專利名稱：欠平衡鉆井井底壓力精確控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油氣田鉆井作業(yè)工具，特別是欠平衡鉆井井底壓力精 確控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著低壓、低滲地層、深層及復(fù)雜地區(qū)油氣藏勘探、開(kāi)發(fā)工 作量的增加，由于投入大、鉆井作業(yè)周期長(zhǎng)，如何提高油氣產(chǎn)出、盡早回 收鉆井成本是上述復(fù)雜油田經(jīng)濟(jì)勘探開(kāi)發(fā)要考慮的重點(diǎn)問(wèn)題，而欠平衡鉆 井利于儲(chǔ)層保護(hù)、能夠提高鉆速等方面的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，逐漸受到國(guó)內(nèi)外各大 油田公司決策者們的重視，得益于上述巿場(chǎng)的需求以及欠平衡鉆井本身工 藝技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，目前國(guó)內(nèi)已形成應(yīng)用欠平衡鉆井的熱潮。
而在液相欠平衡鉆井中欠壓差值對(duì)于井底欠平衡狀態(tài)控制至關(guān)重要， 欠壓值是指井底壓力與井底地層孔隙壓力之差值，如果欠壓值過(guò)大，地面 設(shè)備控制和處理困難，并可能導(dǎo)致地層坍塌、出砂，破壞地層滲透網(wǎng)的連 通，導(dǎo)致地層滲透率嚴(yán)重下降。因此，如何準(zhǔn)確控制欠平衡鉆進(jìn)過(guò)程中井 底壓力保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)以確保欠平衡鉆井作業(yè)的安全性和可靠性，是欠 平衡技術(shù)服務(wù)人員首先要考慮的問(wèn)題。
目前，在欠平衡鉆井現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)中多釆用理論模型與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)井口立壓、 套壓相結(jié)合，通過(guò)軟件計(jì)算得出井底壓力，然后控制(自動(dòng)控制或手動(dòng)控 制)地面設(shè)備，調(diào)整井口套壓，從而控制井底欠壓值保持在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。 這些方法可在一定程度上控制欠壓值，但受多相流流型多樣性的影響，導(dǎo)致理論計(jì)算不精確，某些參數(shù)的微小變化常常造成欠平衡鉆井狀態(tài)的消失, 導(dǎo)致井底實(shí)際上并沒(méi)有達(dá)到欠平衡狀態(tài)，從而影響欠平衡鉆井作業(yè)質(zhì)量以 及作業(yè)安全。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供的欠平衡鉆井井底壓力精確控制系統(tǒng)，能夠采集井底 壓力，將井底壓力數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至地面，并利用實(shí)時(shí)井底壓力數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè) 計(jì)的壓力值進(jìn)行比較，精確控制欠平衡鉆井井底欠壓值，確保井底欠平衡 狀態(tài)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型釆用以下技術(shù)方案主要由欠平衡鉆井 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、節(jié)流管匯、CAN—BUS總線(Control lerAreaNetwork-BUS 的簡(jiǎn)稱，即控制器局域網(wǎng)總線技術(shù))系統(tǒng)、套壓傳感器、執(zhí)行器、脈沖壓 力傳感器和井底壓力采集單元組成，井底采集單元安裝在近鉆頭位置的鉆 柱上，其采集的壓力溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)上傳至安裝在泥漿管線至立 管入口端位置的脈沖壓力傳感器，脈沖壓力傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線將接收脈沖 信號(hào)傳輸至CAN—BUS總線系統(tǒng)，欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)釆集系統(tǒng)有數(shù)據(jù)線與 CAN_BUS總線系統(tǒng)連接，并對(duì)脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、分析、判斷，由控制計(jì)算 機(jī)向安置于節(jié)流管匯上的執(zhí)行器發(fā)出指令，控制液動(dòng)節(jié)流閩開(kāi)、關(guān)動(dòng)作， 套壓傳感器釆集套壓值經(jīng)數(shù)據(jù)線傳輸至CAN_BUS總線系統(tǒng)再傳送給欠平衡 鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行分析，再精確控制。
本實(shí)用新型涉及的井底壓力采集單元已由西部鉆探克拉瑪依鉆井工藝 研究院申請(qǐng)的專利(實(shí)用新型名稱 一種井底數(shù)據(jù)釆集傳輸裝置，申請(qǐng)?zhí)?008200063778 )中已經(jīng)批露，屬于現(xiàn)有技術(shù)。
本實(shí)用新型的有益效果由于釆用實(shí)時(shí)將井底壓力數(shù)據(jù)傳輸至地面， 從而實(shí)時(shí)控制地面設(shè)備，確保井底欠平衡壓力狀態(tài)，有效避免了多相流型 模型計(jì)算與井底實(shí)際壓力數(shù)據(jù)的誤差及滯后而造成對(duì)欠壓值控制精度的影 響。


圖l本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方案
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。
