專利名稱：欠平衡鉆井自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油常規(guī)鉆井和欠平衡鉆井起鉆設(shè)備自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng) 域，確切地說涉及一種自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在已有技術(shù)中，在石油常規(guī)鉆井和欠平衡鉆井起下鉆過程中，隨著鉆 具不斷起出井內(nèi)，井內(nèi)的泥漿液面不斷下降，這時(shí)必須隨時(shí)向井內(nèi)補(bǔ)充泥 漿，并維持井口壓力在一定范圍內(nèi)，從而達(dá)到安全起鉆的目的。目前在欠 平衡鉆井作業(yè)中采用的方法主要是一邊利用壓裂車頻繁向井內(nèi)灌注泥漿， 另外一邊手動(dòng)控制節(jié)流閥來控制井口壓力，同時(shí)再安排專人測(cè)量、記錄并 校核灌入的泥漿，從而實(shí)現(xiàn)灌漿、控壓、安全起鉆的目的。使用現(xiàn)有的技 術(shù)灌漿控壓，存在下面幾個(gè)主要問題l.操縱壓裂車的人，往往控制不好 每次灌入的量，造成井口壓力過低或過高，造成過度欠平衡或正壓差，不 利于安全起鉆和儲(chǔ)層保護(hù)；2.整個(gè)起鉆過程中需要人工計(jì)量灌入的泥漿量， 可能會(huì)存在人為誤差，不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)起鉆過程中的安全隱患；3.整個(gè)起 鉆過程中需要至少兩個(gè)人配合頻繁的開關(guān)閥門，勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，也不能 很準(zhǔn)確的控制壓力。
公開號(hào)為CN1339650，
公開日為2002年3月13日的中國(guó)專利文獻(xiàn)公 開了一種油氣鉆井節(jié)流壓力微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，屬于油氣開采自動(dòng)控制領(lǐng) 域，包括利用壓力傳感器測(cè)量立管與套管壓力、用位移傳感器測(cè)量液動(dòng)節(jié) 流閥開度、泵沖傳感器測(cè)量泵沖、氣體流量計(jì)測(cè)量分離后的氣體流量，將 所述各路采集的信號(hào)進(jìn)行濾波放大及A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行記錄、存 儲(chǔ)，計(jì)算出立管壓力、套管壓力，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，并按照立壓及套壓的控 制要求向液壓伺服系統(tǒng)發(fā)出動(dòng)作指令，對(duì)壓井節(jié)流管匯中的液動(dòng)節(jié)流閥開 度及動(dòng)作速度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了欠平衡鉆井的節(jié)流壓力微機(jī)自 動(dòng)控制，并達(dá)到了精確控制的能力。但其理論是建立在簡(jiǎn)單的壓井原理之 上，認(rèn)為維持立壓不變就等于井底壓力不變，沒有將泵排量、鉆井液性能 等的變化對(duì)井底壓力考慮在內(nèi)(而這些在欠平衡鉆井作業(yè)中會(huì)經(jīng)常變化)。 其雖然比手動(dòng)調(diào)節(jié)套壓精度和效率都提高了，但其核心只是將計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)單 代替了人工，所依據(jù)的原理以及參照和調(diào)整的參數(shù)與手動(dòng)調(diào)節(jié)并無兩樣， 因此同樣存在上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
實(shí)用新型內(nèi)容
.為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種適用于石油常規(guī)鉆井和 欠平衡鉆井起鉆，在維持設(shè)定的井口壓力情況下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控壓灌漿并計(jì) 量校核的自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)。本實(shí)用新型是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的-
一種欠平衡鉆井自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，包括灌漿單元、監(jiān)測(cè)單元和控制 單元，其特征在于所述的灌漿單元包括提供灌漿單元所需高壓泥漿的高 壓泥漿泵、存放泥漿并供灌漿單元泥漿循環(huán)使用的泥漿儲(chǔ)罐及調(diào)節(jié)分流泥 漿的三通調(diào)節(jié)閥；所述監(jiān)測(cè)單元包括計(jì)量所述高壓泥漿泵灌入泥漿量的流 量計(jì)、監(jiān)測(cè)所述泥漿罐泥漿液位的液位計(jì)、監(jiān)測(cè)所述高壓泥漿泵工作狀況 的泵沖感應(yīng)器及用于監(jiān)測(cè)井口壓力的壓力傳感器；所述控制單元包括數(shù)據(jù) 采集控制器和向所述數(shù)據(jù)采集控制器發(fā)出控制命令的現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)，所述流 量計(jì)、液位計(jì)、泵沖感應(yīng)器及壓力傳感器所采集的信號(hào)均輸送至所述數(shù)據(jù) 采集控制器，并經(jīng)過數(shù)據(jù)采集控制器處理后發(fā)送調(diào)節(jié)指令至所述三通調(diào)節(jié) 閥使來自高壓泥漿泵的泥漿分流至泥漿儲(chǔ)罐。
