一种适用于天然气循环回收钻井工艺的限流模块技术领域
本实用新型属于石油勘探技术领域，具体涉及一种适用于天然气循环回收钻井工艺的限流模块。
背景技术
欠平衡钻井时，钻井液循环压力低于地层孔隙压力，因此，在钻井防漏、提高钻井速度、及时发现油气显示、有效保护油气储层等方面具有良好的优势。气体钻井技术是钻井过程中，采用空气、天然气、氮气及尾气等气体作为循环介质，使井筒循环压力大幅低于地层孔隙压力，实现了真正意义上的欠平衡。目前，气体钻井技术已经成为古老地层提速、裂缝及溶洞发育地层安全钻进和非常规油气藏储层保护、增产增效的关键技术之一。
天然气循环回收的钻井工艺技术方法是提供一种天然气循环回收的钻井工艺方案发明设计，以实现钻井使用的天然气介质的“就地取材”、循环重复使用和“回注回收”，最终达到降本增效目标。其中，从井内循环出经分离出的天然气量有可能超出天然气钻井作业的气量要求或者钻进作业转换至停钻作业时，部分天然气或全部天然气需回注到气源。但是分离出的天然气与气源井的压力环境不一致时，造成高压环境气体向低压环境流动，仅使用平常的节流阀达不到系统要求。
因此，需要提供一种天然气循环回收的钻井工艺技术方法的限流模块。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服天然气循环回收的钻井工艺系统中，分离出的天然气与气源井的压力环境不一致时，造成高压环境气体向低压环境流动，而平常的节流阀达不到系统要求的问题。
为此，本实用新型提供了一种适用于天然气循环回收钻井工艺的限流模块，所述的限流模块为三岔型管路结构，包括连接多相处理模块的第一个岔管路、连接供气选择模块的第二个岔管路和连接气源的第三个岔管路；第一个岔管路上设置有第一单向开关阀和第一流量计；第二个岔管路上设置有第二流量计和第二单向开关阀；第三个岔管路上设置有第三单向开关阀、节流阀、增压机和第四单向开关阀。
所述的第一个岔管路连接多相处理模块处的工作压力为0.5～5.0MPa；所述的第二个岔管路连接供气选择模块处的工作压力为1.5～10.5MPa；所述的第三个岔管路连接气源处的工作压力为2.5～10.5MPa。
所述的第一单向开关阀、第三单向开关阀、第二单向开关阀和第四单向开关阀为抗压35～135MPa的单向开关阀；所述的第一流量计、第二流量计为工作压力1.5～135.0MPa的抗震防爆流量计；所述的节流阀为抗压35～135MPa的开关阀；所述的增压机的参数进气压力为0.5～12.5MPa,排气压力为2.0～20.0MPa，排量60～100.0Nm3/min。
所述的三岔型管路结构中各个部件由承压钢管相连接，连接端均采用法兰连接。
所述的承压钢管为外径88.9～300mm、壁厚6.45～25.4mm钢管。
所述的多相处理模块为一套气体钻井用的旋风分离器组；所述的供气选择模块为分别连接限流模块、气体增压模块和气源（11）的三岔型管路结构；所述的气体增压模块为由4～10台气体压缩机和6～8台气体增压机并联构成。
本实用新型提供的这种适用于天然气循环回收钻井工艺的限流模块的有益效果：
1、结构简单，可靠，适用；
2、平常整个模块处于断开状态，工作时，处于打开状态，能够稳定、连续向钻井系统供应天然气；
3、实现了不同压力环境下的天然气回注。
附图说明
以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的实施作业示意图。
附图标记说明：1、多相处理模块；2、第一单向开关阀；3、第一流量计；4、第三单向开关阀；5、节流阀；6、第二流量计；7、第二单向开关阀；8、供气选择模块；9、增压机；10、第四单向开关阀；11、气源。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供一种适用于天然气循环回收钻井工艺的限流模块，所述的限流模块为三岔型管路结构，如图1所示，包括连接多相处理模块1的第一个岔管路、连接供气选择模块8的第二个岔管路和连接气源11的第三个岔管路；第一个岔管路上设置有第一单向开关阀2和第一流量计3；第二个岔管路上设置有第二流量计6和第二单向开关阀7；第三个岔管路上设置有第三单向开关阀4、节流阀5、增压机9和第四单向开关阀10。
限流模块具体操作步骤为：