本實(shí)用新型主要由欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)5、節(jié)流管匯6、 CAN—BUS 總線系統(tǒng)4、套壓傳感器8、執(zhí)行器7、脈沖壓力傳感器3和井底壓力釆集 單元l組成，井底釆集單元1接在近鉆頭位置的鉆柱上，其釆集的壓力溫 度數(shù)據(jù)，以脈沖方式向地面?zhèn)鬏斨涟惭b在泥漿管線至立管入口端位置的脈 沖壓力傳感器3,脈沖壓力傳感器3通過(guò)數(shù)據(jù)線將接收脈沖信號(hào)傳輸至 CA匯BUS總線系統(tǒng)4,欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)5有數(shù)據(jù)線與CAN-BUS總線 系統(tǒng)4連接，并對(duì)脈沖數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼、分析、判斷，安置于節(jié)流管匯6的 液動(dòng)節(jié)流閥上的執(zhí)行器7內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度傳感器有數(shù)據(jù)線連接到CAN—BUS 總線系統(tǒng)4中，由控制計(jì)算機(jī)向執(zhí)行器7發(fā)出指令，控制液動(dòng)節(jié)流閥開(kāi)、 關(guān)動(dòng)作，安裝在套壓表上的套壓傳感器8釆集套壓值經(jīng)數(shù)據(jù)線傳輸給 CAN_BUS總線系統(tǒng)4再傳送給欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)釆集系統(tǒng)5進(jìn)行分析，再精確 控制。其工作原理為井底壓力采集單元1釆集井底壓力、溫度數(shù)據(jù)，以脈 沖方式向地面?zhèn)鬏?，地面壓力傳感?接收脈沖信號(hào)，通過(guò)CAN-BUS總線 系統(tǒng)4傳送至欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)8進(jìn)行濾波、識(shí)別、解碼還原成 壓力數(shù)據(jù)，通過(guò)欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)釆集系統(tǒng)5中的井底壓力處理模塊的計(jì)算 分析，得出實(shí)測(cè)井底壓力值與預(yù)設(shè)計(jì)壓力值的偏差，并判斷偏差是否超出 范圍。如果超出范圍則由欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)5的控制模塊向執(zhí)行器7 發(fā)出控制指令，由執(zhí)行器7內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)對(duì)液動(dòng)節(jié)流閩產(chǎn)生動(dòng)作，控 制其開(kāi)、關(guān)程度；執(zhí)行器7的開(kāi)度傳感器向控制模塊反饋開(kāi)度是否到位； 液動(dòng)節(jié)流閥的開(kāi)、關(guān)程度直接影響井口套壓的變化，并作用在井底，使井 底壓力產(chǎn)生變化。
權(quán)利要求1.欠平衡鉆井井底壓力精確控制系統(tǒng)，主要由欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)、節(jié)流管匯(6)、CAN_BUS總線系統(tǒng)(4)、套壓傳感器(8)、執(zhí)行器(7)、脈沖壓力傳感器(3)和安裝在鉆柱上的井底壓力采集單元(1)組成，其特征在于井底采集單元(1)安裝在近鉆頭位置的鉆柱上，其采集的壓力溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成脈沖信號(hào)上傳至安裝在泥漿管線至立管入口端位置的脈沖壓力傳感器(3)，脈沖壓力傳感器(3)通過(guò)數(shù)據(jù)線將接收脈沖信號(hào)傳輸至CAN_BUS總線系統(tǒng)(4)，欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)有數(shù)據(jù)線與CAN_BUS總線系統(tǒng)(4)連接，安裝在節(jié)流管匯(6)上的執(zhí)行器(7)內(nèi)的節(jié)流閥開(kāi)度傳感器有數(shù)據(jù)線連接到CAN_BUS總線系統(tǒng)(4)，由控制計(jì)算機(jī)向執(zhí)行器(7)發(fā)出指令，控制節(jié)流管匯(6)的液動(dòng)節(jié)流閥開(kāi)、關(guān)，套壓傳感器(8)采集套壓值經(jīng)數(shù)據(jù)線傳輸至CAN_BUS總線系統(tǒng)(4)再傳送給欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及石油鉆井用的欠平衡鉆井井底壓力精確控制系統(tǒng)，由欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)、節(jié)流管匯(6)、CAN_BUS總線系統(tǒng)(4)、套壓傳感器(8)、節(jié)流管匯(6)上安裝的執(zhí)行器(7)、泥漿管線至立管(2)入口端位置的脈沖壓力傳感器(3)和安裝在近鉆頭位置鉆柱上的井底壓力采集單元(1)組成，執(zhí)行器(7)和脈沖壓力傳感器(3)分別有數(shù)據(jù)線與CAN_BUS總線系統(tǒng)(4)連接，CAN_BUS總線系統(tǒng)(4)有數(shù)據(jù)線與欠平衡鉆井?dāng)?shù)據(jù)采集系統(tǒng)(5)連接，采用實(shí)時(shí)將井底壓力數(shù)據(jù)傳輸至地面，可實(shí)時(shí)控制設(shè)備，確保井底欠平衡狀態(tài)，有效避免模型計(jì)算與井底實(shí)際壓力數(shù)據(jù)的誤差及滯后造成對(duì)欠壓值控制精度的影響。
文檔編號(hào)E21B21/08GK201330573SQ200820209869
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者強(qiáng) 周, 亮 唐, 寧世品, 宋朝暉, 維 羅, 陳若銘 申請(qǐng)人:西部鉆探克拉瑪依鉆井工藝研究院