ситуации. Таким образом, объем настоящего изобретения не ограничен применением поправки только при внезапном падении расхода.In other examples, other drilling situations may be reflected. For example, separate programs for fluid inflow, filtration, production of compounds in drill string 16, and for any other situation may be proposed. Thus, the scope of the present invention is not limited to the application of an amendment only in the event of a sudden drop in flow.

Теперь может быть вполне понято, что раскрытое выше изобретение обеспечивает значительное усовершенствование техники регулирования давления при бурении. Способ 100 может быть применен при регулировании дросселя 34, необходимом для быстрого восстановления требуемого давления в скважине. В раскрытом выше примере поправка может быть добавлена к требуемому установочному значению давления в скважине 12 для более быстрого перевода дросселя 34 на расход, соответствующий поддержанию требуемого давления в скважине.It can now be fully understood that the invention disclosed above provides a significant improvement in the technique for controlling pressure during drilling. The method 100 can be applied in regulating the throttle 34 necessary to quickly restore the required pressure in the well. In the example disclosed above, a correction can be added to the desired installation pressure value in the well 12 to more quickly transfer the throttle 34 to a flow rate corresponding to maintaining the required pressure in the well.

Выше раскрыт способ 100 регулирования давления в скважине 12 при бурении. В одном из примеров способ 100 включает следующие шаги: определяют требуемое установочное значение давления в скважине; к установочному значению давления в скважине прибавляют поправку, если фактическое давление в скважине отклоняется от установочного значения давления на заданную величину; и регулируют устройство управления расходом (например, дроссель 34) так, чтобы приблизить фактическое давление в скважине к установочному значению давления в скважине с учетом поправки.Above, a method 100 for controlling pressure in a well 12 during drilling is disclosed. In one example, method 100 includes the following steps: determining a desired well pressure setting; a correction is added to the set pressure value in the well if the actual pressure in the well deviates from the set pressure value by a predetermined amount; and adjust the flow control device (for example, throttle 34) so as to bring the actual pressure in the well closer to the set value of the pressure in the well taking into account the correction.

Требуемая установочная величина давления в скважине может быть получена на выходе гидравлической модели 92.The required installation pressure value in the well can be obtained at the output of the hydraulic model 92.

Прибавление поправки может также производиться при заданном уровне изменения расхода. Этот заданный уровень изменения расхода может включать в себя падение расхода через регулятор расхода (например, дроссель 34).Correction can also be added at a given rate of change in flow. This predetermined rate of change in flow rate may include a drop in flow rate through the flow controller (e.g., throttle 34).

Способ может также включать шаг, на котором убирают поправку, когда фактическое давление в скважине отклоняется от установочного значения давления на величину, меньшую заданной величины.The method may also include a step in which the correction is removed when the actual pressure in the well deviates from the set pressure value by an amount less than a predetermined value.

Устройство управления расходом может содержать дроссель 34, ограничивающий расход текучей среды из скважины 12.The flow control device may include a throttle 34, limiting the flow of fluid from the well 12.

Способ может также включать шаг, на котором регулируют устройство управления расходом так, чтобы приблизить фактическое давление в скважине к установочному значению давления без поправки, перед тем как прибавлять поправку к установочному значению.The method may also include the step of adjusting the flow control device so as to bring the actual well pressure closer to the set pressure value without correction before adding the correction to the set value.

Выше раскрыта также скважинная система 10. В одном из примеров скважинная система 10 может включать регулятор расхода, который регулируемым образом ограничивает расход из скважины 12, и систему 90 управления, которая определяет требуемое установочное значение давления в скважине, сравнивает это установочное значение давления с фактическим давлением в скважине и, при заданном уровне отклонения фактического давления в скважине от установочного давления, добавляет поправку к требуемому установочному значению давления. Система 90 управления регулирует устройство управления расходом и, таким образом, приближает фактическое давление в скважине к установочному значению давления с поправкой.The borehole system 10 is also disclosed above. In one example, the borehole system 10 may include a flow regulator that controls the flow rate from the well 12 in a controlled manner, and a control system 90 that determines the desired set pressure value in the well compares this set pressure value with the actual pressure in the well and, at a given level of deviation of the actual pressure in the well from the set pressure, adds a correction to the required set pressure. The control system 90 controls the flow control device and thus brings the actual well pressure closer to the adjusted pressure value.

