專利名稱：鉆井用泥漿自動灌注裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于石油、天然氣勘探及地質鉆探過程中，向井內自動灌注鉆井用泥漿(鉆井液)的裝置。特別是一種主要用于起鉆時向井內自動補充鉆井泥漿(鉆井液)，從而達到平衡地層壓力，預防井噴等作用的自動灌注裝置。
背景技術：
目前，在油、氣田勘探，地質鉆探過程中，為了平衡地層壓力、預防井噴等。在起鉆過程中，當提起鉆具時，井筒液位將下降，其下降高度與起鉆立柱的數(shù)量(長度)成正比，而應補充的鉆井用泥漿的體積亦與起鉆立柱的體積相當，并通過泥漿灌注裝置注入井筒內。常規(guī)的鉆井泥漿灌注裝置包括主控制機(主監(jiān)測控制機)、帶攪拌器的泥漿罐及其液位監(jiān)測器，包括泥漿泵、電動機、電控箱及流量傳感器在內的灌注機構，溢流返回機構。其灌注方法是起鉆時通過人工計算起出的立柱數(shù)，然后輸入主機處理后向灌注機構發(fā)出灌注指令及需注入的泥漿體積，經(jīng)泥漿泵及設于其泵口的流量傳感器執(zhí)行、計量，同時將信息返饋主機以控制其灌注量；但由于泥漿液粘度高，易造成流量計管線堵塞；因而又在泥漿罐上設一液位監(jiān)測器，將其液位的下降量信號向主機返饋，以期望達到與流量傳感器共同準確監(jiān)測鉆井泥漿灌注量的目的。該裝置由于采用人工計算起鉆立柱數(shù)，因井場各種因素的干撓，極易產生漏計或誤記；采用對泥漿罐內整個自由浮動的液面進行監(jiān)測的超聲波液位監(jiān)測器監(jiān)測液位的變化，液體在攪拌器的作用下形成旋渦狀渦流，液面高低不平，波形雜亂，其反射波很難被接收器準確接收，加之在攪拌狀態(tài)下泥漿液易產生泡沫，從泡沫上端反射回的信號又將使監(jiān)測數(shù)據(jù)失真，因而，很難與流量傳感器配合達到其目的。因此，該泥漿灌注裝置存在鉆井泥漿灌注量準確性、可靠性差，易因誤算、漏算、流量傳感器失靈及泥漿罐液位監(jiān)測失真，而造成漏灌或誤灌，以及由此帶來的不良后果等弊病。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是針對背景技術存在的弊病，改進設計一種鉆井用泥漿自動灌注裝置，以達到自動根據(jù)起鉆立柱長度，確定和控制鉆井泥漿灌注量，避免漏灌、誤灌發(fā)生，有效平衡起鉆過程中地層壓力，預防井噴事故的發(fā)生，提高生產率，確保安全生產等目的。
本實用新型的解決方案是在背景技術基礎上，在絞車滾筒軸的端部增設一角位移測量計數(shù)器，以通過監(jiān)測游車向上的位移來準確地測量每次起鉆立柱的長度，并將該長度參數(shù)輸入主機以確定鉆井泥漿的灌注量；同時在泥漿罐內安裝帶有與鉆井液下部連通的隔離管的超聲波液位監(jiān)測器，以代替背景技術中的泥漿泵流量傳感器和泥漿罐液位液位監(jiān)測器，從而確保對泥漿罐液位監(jiān)測的準確性和可靠性；在溢流管上增設溢流量測量儀，監(jiān)測所灌注泥漿的返回量并通過溢流返回與否的時間和狀態(tài)及溢流量，以進一步確保泥漿灌注過程的可靠性和安全性。