控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種井口目標壓力的設(shè)置裝置，尤指一種控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在控壓鉆井和欠平衡鉆井中井底壓力的控制是完成鉆井作業(yè)的關(guān)鍵，井口目標壓力的平穩(wěn)、準確設(shè)置是控制井口壓力的基礎(chǔ)，也是實現(xiàn)井底壓力穩(wěn)定和精確控制的保障。
[0003]目前井口目標壓力的設(shè)置方法有很多種，各種不同的控制方法也有不同的設(shè)置法，如微流量控制法、模擬井底壓力計算法、精細控壓的井口壓力計算法等，前兩種方法都是井下鉆具組合中沒有PWD隨鉆測壓工具，微流量是通過進出口流量比較來設(shè)置井口目標壓力，模擬井底壓力計算是通過模擬計算井底壓力來設(shè)置井口壓力，上述兩種方法都無法實現(xiàn)精確地井底壓力控制。現(xiàn)有精細控壓的井口目標壓力計算法，是基于PWD隨鉆測壓工具，在鉆井或井底循環(huán)時能夠比較精準的計算，但鉆頭不在井底時，井口目標壓力的設(shè)置就不準確了。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置，其可以解決鉆頭在井筒任何深度井口目標壓力設(shè)置跳躍、不平穩(wěn)，井口壓力很難控制或控制不準，造成井底壓力波動大、不穩(wěn)定，不能實施精細控壓鉆井的目的，同時，造成節(jié)流閥移動頻繁，磨損嚴重，控制系統(tǒng)負荷過重，易于損壞等諸多不利因素。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案為:一種控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置，其中包括:
[0006]PLC數(shù)據(jù)采集模塊:采集數(shù)據(jù)信息傳輸給工控機的數(shù)據(jù)庫；
[0007]PWD/MWD工具計算機:將測量的數(shù)據(jù)信息傳輸給工控機的數(shù)據(jù)庫；
[0008]工控機:接收PLC數(shù)據(jù)采集模塊及PWD/MWD工具計算機輸入的數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫，將內(nèi)部的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫，并將數(shù)據(jù)庫接收的所有數(shù)據(jù)信息反饋給內(nèi)部的數(shù)字顯示、圖形顯示及選擇計算比較決策設(shè)置，由選擇計算比較決策設(shè)置將數(shù)據(jù)信息反饋給PLC執(zhí)行系統(tǒng)；
[0009]PLC執(zhí)行系統(tǒng):接收工控機發(fā)出的指令并執(zhí)行。
[0010]本實用新型控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置，其中所述PLC數(shù)據(jù)采集模塊、PWD/MWD工具計算機分別通過網(wǎng)線與工控機的數(shù)據(jù)庫連接，所述選擇計算比較決策設(shè)置與PLC執(zhí)行系統(tǒng)通過網(wǎng)線連接，所述工控機的數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)線分別與工控機的數(shù)字顯示、圖形顯示及選擇計算比較決策設(shè)置連接。
[0011]本實用新型控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置，其中所述PLC數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)包括鉆井液出口溫度、鉆進液出口流量、鉆井泥漿泵排量、立管壓力、旋轉(zhuǎn)控制頭壓力、套壓、井口壓力、節(jié)流閥后壓力及由四個液位傳感器測得的各泥漿罐液位。
[0012]本實用新型控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置，其中所述PWD/MWD工具計算機測量的數(shù)據(jù)包括鉆壓、井深、井垂深、鉆頭位置、由壓力傳感器測得的實時PWD壓力數(shù)據(jù)和下載PWD壓力數(shù)據(jù)、大鉤高度、大鉤懸重、實時PWD井溫度、下載PWD井底溫度。
[0013]本實用新型控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置，其中所述工控機內(nèi)部的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包括由液位傳感器測得的鉆井泵缸套尺寸3個、由液位傳感器測得的鉆井液參數(shù)、由液位傳感器測得的井身結(jié)構(gòu)及尺寸、由液位傳感器測得的鉆具組合結(jié)構(gòu)及尺寸、設(shè)置井底壓力/當量密度、井口目標壓力。
