專利名稱：一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油天然氣鉆井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及鉆井液固控系統(tǒng)中鉆井液參 數(shù)的監(jiān)測(cè)，是一種一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在石油天然氣鉆井中，鉆井液體積變化和密度變化是監(jiān)測(cè)井涌和井漏的重要參 數(shù)。目前采用人工或技術(shù)手段分別測(cè)量和監(jiān)視鉆井液體積變化和密度變化，尚無(wú)一體化的 通過(guò)監(jiān)測(cè)鉆井液體積和密度變化對(duì)井涌井漏做出預(yù)警的專用儀器。鉆井液體積的監(jiān)測(cè)，是在儲(chǔ)罐結(jié)構(gòu)尺寸已知的情況下，采用監(jiān)測(cè)液面高度，以液面 高度換算出鉆井液總體積。監(jiān)測(cè)液面高度的方法主要有以下幾種壓力式測(cè)量，采用壓力傳 感器，通過(guò)壓力變化值反映鉆井液液面的變化；機(jī)械接觸式測(cè)量，采用液位浮子反映鉆井液 液面變化；采用超聲波直接測(cè)量鉆井液液面高度。鉆井液密度的監(jiān)測(cè)，采用密度儀測(cè)量鉆井液密度或采用天平測(cè)量法測(cè)量鉆井液密度。目前，監(jiān)測(cè)鉆井液體積和鉆井液密度的方法存在的缺點(diǎn)是鉆井液體積與密度分 別獨(dú)立監(jiān)測(cè)；另外不能及時(shí)準(zhǔn)確地獲得井涌和井漏預(yù)兆信息。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使用三個(gè)以上的 微壓變送器同時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井液體積和密度參數(shù)，并綜合其中兩個(gè)微壓變送器監(jiān)測(cè)鉆井液體積 和密度的參數(shù)值變化情況。對(duì)鉆井液實(shí)際參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，分析出獲得井涌和井漏的信 肩、ο本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要由微壓變送 器、溫度變送器、鉆井儲(chǔ)液罐、報(bào)警盒和人機(jī)界面組成，報(bào)警盒與人機(jī)界面之間有信號(hào)線連 接。其特征在于在鉆井儲(chǔ)液罐內(nèi)固定有三個(gè)或多個(gè)微壓變送器，每個(gè)微壓變送器有信號(hào)線 連接報(bào)警盒，在鉆井儲(chǔ)液罐內(nèi)固定有溫度變送器，溫度變送器有信號(hào)線連接報(bào)警盒。所述的三個(gè)或多個(gè)微壓變送器固定在支架上，支架固定在鉆井儲(chǔ)液罐內(nèi)。三個(gè)或 多個(gè)微壓變送器固定在不同的高度上。一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理在鉆井儲(chǔ)液罐5內(nèi)的不同高度位置安 裝三個(gè)或多個(gè)微壓變送器。當(dāng)微壓變送器采集的壓力信號(hào)傳送到PLC或工控機(jī)上，通過(guò)計(jì) 算得出各個(gè)微壓變送器之間的壓力差，并根據(jù)他們之間的固定間距計(jì)算出鉆井液的密度， 同時(shí)通過(guò)得到的密度來(lái)計(jì)算出液面的高度，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井液的高度變化值及密度變化 值。當(dāng)變化值高于設(shè)定的初始值時(shí)，報(bào)警盒發(fā)出報(bào)警信號(hào)。由于每?jī)蓚€(gè)微壓變送器可以采集 一組壓力信號(hào)并分析計(jì)算鉆井液參數(shù)，根據(jù)排列組合公式，系統(tǒng)的3+N個(gè)微壓變送器可以