因此本實用新型包括主控制機，帶攪拌器的泥漿罐及其液位監(jiān)測器，泥漿灌注機構，含溢流管及溢流返回罐在內的溢流返回機構；關鍵在于該裝置還增設有可監(jiān)測絞車轉筒角位移量的角位移測量器及與之配合以發(fā)出計數(shù)指令的液壓大鉗或吊鉗液壓旋向測量器；而泥漿罐液位監(jiān)測器則為帶有一與鉆井液下部連通的隔離管的防干撓超聲波液位監(jiān)測器，在溢流返回機構中還設有一溢流量測量儀；角位移測量器通過數(shù)據(jù)總線與主控制機輸入接口連接，并通過其傳動軸的兩端與絞車滾筒連接以采集信號，溢流量測量儀設于溢流管上，液壓旋向測量器則緊固于井架底座上；泥漿灌注機構中數(shù)字電控箱的控制信號輸入端及超聲波液位監(jiān)測器溢流量測量儀，液壓大鉗或吊鉗旋向測量器的信號輸出端亦通過數(shù)據(jù)總線分別與主控制機的輸出及輸入接口連接，液壓旋向測量器通過尾繩拉力器與吊鉗或液壓大鉗連接以接收信號；而泥漿灌注機構的泥漿出口及溢流管的進口在使用中仍與原井口上的防溢流管接通。上述泥漿灌注機構包括泥漿泵、電動機及其數(shù)字電控箱。而所述角位移測量器為包括光電編碼器及齒輪傳動機構在內的角位移計數(shù)測量器。液壓大鉗及吊鉗液壓旋向測量器為包括壓力傳感器、光電編碼器及尾繩拉力器在內的液壓旋向測量器。而溢流量測量儀則為含翻板式自動復位擺動器及光電編碼器在內的溢流返回量數(shù)字測量儀。
本實用新型由于采用角位移測量器與吊鉗或液壓大鉗旋向測量器配合，并經(jīng)螺紋旋向測量器確定起鉆立柱起始位置的基礎上，通過絞車滾筒旋轉角度及其周長自動準確地測定起鉆立柱的長度，進而確定出需補充的鉆井泥漿的量并通過主控制機向泥漿灌注機構發(fā)出灌漿指令；同時通過超聲波液位監(jiān)測器及溢流返回量測量儀對其每次的灌注量及灌注狀態(tài)進行監(jiān)控，并根據(jù)自動灌入的泥漿量及溢流狀態(tài)通過主控制機或指令泥漿灌注機構停機或/和報警。因此，本實用新型具有可在起鉆時實現(xiàn)自動、準確補充井內泥漿，以平衡地層壓力、預防井噴、減少起鉆時間、提高生產率，以及使用可靠性高，能有效避免漏灌、誤灌等特點。
附圖及

圖1為本實用新型結構及使用狀態(tài)示意圖；圖2為泥漿自動灌注電器控制方框圖。
圖中1、主控制機，2、角位移測量器，3、液壓旋向測量器，3-1、尾繩，4、鉆井泥漿溢流返回罐，4-1、溢流返回量測量儀，4-2、溢流管，5、泥漿罐，5-1、超聲波液位監(jiān)測器，5-2、攪拌器，6、泥漿灌注機構，6-1、數(shù)字電控箱，6-2、電動機，6-3、泥漿泵，6-4、泥漿輸送管，7、數(shù)據(jù)總線，8、防溢管，9、絞車滾筒，10、操作臺，11、吊鉗，12、鉆桿(立柱)，13、吊卡。
實施例本實施例主機1，采用帶PCI-8310、12位、A/D轉換模塊，PCI-8450、DI輸入模塊及PCI-8407、DO輸出模塊的工業(yè)電腦，型號為DPC-5020；并通過STD數(shù)據(jù)總線7與角位移測量器2、液壓旋向測量器3、液位監(jiān)測器5-1、溢流量測量儀4-1及泥漿灌注機構的數(shù)字電控箱6-1連接，以接收數(shù)據(jù)信號和發(fā)出控制指令。角位移測量器2，量程為0～999圈；吊鉗液壓旋向測量器3使用時通過尾繩拉力器與吊鉗11的尾繩連接，型號為DN-01-00，傳感器量程為0～6Mpa，一級精度，均通過各自的E6CP-AG5C光電編碼器將角位移及旋向信號轉換成數(shù)據(jù)信號分別送往主機1。超聲波液位監(jiān)測器5-1，本實施例采用申請?zhí)枮?3249928.0的超聲波監(jiān)測裝置，傳感器型號為Q45ULIU64BCR，量程為0～3m、精度0.25級、隔離筒直徑φ150mm。溢流返回量測量儀4-1為翻板自動復位擺動器，型號為NCC-02。泥漿灌注機構6中的數(shù)字電控箱6-1型號為BQC53-40的防爆電磁自動起動控制器，電機6-2功率11KW，泥漿泵6-3流量80m3/h，揚程23m，輸送管6-4內徑φ75mm。其余泥漿罐5及攪拌器5-2，鉆井泥漿溢流返回罐4及溢流管4-2的直徑等均與背景技術同。