В другом примере способ 100 регулирования давления в скважине 12 при бурении может включать следующие шаги: регулируют устройство управления расходом и тем самым приближают фактическое давление в скважине к требуемому установочному значению давления; затем к установочному значению давления в скважине прибавляют поправку, если фактическое давление в скважине отклоняется от установочного значения давления на заданную величину, после чего регулируют устройство управления расходом и тем самым приближают фактическое давление в скважине к установочному значению давления с учетом поправки.In another example, the method 100 for regulating the pressure in the well 12 while drilling may include the following steps: adjust the flow control device and thereby bring the actual pressure in the well closer to the desired pressure setting; then, a correction is added to the set pressure value in the well if the actual pressure in the well deviates from the set pressure value by a predetermined amount, then the flow control device is adjusted and thereby the actual pressure in the well is brought closer to the set pressure value taking into account the correction.

Хотя выше раскрыты различные примеры и каждый пример имеет определенные признаки, должно быть понятно, что конкретный признак какого-либо примера не обязательно должен использоваться исключительно с этим примером. Напротив, любые признаки, раскрытые выше и/или показанные на чертежах, могут быть соединены с любым из примеров, в дополнение к любым другим признакам или взамен любых других признаков этих примеров. Отдельные признаки примеров не являются взаимоисключающими. Напротив, в объем настоящего изобретения входят любые комбинации любых признаков.Although the various examples are disclosed above and each example has certain features, it should be understood that the specific feature of any example need not be used solely with this example. On the contrary, any features disclosed above and / or shown in the drawings may be combined with any of the examples, in addition to any other features, or in exchange for any other features of these examples. The individual features of the examples are not mutually exclusive. On the contrary, the scope of the present invention includes any combination of any features.

Хотя каждый пример, раскрытый выше, содержит определенные комбинации признаков, следует понимать, что не обязательно должны быть использованы все признаки примера. Напротив, любые признаки, раскрытые выше, могут быть использованы без одновременного использования любого другого конкретного признака или признаков.Although each example disclosed above contains certain combinations of features, it should be understood that all the features of the example need not be used. On the contrary, any signs disclosed above can be used without the simultaneous use of any other specific sign or signs.

Должно быть понятно, что различные варианты осуществления, раскрытые в настоящем описании, могут применяться в различных ориентациях, например наклонно, перевернуто, горизонтально, вертикально и т.д., и в различных компоновках, без отступления от идей настоящего изобретения. Варианты осуществления изобретения раскрыты просто как примеры полезного применения идей настоящего изобретения, которое не ограничено никакими конкретными деталями этих вариантов осуществления.It should be understood that the various embodiments disclosed herein can be applied in various orientations, for example, obliquely, inverted, horizontally, vertically, etc., and in various arrangements, without departing from the teachings of the present invention. Embodiments of the invention are disclosed merely as examples of the beneficial application of the teachings of the present invention, which is not limited to any specific details of these embodiments.

В вышеприведенном описании характерных примеров термины направлений (например, «над», «под», «верхний», «нижний» и т.д.) используются для удобства ссылок на сопроводительные чертежи. Однако следует ясно понимать, что объем настоящего изобретения не ограничен никакими конкретными направлениями, раскрытыми в настоящем описании.In the above description of representative examples, the terms of directions (for example, “above”, “below”, “upper”, “lower”, etc.) are used for convenience of reference to the accompanying drawings. However, it should be clearly understood that the scope of the present invention is not limited to any specific areas disclosed in the present description.

Термины «включая», «включает», «содержащий», «содержит» и аналогичные термины используются в данном описании в неограничительном смысле. Например, если система, способ, устройство, прибор и т.д. описаны как «включающие» определенный признак или элемент, то система, способ, устройство, прибор и т.д. могут содержать этот признак или элемент и могут также содержать другие признаки или элементы. Аналогично, термин «содержит» понимается как означающий: «содержит, но не ограничительно».The terms “including”, “includes”, “comprising”, “contains” and similar terms are used in this description in a non-limiting sense. For example, if the system, method, device, device, etc. are described as “including” a particular feature or element, then a system, method, device, device, etc. may contain this feature or element and may also contain other features or elements. Similarly, the term “contains” is understood to mean: “contains, but not restrictively.”