所述灌漿單元中還設(shè)有安全閥，安全閥設(shè)于高壓泥漿泵的泵出管道 上，經(jīng)安全閥分流出的泥漿流入至所述泥漿儲(chǔ)罐。
所述三通調(diào)節(jié)閥為T型三通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。 '本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在
1、 由于本實(shí)用新型采用灌漿單元、檢測(cè)單元和控制單元三個(gè)組成部分 構(gòu)成欠平衡鉆井自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，與公開號(hào)為CN1339650為代表的其他 現(xiàn)有技術(shù)相比， 一方面，本實(shí)用新型在工作中實(shí)時(shí)跟蹤檢測(cè)來自鉆井作業(yè) 現(xiàn)場(chǎng)的井口壓力，并通過T型三通調(diào)節(jié)閥來穩(wěn)定控制井口壓力，從而實(shí)現(xiàn) 了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控壓灌漿并計(jì)量校核的目的；另一方面，本實(shí)用新型不需要第 三方操作，能精確控制每次灌入的量，自動(dòng)補(bǔ)償井口壓力，避免了過度欠 平衡或正壓差，有效地保證了安全起鉆和儲(chǔ)層保護(hù)；再一方面，本實(shí)用新 型整個(gè)起鉆過程中不需要人工計(jì)量灌入的泥漿量，也就避免了人為誤差， 利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)起鉆過程中的安全隱患。
2、 本實(shí)用新型采用"灌漿單元中還設(shè)有安全閥，安全閥設(shè)于高壓泥 漿泵的泵出管道上，經(jīng)安全閥分流出的泥漿流入至所述泥漿儲(chǔ)罐"這樣的 技術(shù)方案，當(dāng)壓力突發(fā)狀態(tài)下時(shí)，可起瀉壓分流作用，有效地保證了整個(gè) 系統(tǒng)的使用壽命。


下面將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的補(bǔ)充 說明，其中
圖1為本系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本實(shí)用新型公開了一種欠平衡鉆井自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，包括灌漿單 元、監(jiān)測(cè)單元和控制單元，所述的灌漿單元包括提供灌漿單元所需高壓泥 漿的高壓泥漿泵1、存放泥漿并供灌漿單元泥漿循環(huán)使用的泥漿儲(chǔ)罐2及
調(diào)節(jié)分流泥漿的三通調(diào)節(jié)閥；所述監(jiān)測(cè)單元包括計(jì)量所述高壓泥漿泵1灌入泥漿量的流量計(jì)3、監(jiān)測(cè)所述泥漿罐泥漿液位的液位計(jì)4、監(jiān)測(cè)所述高壓
泥漿泵1工作狀況的泵沖感應(yīng)器5及用于監(jiān)測(cè)井口壓力的壓力傳感器6;
所述控制單元包括數(shù)據(jù)采集控制器7和向所述數(shù)據(jù)采集控制器7發(fā)出控制 命令的現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)8，所述流量計(jì)3、液位計(jì)4、泵沖感應(yīng)器5及壓力傳感 器6所采集的信號(hào)均輸送至所述數(shù)據(jù)采集控制器7，并經(jīng)過數(shù)據(jù)采集控制 器7處理后發(fā)送調(diào)節(jié)指令至所述三通調(diào)節(jié)閥使來自高壓泥漿泵1的泥漿分 流至泥漿儲(chǔ)罐2。 實(shí)施例2
參照說明書附圖1，本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式是在實(shí)施例1的基 礎(chǔ)上，所述灌漿單元中還設(shè)有安全閥9，安全閥9設(shè)于高壓泥漿泵1的泵 出管道上，經(jīng)安全閥9分流出的泥漿流入至所述泥漿儲(chǔ)罐2。所述三通調(diào) 節(jié)閥為T型三通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥10。
本實(shí)用新型的工作原理如下
灌槳單元中設(shè)置的控制開關(guān)分為手動(dòng)和自動(dòng)，當(dāng)控制開關(guān)在手動(dòng)位置 時(shí)，灌漿單元脫離自動(dòng)狀態(tài)，整個(gè)自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)只做監(jiān)控使用不參與 控制， 一切控制全靠手動(dòng)完成。