專利名稱：集中監(jiān)控的節(jié)流和壓井裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
集中監(jiān)控的節(jié)流和壓井裝置技術(shù)領(lǐng)域 一種集中監(jiān)控的節(jié)流和壓井裝置，用于石油天然氣鉆井過程中 井口節(jié)流和壓井機構(gòu)的集中控制，屬于石油鉆井裝備制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在石油天然氣勘探開發(fā)鉆井過程中，井內(nèi)溢流、井涌、井噴的 發(fā)生具有突發(fā)性， 一旦失控，造成的損失相當大，節(jié)流和壓井機構(gòu)是控制溢流、 井涌、井噴的主要設備之一，在鉆井過程中為了實施對井下的壓力控制，做到 有控制的安全鉆井，以便在井下發(fā)生溢流、井涌、井噴的情況下，可通過有序 的開關(guān)節(jié)流壓井機構(gòu)上不同的閥門，形成合理的流體通道，使井下的高壓流體 從不同的放噴管線有控制的安全排放，所以目前使用的節(jié)流和壓井機構(gòu)上都設 置有多條放噴管路，具有鉆井液流程回路多、閘門多的特點，目前的裝置上除 節(jié)流閥可用液壓遠程控制操作外，其余閘閥均為手動平板閥，其主要缺點有兩 個方面 一是由于閘門多，各手動平板閥的開關(guān)費時、費力，難以達到在發(fā)現(xiàn) 井涌、溢流或出現(xiàn)井噴的緊急情況下五分鐘以內(nèi)控制井口壓力的安全要求，尤 其是當井場出現(xiàn)有硫化氫等有毒有害氣體時,操作人員如果不能及時進入現(xiàn)場 操作節(jié)流和壓井機構(gòu)，就更有可能發(fā)生由于開關(guān)閥門不及時，導致不能及時控 制井口，造成井噴失控的惡性后果，還可能發(fā)生人員傷亡事件；二是管匯中鉆 井液流經(jīng)回路不直觀，流經(jīng)節(jié)流機構(gòu)的高壓流體的流動狀態(tài)、閘門的開關(guān)狀態(tài)、 管匯裝置對鉆井液等流體的放噴流向等都需要人工現(xiàn)場判斷，手動平板閥的開 關(guān)需多人操作，在發(fā)現(xiàn)井涌、溢流或出現(xiàn)井噴的緊急情況下，現(xiàn)場工作的秩序 容易錯亂，操作工人在高度緊張狀態(tài)下相互之間的配合難度大，往往不能正確、 快速開關(guān)好管匯上各手動平板閥和手動節(jié)流閥，延長控制時間，甚至造成流體 的流向錯誤，加之操作完后又要求操作人員迅速撤離，流體錯誤的流向不容易 被發(fā)現(xiàn)，因此有可能造成井噴失控。發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點，采用手自一體閥門， 集中控制每個閥門開關(guān)的可程序化自動控制技術(shù)，設計了一種在井口節(jié)流放噴 時對鉆井液等流體的流量、壓力和流向可自動監(jiān)測和控制的集中監(jiān)控的節(jié)流和 壓井裝置。本實用新型是這樣實現(xiàn)的本實用新型將節(jié)流和壓井裝置中的閥門設計為 液動和手自一體平板閥，對管路上的電磁閥實施集中控制；本實用新型包括壓 井機構(gòu)、節(jié)流機構(gòu)、控制機構(gòu)、液壓管線、信號傳輸線；壓井機構(gòu)包括三個手自一體平板閥、兩個單流閥；在壓井機構(gòu)的出口通道上設置有一個手自一體平 板閥，兩個入口通道上分別設置手自一體平板閥，并且分別串聯(lián)一個單流閥， 在壓井機構(gòu)連接井口裝置一側(cè)的連接管上串聯(lián)有一個手自一體平板閥和一個手 動平板閥；節(jié)流機構(gòu)分為兩翼通道和中路通道，在前端五通兩翼通道上分別依 次設置手動平板閥、手自一體平板閥、手自一體節(jié)流閥、手自一體平板閥、流 