Разумеется, специалист, после тщательного рассмотрения вышеприведенного описания характерных вариантов осуществления настоящего изобретения, легко поймет, что в конкретных вариантах осуществления могут быть произведены многочисленные модификации, дополнения, замены, изъятия и другие изменения, и такие изменения предполагаются принципами настоящего изобретения. Например, конструкции, раскрытые как обособленные, могут в других примерах быть объединены - и наоборот. Соответственно, вышеприведенное подробное описание должно быть ясно понято как данное лишь в качестве иллюстрации и примера, а сущность и объем изобретения ограничиваются исключительно прилагаемой формулой изобретения и ее эквивалентами.Of course, a specialist, after careful consideration of the above description of characteristic embodiments of the present invention, will easily understand that numerous modifications, additions, replacements, deletions, and other changes can be made in specific embodiments, and such changes are contemplated by the principles of the present invention. For example, constructs disclosed as separate can be combined in other examples — and vice versa. Accordingly, the foregoing detailed description should be clearly understood as given only by way of illustration and example, and the spirit and scope of the invention are limited solely by the appended claims and their equivalents.

Claims (20)

1. Способ регулирования давления в стволе скважины при бурении, содержащий следующее:
определяют требуемое установочное значение давления в скважине;
к установочному значению давления в скважине прибавляют поправку при отклонении фактического давления в скважине от установочного значения давления в скважине на заданную величину; и
регулируют устройство управления расходом так, чтобы приблизить фактическое давление в скважине к установочному значению давления с поправкой.
1. A method of controlling pressure in a wellbore while drilling, comprising the following:
determine the required installation value of the pressure in the well;
a correction is added to the set pressure value in the well when the actual pressure in the well deviates from the set pressure value in the well by a predetermined amount; and
adjust the flow control device so as to bring the actual pressure in the well closer to the adjusted pressure value.
2. Способ по п. 1, в котором требуемое установочное значение давления в скважине выдает гидравлическая модель.2. The method according to p. 1, in which the required installation value of the pressure in the well produces a hydraulic model. 3. Способ по п. 1, в котором прибавление поправки также выполняют при заданном уровне изменения расхода.3. The method according to p. 1, in which the addition of the amendments is also performed at a given level of change in flow. 4. Способ по п. 3, в котором заданный уровень изменения расхода включает в себя уменьшение расхода через устройство управления расходом.4. The method according to p. 3, in which a predetermined rate of change in flow includes reducing the flow rate through the flow control device. 5. Способ по п. 1, дополнительно содержащий следующее: поправку убирают при отклонении фактического давления в скважине от установочного давления в скважине на величину, которая меньше заданной.5. The method according to p. 1, additionally containing the following: the amendment is removed when the actual pressure in the well deviates from the set pressure in the well by an amount that is less than the specified value. 6. Способ по п. 1, в котором устройство управления расходом содержит дроссель, ограничивающий расход потока текучей среды из скважины.6. The method of claim 1, wherein the flow control device comprises a throttle limiting the flow rate of the fluid from the well. 7. Способ по п. 1, дополнительно содержащий регулирование устройства управления расходом, чтобы тем самым приблизить фактическое давление в скважине к установочному значению давления без поправки, перед ее прибавлением.7. The method according to claim 1, further comprising adjusting the flow control device to thereby bring the actual pressure in the well closer to the set pressure value without correction, before it is added. 8. Скважинная система, содержащая:
устройство управления расходом, выполненное с возможностью регулируемым образом ограничивать расход потока из скважины, и
систему управления, выполненную с возможностью определения требуемого установочного давления в скважине, сравнения установочного давления с фактическим давлением в скважине и прибавления поправки к требуемому установочному значению давления при заданной величине отклонения фактического давления в скважине от установочного давления, при этом система управления выполнена с возможностью регулирования устройства управления расходом и, таким образом, приближения фактического давление в скважине к установочному значению давления с поправкой.
8. A downhole system comprising:
a flow control device configured to limit the flow rate from the well in a controlled manner, and
a control system configured to determine the required set pressure in the well, compare the set pressure with the actual pressure in the well and add corrections to the required set pressure value for a given deviation of the actual pressure in the well from the set pressure, while the control system is configured to control the device flow control and, thus, approximation of the actual pressure in the well to the set pressure value with Rawka.