提供(3 + N:>$(2 + N:>組相互獨(dú)立的鉆井液參數(shù)，這些參數(shù)能互為備份和互相校正，避免由于某個(gè)微壓變送器失效或偏差導(dǎo)致系統(tǒng)失效或偏差，提高參數(shù)監(jiān)測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確程度。 能通過(guò)觸摸屏、計(jì)算機(jī)或直接使用工控機(jī)設(shè)置鉆井液密度和體積的報(bào)警值。本系統(tǒng)同時(shí)使 用溫度變送器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井液儲(chǔ)罐中的溫度參數(shù)。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 鉆井液體積、密度、溫度參數(shù)的變化，而井涌、井漏發(fā)生初期的主要表現(xiàn)就是鉆井液參數(shù)的 改變。通過(guò)對(duì)鉆井液體積、密度、溫度參數(shù)的監(jiān)測(cè)，能實(shí)時(shí)監(jiān)控井涌和井漏等異常情況，同時(shí) 判斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中微壓變送器的失效或偏差情況，提高參數(shù)檢測(cè)的準(zhǔn)確程度。經(jīng)過(guò)邏輯控制 發(fā)出預(yù)信息，輔助相關(guān)人員做出判斷。根據(jù)設(shè)定的報(bào)警點(diǎn)對(duì)井涌井漏的異常進(jìn)行監(jiān)測(cè)和報(bào) 警。該系統(tǒng)信號(hào)傳遞可靠、動(dòng)作靈敏，能夠有效的監(jiān)測(cè)鉆井液參數(shù)的變化。

圖1是本實(shí)用新型一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1. SPl微壓變送器，2. SP2微壓變送器，3. SP3微壓變送器，4.溫度變送器，
5.鉆井儲(chǔ)液罐，6.報(bào)警盒，7.人機(jī)界面。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 以三個(gè)微壓變送器的一體化鉆井液參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)為例，對(duì)本實(shí)用新型 作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。參閱圖1。本實(shí)用新型一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)，主要由微壓變送器、溫度變送器4、鉆井儲(chǔ)液罐5、報(bào)警盒6和人機(jī)界面7組成，報(bào)警盒6 與人機(jī)界面7之間有信號(hào)線連接。在鉆井儲(chǔ)液罐5內(nèi)固定有三個(gè)微壓變送器，三個(gè)微壓變送器分別是SPl微壓變送 器1、SP2微壓變送器2和SP3微壓變送器3。三個(gè)固定在一個(gè)支架上，支架直立固定在鉆 井儲(chǔ)液罐5的底部。三個(gè)微壓變送器固定在不同的高度上。SPl微壓變送器1距離儲(chǔ)液罐 5底部50毫米，SP2微壓變送器2距離儲(chǔ)液罐5底部550毫米，SP3微壓變送器3距離儲(chǔ)液 罐5底部1050毫米。SPl微壓變送器1、SP2微壓變送器2和SP3微壓變送器3的型號(hào)是 DS1300-QS-C-2-0. 1/AA/GW。三個(gè)微壓變送器由信號(hào)線連接報(bào)警盒6。在鉆井儲(chǔ)液罐5內(nèi)固定有一個(gè)溫度變送器4，溫度變送器4有信號(hào)線連接報(bào)警盒
6。溫度變送器4的型號(hào)是PT400-0-200。本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)報(bào)警盒6和人機(jī)界面7，不詳細(xì)敘述。SPl微壓變送器、SP2微壓變送器、SP3微壓變送器測(cè)得的壓力值分別為Pa、Pb、P。， 貝Ij Pa_Pb — Pab ； Pa-Pc 一 Pac 'Pb-Pc 一 Pbc。根據(jù)公式ΔΡ = pgAh，其中Ah為兩個(gè)微壓變送器之間的距離，為固定值。根據(jù)上式，可以根據(jù)通過(guò)任意兩個(gè)微壓變送器的測(cè)量值計(jì)算出一組鉆井液參數(shù)， 方法如下鉆井液密度的確定ρ = ΔΡ/gAh鉆井液液面的確定h = P/ P g[0025]鉆井液體積的確定V = AXh其中A為鉆井液儲(chǔ)罐的截面積。井涌的判斷發(fā)生井涌時(shí)，伴隨著大量含油氣井液進(jìn)入鉆井液儲(chǔ)罐，鉆井液的體積 和密度會(huì)發(fā)生變化，一般表現(xiàn)為體積增加或密度降低。在系統(tǒng)中設(shè)定鉆井液體積或液面高 度的報(bào)警點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)鉆井液體積或液面高度超過(guò)設(shè)定時(shí)，發(fā)出報(bào)警提醒相關(guān)人員注意采取 操作。