量計、后端四通和手自一體平板閥，最后通向回收池等，在中路通道上通過前 端四通分別依次連接有手動平板閥、手自一體平板閥、流量計、后端四通和手自一體平板閥，然后通向排放池等，節(jié)流機構(gòu)連接井口裝置一側(cè)的連接管上串 聯(lián)有一個液動平板閥和一個手動平板閥；控制機構(gòu)包括液壓站、電磁閥組和檢 測控制器，控制機構(gòu)通過液壓管線與壓井機構(gòu)和節(jié)流機構(gòu)上的手自一體平板閥 和手自一體節(jié)流閥連接；為了掌握每個閥門的開關(guān)狀況和管匯中流體的壓力， 在每一個手自一體平板閥和手自一體節(jié)流閥上設置有閥位傳感器，在節(jié)流機構(gòu) 每個出口四通之前的管匯上設置有流量計、壓力傳感器，閥位傳感器、流量計 和壓力傳感器由信號傳輸線與檢測控制器連接；實施壓井施工時，關(guān)閉連接節(jié) 流機構(gòu)一端的液動平板閥，打開壓井機構(gòu)上的手自一體平板闊，通過壓井車， 或者灌注泵向井內(nèi)注液實施壓井作業(yè)；需要實施放噴節(jié)流時，關(guān)閉壓井機構(gòu)一端全部手自一體平板閥，打開節(jié)流機構(gòu)連接井口裝置的液動平板閥，根據(jù)流量 的大小，先使用節(jié)流機構(gòu)上兩翼中的一翼通道實施節(jié)流施工作業(yè)，另一翼作為 備用節(jié)流通道，打開使用一翼的全部手動平板閥和手自一體平板閥，根據(jù)需要 調(diào)整節(jié)流閥的開度，使節(jié)流后的高壓流體有序的流向放噴池；當井內(nèi)壓力可以 直接放噴時，關(guān)閉節(jié)流機構(gòu)的兩翼通道，打開中間通道，使井下的流體通過中 間通道直接排向放噴池，設置的閥位傳感器、壓力傳感器和流量計，可以實現(xiàn) 閥門的狀況和流量，壓力等數(shù)據(jù)在控制器上的顯示，可以通過檢測控制器發(fā)出 指令，發(fā)出的指令通過與手自一體平板閥相應的電磁閥，接通液壓站與手自一 體平板閥的液壓油路，實現(xiàn)在實施壓井或者節(jié)流施工中對不同閥門的控制，當 檢測控制器出現(xiàn)故障時，可由操作人員在液壓站上或在手自一體平板閥上直接進行手動操作控制；系統(tǒng)中還設計了備用手動閘閥，當手自一體平板閥工作失 效時，操作手動平板閥，實現(xiàn)對節(jié)流壓井機構(gòu)裝置的控制。本實用新型的有益效果是采用集中控制液壓站的電磁閥，使液壓油流向 節(jié)流和壓井機構(gòu)裝置上各手自一體平板閥，控制開關(guān)的動作，在節(jié)流和壓井機 構(gòu)的放噴管路上設置液體流量和壓力監(jiān)測點，在各手自一體平板閥上設置閥板 位置傳感器，通過集中監(jiān)控，對管匯中各手自一體平板閥的開關(guān)狀態(tài)、管匯中 流體的流量、壓力和流向等技術(shù)參數(shù)的監(jiān)測，實現(xiàn)對節(jié)流壓井機構(gòu)裝置的多個 終端同樣直觀顯示、分別獨立遠程操作控制的目的，當集中控制器出現(xiàn)故障時， 可由操作人員在液壓站上或在手自一體平板閥上對節(jié)流壓井機構(gòu)直接進行手動 操作控制，管匯系統(tǒng)中還設計了備用手動閘閥，當手自一體平板閥工作失效時， 可操作備用手動平板閥，實現(xiàn)對節(jié)流壓井機構(gòu)裝置的控制。


圖1是本實用新型的流程布置示意圖。
具體實施方式