9. Система по п. 8, в которой система управления содержит гидравлическую модель, которая выполнена с возможностью выдавать требуемое установочное значение давления в скважине.9. The system of claim 8, wherein the control system comprises a hydraulic model that is configured to provide the desired set pressure value in the well. 10. Система по п. 8, в которой система управления выполнена с возможностью прибавления поправки к установочному значению давления в скважине также при заданном уровне изменения расхода.10. The system according to claim 8, in which the control system is configured to add corrections to the installation pressure value in the well also at a given rate of change in flow. 11. Система по п. 10, в которой заданный уровень изменения расхода включает в себя уменьшение расхода через устройство управления расходом.11. The system of claim 10, wherein the predetermined rate of change in flow rate includes reducing the flow rate through the flow rate control device. 12. Система по п. 8, в которой система управления способна убирать поправку при отклонении фактического давления в скважине от установочного значения давления на величину, которая меньше заданной.12. The system according to claim 8, in which the control system is able to remove the correction when the actual pressure in the well deviates from the set pressure value by an amount that is less than the specified value. 13. Система по п. 8, в которой устройство управления расходом содержит автоматически регулируемый дроссель.13. The system of claim 8, wherein the flow control device comprises an automatically adjustable throttle. 14. Система по п. 8, в которой система управления выполнена с возможностью регулировать устройство управления расходом так, чтобы приблизить фактическое давление в скважине к установочному значению давления без поправки при отклонении фактического давления в скважине от установочного значения давления на величину, меньше заданной.14. The system of claim 8, wherein the control system is configured to adjust the flow control device so as to bring the actual pressure in the well closer to the set pressure value without correction when the actual pressure in the well deviates from the set pressure value by less than the set value. 15. Способ регулирования давления в скважине при бурении, содержащий следующее:
управляют устройством управления расходом, чтобы приблизить фактическое давление в скважине к требуемому установочному значению давления в скважине;
затем к установочному значению давления в скважине прибавляют поправку при отклонении фактического давления в скважине от установочного значения давления на заданную величину; и
затем регулируют устройство управления расходом так, чтобы приблизить фактическое давление в скважине к установочному значению давления с поправкой.
15. The method of regulating the pressure in the well during drilling, comprising the following:
controlling a flow control device to bring the actual pressure in the well closer to the desired set pressure in the well;
then, a correction is added to the set pressure value in the well when the actual pressure in the well deviates from the set pressure value by a predetermined value; and
then adjust the flow control device so as to bring the actual pressure in the well closer to the adjusted pressure value.
16. Способ по п. 15, в котором требуемое установочное значение давления в скважине выдает гидравлическая модель.16. The method according to p. 15, in which the desired installation pressure value in the well produces a hydraulic model. 17. Способ по п. 15, в котором прибавление поправки также выполняют при заданном уровне изменения расхода.17. The method according to p. 15, in which the addition of the amendments is also performed at a given level of change in flow. 18. Способ по п. 17, в котором заданный уровень изменения расхода включает в себя уменьшение расхода через устройство управления расходом.18. The method of claim 17, wherein the predetermined rate of change in flow rate includes reducing the flow rate through the flow control device. 19. Способ по п. 15, дополнительно содержащий следующее: после регулировки убирают поправку при отклонении фактического давления в скважине от установочного значения давления на величину, которая меньше заданной.19. The method according to p. 15, further comprising the following: after adjustment, the correction is removed when the actual pressure in the well deviates from the set pressure value by an amount that is less than the specified value. 20. Способ по п. 15, в котором устройство управления расходом содержит дроссель, ограничивающий расход потока текучей среды из скважины. 20. The method of claim 15, wherein the flow control device comprises a throttle limiting the flow rate of the fluid from the well.
RU2015102060/03A 2012-07-02 2012-07-02 Pressure control during drilling operations with the help of correction used in preset conditions RU2598661C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2012/045239 WO2014007798A1 (en) 2012-07-02 2012-07-02 Pressure control in drilling operations with offset applied in response to predetermined conditions