當(dāng)控制開關(guān)在自動(dòng)位置時(shí)，欠平衡鉆井工 程師在現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)8上設(shè)定灌漿井口壓力值命令，當(dāng)本系統(tǒng)檢測(cè)到現(xiàn)場(chǎng)井 口壓力低于欠平衡作業(yè)工程師設(shè)定井口壓力時(shí)本系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)高壓泥漿 泵1進(jìn)行灌漿，數(shù)據(jù)采集控制器7實(shí)時(shí)將監(jiān)控流量計(jì)3、液位計(jì)4、泵沖感 應(yīng)器5、壓力傳感器6傳來的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并與設(shè)定的井口壓力值進(jìn)行 實(shí)時(shí)對(duì)比，(假定設(shè)定井口壓力=八；實(shí)測(cè)井口壓力=8)當(dāng)(A-B)M^。/。^ 10%時(shí)T型三通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥10開啟度最大，當(dāng)0《(A-B)/A承。/?！?0。/。時(shí)T 型三通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥IO在最大開啟度與關(guān)閉之間按比例連續(xù)變化，從而通過 T型三通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥IO使來自高壓泥漿泵1的泥漿改道，合理分流，從而 使井口壓力自動(dòng)穩(wěn)定在設(shè)定值范圍內(nèi)。在高壓泥漿泵1向井內(nèi)灌入泥槳時(shí) 系統(tǒng)會(huì)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泵出口壓力， 一旦超過安全值，則通過安全閥9實(shí)現(xiàn)泄壓， 保證系統(tǒng)安全。
權(quán)利要求1、一種欠平衡鉆井自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，包括灌漿單元、監(jiān)測(cè)單元和控制單元，其特征在于所述的灌漿單元包括提供灌漿單元所需高壓泥漿的高壓泥漿泵(1)、存放泥漿并供灌漿單元泥漿循環(huán)使用的泥漿儲(chǔ)罐(2)及調(diào)節(jié)分流泥漿的三通調(diào)節(jié)閥；所述監(jiān)測(cè)單元包括計(jì)量所述高壓泥漿泵(1)灌入泥漿量的流量計(jì)(3)、監(jiān)測(cè)所述泥漿罐泥漿液位的液位計(jì)(4)、監(jiān)測(cè)所述高壓泥漿泵(1)工作狀況的泵沖感應(yīng)器(5)及用于監(jiān)測(cè)井口壓力的壓力傳感器(6)；所述控制單元包括數(shù)據(jù)采集控制器(7)和向所述數(shù)據(jù)采集控制器(7)發(fā)出控制命令的現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)(8)，所述流量計(jì)(3)、液位計(jì)(4)、泵沖感應(yīng)器(5)及壓力傳感器(6)所采集的信號(hào)均輸送至所述數(shù)據(jù)采集控制器(7)，并經(jīng)過數(shù)據(jù)采集控制器(7)處理后發(fā)送調(diào)節(jié)指令至所述三通調(diào)節(jié)閥使來自高壓泥漿泵(1)的泥漿分流至泥漿儲(chǔ)罐(2)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的欠平衡鉆井自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在 于所述灌漿單元中還設(shè)有安全閥(9)，安全閥(9)設(shè)于高壓泥漿泵(1) 的泵出管道上，經(jīng)安全閥(9)分流出的泥漿流入至所述泥槳儲(chǔ)罐(2)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的欠平衡鉆井自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征 在于所述三通調(diào)節(jié)閥為T型三通電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(10)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種欠平衡鉆井自動(dòng)壓力補(bǔ)償系統(tǒng)，包括灌漿單元、監(jiān)測(cè)單元和控制單元，所述的灌漿單元包括提供灌漿單元所需高壓泥漿的高壓泥漿泵、存放泥漿并供灌漿單元泥漿循環(huán)使用的泥漿儲(chǔ)罐及調(diào)節(jié)分流泥漿的三通調(diào)節(jié)閥；所述監(jiān)測(cè)單元包括計(jì)量所述高壓泥漿泵灌入泥漿量的流量計(jì)、監(jiān)測(cè)所述泥漿罐泥漿液位的液位計(jì)、監(jiān)測(cè)所述高壓泥漿泵工作狀況的泵沖感應(yīng)器及用于監(jiān)測(cè)井口壓力的壓力傳感器；所述控制單元包括數(shù)據(jù)采集控制器和向所述數(shù)據(jù)采集控制器發(fā)出控制命令的現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)，本實(shí)用新型在維持設(shè)定的井口壓力情況下，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控壓灌漿并計(jì)量校核的目的。
文檔編號(hào)E21B21/08GK201358778SQ200920079520
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者慶 劉, 貴 唐, 玻 楊, 登 潘, 肖新宇, 肖潤(rùn)德 申請(qǐng)人:中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司