（1）停钻时，4个开关阀与1个节流阀均处于关闭状态；
（2）开钻时，依次打开第二单向开关阀7、增压机9、第四单向开关阀10、第一流量计3；
（3）实时监测第一流量计3的数值，若显示数值超过钻井设计要求时，适量打开节流阀5保证第二流量计6的数值满足设计需要，开启增压机9部分富余天然气回注到气源11内；否则，关闭节流阀5，增压机9停止工作,天然气全部用于钻井系统；
（4）切换至停钻时，打开节流阀5，开启增压机9，关闭第二单向开关阀7，将天然气回注到气源11内；
（5）当第一流量计3显示为零时，表明完成天然气回注，关闭节流阀5，增压机9停止工作。
通过以上实施过程，实现了在不同压力环境下，为一种天然气循环回收的钻井工艺系统稳定、连续地供应天然气，超出的天然气量回注到气源处，结构简单，可靠，适用性强。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进一步进行具象化，本实施例给出了具体工作状态下的各个部件的性能参数，第一个岔管路连接多相处理模块1处的工作压力为0.5～1.0MPa；所述的第二个岔管路连接供气选择模块8处的工作压力为2.5MPa；所述的第三个岔管路连接气源11处的工作压力为2.5MPa。
第一单向开关阀2、第三单向开关阀4、第二单向开关阀7和第四单向开关阀10为抗压35MPa的单向开关阀；所述的第一流量计3、第二流量计6为工作压力1.5～6.0MPa的抗震防爆流量计；所述的节流阀5为抗压35MPa的开关阀；所述的增压机9的参数进气压力为0.51.0MPa,排气压力为2.0MPa，排量60Nm3/min。
将其应用到天然气循环回收的钻井工艺系统中，如图2所示，包括气源11、供气选择模块8、气体增压模块、井筒、多相处理模块1和本实用新型的这种限流模块。
多相处理模块1为一套气体钻井用的旋风分离器组；所述的供气选择模块8为分别连接限流模块、气体增压模块和气源11的三岔型管路结构；所述的气体增压模块为由4～10台气体压缩机和6～8台气体增压机并联构成。
气源11连通供气选择模块8，供气选择模块8连通气体增压模块，气体增压模块连入井筒循环入口，井筒的循环出口连通多相处理模块1，本实用新型限流模块分别与多相处理模块1、气源11、供气选择模块8连通。
在本实施例中，供气选择模块为三岔型管路结构，包括连接限流模块的第一个岔管路、连接气体增压模块的第二个岔管路和连接气源的第三个岔管路；第一个岔管路上设置有单向开关阀和增压机；第二个岔管路上设置有流量计和单向开关阀；第三个岔管路上设置有节流阀和单向开关阀。供气选择模块在开始钻进前钻井系统无天然气时，选择由气源供气；正常钻进时，根据检测的气体流量进行判断是否需要进行压力补偿：若流量达不到钻井设计流量时，由气源供气补偿；否则，可由钻井系统循环天然气即可。
气体增压模块将低压天然气加压至钻井设计压力要求，满足天然气钻井需要；
多相处理模块将从井内循环出的固、液、气混合物分离，分离后的固体、液、粉尘等进入废物集中处理中心，气体进入限流模块。
限流模块在正常钻进时，根据检测的气体流量进行判断正确的操作。若流量超过钻井设计流量时，适量开启回注通道，将部分天然气回收至气源；停钻时，关闭钻井系统通道，将天然气回收至气源。
通过上述过程，使得在钻井过程中，利用钻井系统气源天然气，作为循环介质，使井筒循环压力大幅低于地层孔隙压力，实现真正意义上的欠平衡，同时循环的天然气最终回存地方，既节省了资源，还能避免循环气外放造成的空气污染。
实施例3：
本实施例为上述两个实施例能够正常实施提供条件，在本实施例中，三岔型管路结构中各个部件由承压钢管相连接，连接端均采用法兰连接，此处的承压钢管为钢级N80、外径88.9mm、壁厚6.45mm钢管，承压钢管抗挤毁压力72.6MPa,抗内压强度70MPa，为整个系统的压力传输提供了实施保证。
综上所述，本实用新型的这种适用于天然气循环回收钻井工艺的限流模块，平常整个模块处于断开状态，工作时，处于打开状态，能够稳定、连续向钻井系统供应天然气，实现了在不同压力环境下，为一种天然气循环回收的钻井工艺系统稳定、连续地供应天然气，超出的天然气量回注到气源处，结构简单，可靠，适用性强。
以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。