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015102060A RU2015102060A (en) 2016-08-20
RU2598661C2 true RU2598661C2 (en) 2016-09-27

Family

ID=49882376

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015102060/03A RU2598661C2 (en) 2012-07-02 2012-07-02 Pressure control during drilling operations with the help of correction used in preset conditions

Country Status (11)

Country Link
US (1) US20140290964A1 (en)
EP (1) EP2867439B1 (en)
AU (1) AU2012384530B2 (en)
BR (1) BR112014032853B8 (en)
CA (1) CA2877702A1 (en)
DK (1) DK2867439T3 (en)
MX (1) MX359485B (en)
NO (1) NO2867439T3 (en)
RU (1) RU2598661C2 (en)
SA (1) SA113340678B1 (en)
WO (1) WO2014007798A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807455C1 (en) * 2020-04-13 2023-11-15 Нобл Риг Холдингз Лимитед Method for setting operation of throttle in drilling system with adjustable pressure

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10060208B2 (en) * 2015-02-23 2018-08-28 Weatherford Technology Holdings, Llc Automatic event detection and control while drilling in closed loop systems
AU2017441045B2 (en) * 2017-11-29 2023-06-08 Halliburton Energy Services, Inc. Automated pressure control system

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0604134A1 (en) * 1992-12-18 1994-06-29 Halliburton Company Control of well annulus pressure
EA005470B1 (en) * 2001-07-31 2005-02-24 М-Ай Л.Л.С. System for controlling the operating pressures within a subterranean borehole
EA006054B1 (en) * 2000-12-18 2005-08-25 Импэкт Солюшнз Груп Лимитед Drilling system and method
RU2301319C2 (en) * 2002-02-20 2007-06-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Device and method for dynamic pressure control in annular space
WO2010071656A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Halliburton Energy Services, Inc. Pressure and flow control in drilling operations
WO2011084153A1 (en) * 2010-01-05 2011-07-14 Halliburton Energy Services, Inc. Well control systems and methods

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4253530A (en) * 1979-10-09 1981-03-03 Dresser Industries, Inc. Method and system for circulating a gas bubble from a well
US6484816B1 (en) * 2001-01-26 2002-11-26 Martin-Decker Totco, Inc. Method and system for controlling well bore pressure
WO2005017308A1 (en) * 2003-08-19 2005-02-24 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Drilling system and method
US20050092523A1 (en) * 2003-10-30 2005-05-05 Power Chokes, L.P. Well pressure control system
US7407019B2 (en) * 2005-03-16 2008-08-05 Weatherford Canada Partnership Method of dynamically controlling open hole pressure in a wellbore using wellhead pressure control
US7836973B2 (en) * 2005-10-20 2010-11-23 Weatherford/Lamb, Inc. Annulus pressure control drilling systems and methods
GB0905633D0 (en) * 2009-04-01 2009-05-13 Managed Pressure Operations Ll Apparatus for and method of drilling a subterranean borehole
US9279299B2 (en) * 2010-08-26 2016-03-08 Halliburton Energy Services, Inc. System and method for managed pressure drilling

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0604134A1 (en) * 1992-12-18 1994-06-29 Halliburton Company Control of well annulus pressure
EA006054B1 (en) * 2000-12-18 2005-08-25 Импэкт Солюшнз Груп Лимитед Drilling system and method
EA005470B1 (en) * 2001-07-31 2005-02-24 М-Ай Л.Л.С. System for controlling the operating pressures within a subterranean borehole
RU2301319C2 (en) * 2002-02-20 2007-06-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Device and method for dynamic pressure control in annular space
WO2010071656A1 (en) * 2008-12-19 2010-06-24 Halliburton Energy Services, Inc. Pressure and flow control in drilling operations
WO2011084153A1 (en) * 2010-01-05 2011-07-14 Halliburton Energy Services, Inc. Well control systems and methods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2807455C1 (en) * 2020-04-13 2023-11-15 Нобл Риг Холдингз Лимитед Method for setting operation of throttle in drilling system with adjustable pressure

Also Published As

Publication number Publication date
BR112014032853A2 (en) 2017-06-27
MX359485B (en) 2018-09-07
AU2012384530B2 (en) 2016-09-22
EP2867439A4 (en) 2016-04-27
DK2867439T3 (en) 2018-06-14
US20140290964A1 (en) 2014-10-02
NO2867439T3 (en) 2018-08-11
SA113340678B1 (en) 2016-01-27
BR112014032853B1 (en) 2021-01-26
RU2015102060A (en) 2016-08-20
CA2877702A1 (en) 2014-01-09
EP2867439B1 (en) 2018-03-14
AU2012384530A1 (en) 2015-02-26
EP2867439A1 (en) 2015-05-06
WO2014007798A1 (en) 2014-01-09
MX2014015369A (en) 2015-07-06
BR112014032853B8 (en) 2021-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2592583C2 (en) Using results of measuring pressure in wellbore during drilling for detection inflows and for reduction thereof
US10047578B2 (en) Pressure control in drilling operations with choke position determined by Cv curve
US8281875B2 (en) Pressure and flow control in drilling operations
CA2742623C (en) Pressure and flow control in drilling operations
US9759064B2 (en) Formation testing in managed pressure drilling
US8240398B2 (en) Annulus pressure setpoint correction using real time pressure while drilling measurements
CA2801695C (en) Annulus pressure setpoint correction using real time pressure while drilling measurements
RU2598661C2 (en) Pressure control during drilling operations with the help of correction used in preset conditions
EP2732130B1 (en) Formation testing in managed pressure drilling
US9605507B2 (en) High temperature drilling with lower temperature rated tools
AU2012384529B2 (en) Pressure control in drilling operations with choke position determined by Cv curve

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200703