本實施例工作時，主機1通過角位移測量器2，吊鉗液壓旋向測量器3采集到的相應數(shù)據(jù)，則指令起動控制器(數(shù)字電控箱)6-1起動電動機6-2及泥漿泵6-3工作，向井筒內灌注泥漿；同時通過超聲波液位監(jiān)測器5-1及溢流返回量測量儀4-1監(jiān)測灌漿過程，當液位監(jiān)測器5-1采集到泥漿罐5中液位下降到位，而溢返回量測量儀4-1的信號(數(shù)據(jù))亦表示有泥漿返回，則主機1、指令泥漿灌注機構6停機；而當液位監(jiān)測器5～1返饋的信號表示灌漿量到位、而溢流返回量測量儀4-1無泥漿返回信號，或液位監(jiān)測器5-1監(jiān)測到的液位未達到灌漿量要求量時，而溢流返回量測量儀4-1返饋的數(shù)據(jù)又顯示有大量的鉆井泥漿返回，則報警或停機并報警。從而實現(xiàn)鉆井泥漿自動灌注、實現(xiàn)平衡地層壓力、預防井噴，有效避免漏灌、誤灌等目的。
權利要求1.一種鉆井用泥漿自動灌注裝置，包括主控制機，帶攪拌器的泥漿罐及其液位監(jiān)測器，泥漿灌注機構，含溢流管及溢流返回罐在內的溢流返回機構；其特征在于該裝置還增設有可監(jiān)測絞車轉筒角位移量的角位移測量器及與之配合以發(fā)出計數(shù)指令的液壓大鉗或吊鉗液壓旋向測量器；而泥漿罐液位監(jiān)測器則為帶有一與鉆井液下部連通的隔離管的防干撓超聲波液位監(jiān)測器，在溢流返回機構中還設有一溢流量測量儀；角位移測量器通過數(shù)據(jù)總線與主控制機輸入接口連接，并通過其傳動軸的兩端與絞車滾筒連接以采集信號，溢流量測量儀設于溢流管上；液壓旋向測量器則緊固于井架底座上；泥漿灌注機構中數(shù)字電控箱的控制信號輸入端及超聲波液位監(jiān)測器，溢流量測量儀，液壓大鉗或吊鉗旋向測量器的信號輸出端亦通過數(shù)據(jù)總線分別與主控制機的輸出及輸入接口連接，液壓旋向測量器通過尾繩拉力器與吊鉗或液壓大鉗連接以接收信號；而泥漿灌注機構的泥漿出口及溢流管的進口在使用中仍與原井口上的防溢流管接通。
2.按權利要求1所述鉆井用泥漿自動灌注裝置；其特征在于所述泥漿灌注機構包括泥漿泵、電動機及其數(shù)字電控箱。
3.按權利要求1所述鉆井用泥漿自動灌注裝置；其特征在于所述角位移測量器為包括光電編碼器及齒輪傳動機構在內的角位移計數(shù)測量器。
4.按權利要求1所述鉆井用泥漿自動灌注裝置；其特征在于所述液壓大鉗及吊鉗液壓旋向測量器為包括壓力傳感器、光電編碼器及尾繩拉力器在內的液壓旋向測量器。
5.按權利要求1所述鉆井用泥漿自動灌注裝置；其特征在于所述溢流量測量儀則為含翻板式自動復位擺動器及光電編碼器在內的溢流返回量數(shù)字測量儀。
專利摘要該實用新型屬于一種鉆井用泥漿自動灌注裝置，包括主控制機，絞車滾筒，角位移測量器，液壓旋向測量器，帶攪拌器的泥漿罐及其設有隔離管的超聲波液位監(jiān)測器、含泥漿泵、電動機及數(shù)字電控箱的泥漿灌注機構，鉆井泥漿溢流返回罐及溢流量測量儀。該實用新型由于利用角位移測量器及起鉆立柱旋向測量器通過對起鉆立柱的測量而確定泥漿灌注量，同時通過主機及液位監(jiān)測器、泥漿灌注機構及溢流量測量儀向井筒內自動灌注泥漿及監(jiān)控灌注全過程并適時停機或報警。因而具有可在起鉆時自動、準確補充井內泥漿、以平衡地層壓力、預防井噴、減少起鉆時間、提高生產率，以及可靠性高、能有效避免漏灌、誤灌等特點。
文檔編號E21B21/00GK2683830SQ20042003318
公開日2005年3月9日 申請日期2004年3月12日 優(yōu)先權日2004年3月12日
發(fā)明者冉訓, 馮江萍 申請人:冉訓, 馮江萍