報(bào)警值能根據(jù)實(shí)際的情況由相關(guān)人員調(diào)整。井漏的判斷發(fā)生井漏時(shí)，表現(xiàn)為大量鉆井液的缺失。在系統(tǒng)中設(shè)定鉆井液體積或 液面高度的報(bào)警點(diǎn)，當(dāng)出現(xiàn)鉆井液體積或液面高度低于設(shè)定時(shí)，發(fā)出報(bào)警提醒相關(guān)人員注 意。報(bào)警值可以根據(jù)實(shí)際的情況由相關(guān)人員調(diào)整。鉆井液異常的判斷在復(fù)雜鉆井條件下，鉆井液的體積或液面沒有發(fā)生變化，但密 度發(fā)生變化。其中鉆井液密度下降是導(dǎo)致井涌的一個(gè)最常見的原因。因此，在系統(tǒng)中設(shè)定 鉆井液密度變化的報(bào)警點(diǎn)。鉆井液密度低于或高于設(shè)定的密度范圍時(shí)發(fā)生報(bào)警。當(dāng)根據(jù)鉆 井需要改變泥漿的密度時(shí)，也可以通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到改變后密度值。比較計(jì)算得出的密度值，當(dāng)出現(xiàn)三個(gè)計(jì)算的密度差別較大時(shí)，則在人機(jī)界面上提 示有微壓變送器有誤差，這樣可以互為校驗(yàn)微壓變送器的測(cè)量值。當(dāng)密度的變化量超過(guò)人 機(jī)界面上設(shè)定的變化值時(shí)，則發(fā)出報(bào)警，提示相關(guān)人員注意是否井底有異常情況發(fā)生。計(jì)算
出鉆井液池的液位密度P后，再根據(jù)公式h = !算出液位，當(dāng)單位時(shí)間內(nèi)，液位的變化量超
PS
過(guò)人機(jī)界面上設(shè)定的變化值時(shí)，則發(fā)出報(bào)警，提示相關(guān)人員注意是否有井涌井漏及其他異 常情況。
權(quán)利要求一種一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，主要由微壓變送器、溫度變送器(4)、鉆井儲(chǔ)液罐(5)、報(bào)警盒(6)和人機(jī)界面(7)組成，報(bào)警盒(6)與人機(jī)界面(7)之間有信號(hào)線連接，其特征在于在鉆井儲(chǔ)液罐(5)內(nèi)固定有三個(gè)或多個(gè)微壓變送器，每個(gè)微壓變送器有信號(hào)線連接報(bào)警盒(6)，在鉆井儲(chǔ)液罐(5)內(nèi)固定有溫度變送器(4)，溫度變送器(4)有信號(hào)線連接報(bào)警盒(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征是所述的三個(gè)或多 個(gè)微壓變送器固定在支架上，支架固定在鉆井儲(chǔ)液罐(5)內(nèi)；三個(gè)或多個(gè)微壓變送器固定 在不同的高度上。
專利摘要一體化鉆井泥漿參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用于石油天然氣鉆井液固控系統(tǒng)中鉆井液參數(shù)的監(jiān)測(cè)。主要由微壓變送器、溫度變送器、鉆井儲(chǔ)液罐、報(bào)警盒和人機(jī)界面組成，報(bào)警盒與人機(jī)界面之間有信號(hào)線連接。在鉆井儲(chǔ)液罐內(nèi)固定有三個(gè)或多個(gè)微壓變送器，每個(gè)微壓變送器有信號(hào)線連接報(bào)警盒，在鉆井儲(chǔ)液罐內(nèi)固定有溫度變送器，溫度變送器有信號(hào)線連接報(bào)警盒。效果是能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鉆井液體積、密度、溫度參數(shù)的變化，通過(guò)對(duì)鉆井液體積、密度、溫度參數(shù)的監(jiān)測(cè)，能實(shí)時(shí)監(jiān)控井涌和井漏等異常情況，同時(shí)判斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中微壓變送器的失效或偏差情況，提高參數(shù)檢測(cè)的準(zhǔn)確程度。
文檔編號(hào)E21F17/18GK201568047SQ20092024684
公開日2010年9月1日 申請(qǐng)日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月11日
發(fā)明者劉加良, 劉海密, 張立剛, 李東陽(yáng), 王憲, 王曉穎, 王金宏, 鄒連陽(yáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;北京石油機(jī)械廠