以下結(jié)合附圖給出本實用新型的實施例，本實用新型包括 壓井機構(gòu)2、節(jié)流機構(gòu)12、控制機構(gòu)25、液壓管線、信號傳輸線；壓井機構(gòu)2 和節(jié)流機構(gòu)12分別連接在井口裝置6的兩側(cè)；壓井機構(gòu)2包括三個手自一體平板閥l、 4和32，兩個單流閥3和31;在壓井機構(gòu)2的出口通道上設置有一個 手自一體平板閥l，入口通道上設置手自一體平板閥4和32，并且串聯(lián)單流閥3 和31，在壓井機構(gòu)2連接井口裝置6 —側(cè)的連接管上串聯(lián)有一個手自一體平板 閥5和一個手動平板閥30;基于輪換使用和節(jié)流的目的，節(jié)流機構(gòu)12分為兩翼 通道和中路通道，在節(jié)流機構(gòu)12前端五通的兩翼通道上分別依次設置手動平板 閥7和27、手自一體平板閥9和18、手自一體節(jié)流閥8和26、手自一體平板閥 10和19、流量計11和20、后端四通和手自一體平板閥13和21，最后由管線 通向回收池、液氣分離器等，在節(jié)流機構(gòu)12中路通道上通過前端四通分別依次 連接有手動平板閥14、手自一體平板閥15、流量計16、后端四通和手自一體平 板閥17,然后由管線通向排放池等；在節(jié)流機構(gòu)12連接井口裝置6 —側(cè)的連接 管上串聯(lián)有一個液動平板閥28和一個手動平板閥29;控制機構(gòu)25包括液壓站 23、電磁闊組22和檢測控制器24，控制機構(gòu)25通過液壓管線與壓井機構(gòu)2和 節(jié)流機構(gòu)12上的手自一體平板閥和手自一體節(jié)流閥連接；為了掌握壓井機構(gòu)不 2和節(jié)流機構(gòu)12上每個閥門的開關(guān)狀況和管匯中流體的壓力，在每一個手自一 體平板閥和手自 一體節(jié)流閥上設置有閥位傳感器，在節(jié)流機構(gòu)每個出口四通之 前的管匯上設置有流量計16、壓力傳感器，閥位傳感器、流量計16和壓力傳感 器由信號傳輸線與檢測控制器24連接；在鉆井過程中，當井口出現(xiàn)溢流、井涌、 井噴等異常情況，需要實施壓井施工時，根據(jù)需要排量的大小，將壓井車或者 灌注泵連接在壓井機構(gòu)2的一個入口或者三個入口，關(guān)閉井口裝置6連接節(jié)流 機構(gòu)12 —端的液動平板閥28，打開壓井機構(gòu)2上的一路或者三路手自一體平板閥l、 32和4，打開連接壓井機構(gòu)2與井口裝置6之間的手自一體平板閥5，通 過壓井車或灌注泵向井內(nèi)注液實施壓井作業(yè)，直至完成壓井作業(yè)；當井內(nèi)出現(xiàn) 異常高壓，需要實施放噴節(jié)流時，關(guān)閉連接井口裝置6與壓井機構(gòu)2之間的手 自一體平板閥5，打開連接井口裝置6與節(jié)流機構(gòu)12之間的液動平板閥28，根 據(jù)流量的大小， 一般先使用節(jié)流機構(gòu)12上兩翼中的一翼，作為實施節(jié)流施工作 業(yè)的通道，另一翼作為備用節(jié)流通道；現(xiàn)在以先使用右路節(jié)流通道為例進行流 程敘述關(guān)閉左路節(jié)流通道的手自一體平板閥18、 19 、 21，半開手自一體節(jié)流 閥26，關(guān)閉中間通道的手自一體平板閥15和17，打幵右路通道上的手自一體 平板閥9、 10、 13和手自一體節(jié)流閥8，然后根據(jù)需要節(jié)流量的大小調(diào)整手自一 體節(jié)流閥8的開度，使節(jié)流后的高壓流體有控制地流向放噴池；在正常鉆井和 壓井或者節(jié)流過程中，機構(gòu)上手動平板閥為常開狀態(tài)；由于在通道上設置有由 電纜與控制機構(gòu)25相連接的闊位傳感器、壓力傳感器和流量計16，所以控制機 構(gòu)25的檢測控制器24可以直觀顯示出每個閥門的開關(guān)狀態(tài)、流體的壓力和流 量以及管匯通道和流體的流向；控制機構(gòu)25的液壓站23上設置有電磁閥組22， 電磁閥組22通過液壓管路與壓井機構(gòu)2和節(jié)流機構(gòu)12的各手自一體平板閥連 接，檢測控制器24通過電纜信號傳輸線與液壓站23和電磁閥組22并聯(lián)連接， 實現(xiàn)操作指令和狀態(tài)情況遠程直觀顯示；在施工過程中，如果控制機構(gòu)25的檢 測控制器24出現(xiàn)故障時，可由操作人員在控制機構(gòu)25的液壓站23上直接操作 電磁閥組22進行控制，也可以直接在手自一體平板閥上操作開關(guān)控制，同樣， 當節(jié)流機構(gòu)12的右路通道發(fā)生故障時，可以打開左路通道實施節(jié)流施工，關(guān)閉 右路有故障的通道，以便更換損壞的部件。
權(quán)利要求1、一種集中監(jiān)控的節(jié)流和壓井裝置，包括壓井、節(jié)流機構(gòu)和檢測控制機構(gòu)，其特征在于a、在壓井機構(gòu)的出口通道上設置有一個手自一體平板閥，入口通道上設置手自一體平板閥，并且串聯(lián)單流閥，在壓井機構(gòu)連接井口裝置一側(cè)的連接管上串聯(lián)有一個手自一體平板閥和一個手動平板閥；b、在節(jié)流機構(gòu)前端五通的兩翼通道上分別依次設置手動平板閥、手自一體平板閥、手自一體節(jié)流閥、手自一體平板閥、流量計、后端四通和手自一體平板閥，中路通道上通過前端五通分別依次連接手動平板閥、手自一體平板閥、流量計、后端四通和手自一體平板閥，在節(jié)流機構(gòu)連接井口裝置一側(cè)的連接管上串聯(lián)有一個液動平板閥和一個手動平板閥；c、控制機構(gòu)包括液壓站、電磁閥組和檢測控制器，控制機構(gòu)通過液壓管線與壓井機構(gòu)和節(jié)流機構(gòu)上的手自一體平板閥和手自一體節(jié)流閥連接；
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中監(jiān)控的節(jié)流和壓井裝置，其特征在于 在每一個手自一體平板閥和手自一體節(jié)流閥上都設置有閥位傳感器，在節(jié) 流機構(gòu)每個出口四通之前的管匯上設置有流量計、壓力傳感器，閥位傳感 器、流量計和壓力傳感器由信號傳輸線與檢測控制器連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中監(jiān)控的節(jié)流和壓井裝置，其特征在于 所述手自一體平板閥和手自一體節(jié)流閥是由齒輪構(gòu)成閥板開關(guān)機構(gòu)的直角 式側(cè)面旋轉(zhuǎn)開關(guān)手自 一體閥。專利摘要一種集中監(jiān)控的節(jié)流和壓井裝置，用于石油天然氣鉆井過程中管匯的集中控制，屬于石油鉆井裝備制造技術(shù)領(lǐng)域，本實用新型包括壓井和節(jié)流機構(gòu)、控制機構(gòu)、液壓管線和信號傳輸線，在節(jié)流和壓井機構(gòu)的閥門上設置流量計，閥位傳感器和壓力傳感器，由控制機構(gòu)實現(xiàn)程序化自動控制，提供了一種在井口節(jié)流放噴時可集中監(jiān)控的節(jié)流和壓井裝置，克服了現(xiàn)有技術(shù)在緊急情況下難以快速控制井口壓力的安全要求，本實用新型采用檢測控制器控制節(jié)流壓井機構(gòu)上各手自一體平板閥的開關(guān)動作，可以實現(xiàn)多個終端直觀顯示、獨立遠程操作控制的目的，本裝置中還有備用的手動閘閥，需要時可操作備用手動閥，實現(xiàn)對節(jié)流壓井管匯裝置的控制。
文檔編號E21B34/02GK201090205SQ20072008111
公開日2008年7月23日 申請日期2007年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月18日
發(fā)明者孫海芳, 王樂聞, 王忠生, 艷 程 申請人:四川石油管理局鉆采工藝技術(shù)研究院