[0014]采用上述方案后，本實用新型通過使用上述控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置，可以實現(xiàn)目標壓力設(shè)置平穩(wěn)，準確，控制系統(tǒng)易于控制，同樣使井底壓力平滑、穩(wěn)定、準確，真正實現(xiàn)精細控壓鉆井的目的。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置的結(jié)構(gòu)框圖；
[0016]圖2是本實用新型的實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]符號說明:
[0018]PLC數(shù)據(jù)采集模塊-1 ；PWD/MWD工具計算機-2 ；
[0019]工控機-3 ；PLC執(zhí)彳丁系統(tǒng)-4 ；
[0020]數(shù)據(jù)庫-5 ；工控機的數(shù)據(jù)庫存量-6 ；
[0021]數(shù)字顯示系統(tǒng)-7 ；圖形顯示系統(tǒng)-8 ；
[0022]選擇計算比較決策設(shè)置-9 ; 立壓傳感器-10 ;
[0023]旋轉(zhuǎn)控制頭壓力傳感器-11 ; 套壓傳感器-12 ;
[0024]節(jié)流閥后壓力傳感器-13 ;液位傳感器-14 ;
[0025]PffD隨鉆測壓工具-15 ；大鉤懸重傳感器-16。
【具體實施方式】
[0026]如圖1和圖2所示，本實用新型控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置裝置，其中包括:
[0027]PLC數(shù)據(jù)采集模塊1:采集數(shù)據(jù)信息傳輸給工控機3的數(shù)據(jù)庫5 ;
[0028]PWD/MWD工具計算機2:這個計算機是井下隨鉆測量工具PWD (隨鉆測壓工具)和MWD(隨鉆測量工具)的地面設(shè)備，下鉆前用于設(shè)置工具參數(shù)，鉆井過程中，實時將解碼后的數(shù)據(jù)儲存在該計算機的數(shù)據(jù)庫里，同時把其中部分數(shù)據(jù)以圖形的方式顯示出來，在控壓鉆井過程中將控壓鉆井參數(shù)傳輸?shù)焦た貦C3的數(shù)據(jù)庫5里，為井口目標壓力的設(shè)置提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其是將測量的數(shù)據(jù)信息傳輸給工控機3的數(shù)據(jù)庫5 ;
[0029]工控機3:接收PLC數(shù)據(jù)采集模塊I及PWD/MWD工具計算機2輸入的數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫5，將內(nèi)部的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)6的數(shù)據(jù)信息存入數(shù)據(jù)庫5，并將數(shù)據(jù)庫5接收的所有數(shù)據(jù)信息反饋給內(nèi)部的數(shù)字顯示系統(tǒng)7、圖形顯示系統(tǒng)8及選擇計算比較決策設(shè)置9，由選擇計算比較決策設(shè)置9將數(shù)據(jù)信息反饋給PLC執(zhí)行系統(tǒng)4 ;
[0030]PLC執(zhí)行系統(tǒng):接收工控機3發(fā)出的指令并執(zhí)行。
[0031]PLC數(shù)據(jù)采集模塊1、PWD/MWD工具計算機2分別通過網(wǎng)線與工控機3的數(shù)據(jù)庫連接，選擇計算比較決策設(shè)置9與PLC執(zhí)行系統(tǒng)4通過網(wǎng)線連接，直接指令PLC執(zhí)行系統(tǒng)4。工控機3的數(shù)據(jù)庫5通過數(shù)據(jù)線分別與工控機的數(shù)字顯示系統(tǒng)7、圖形顯示系統(tǒng)8及選擇計算比較決策設(shè)置9連接。
[0032]PLC數(shù)據(jù)采集模塊I采集的數(shù)據(jù)包括鉆井液出口溫度、鉆進液出口流量、鉆井泥漿泵排量、由立壓傳感器10測得的立管壓力、由旋轉(zhuǎn)控制頭壓力傳感器11測得的旋轉(zhuǎn)控制頭壓力、由套壓傳感器12測得的套壓、井口壓力、由節(jié)流閥后壓力傳感器13側(cè)得的節(jié)流閥后壓力及由四個液位傳感器14測得的各泥漿罐液位。
[0033]PWD/MWD工具計算機2測量數(shù)據(jù)包括由PWD隨鉆測壓工具15測得的鉆壓、井深、井垂深、鉆頭位置、由大鉤懸重傳感器16測得大鉤高度、大鉤懸重、由壓力傳感器測得的實時PWD壓力數(shù)據(jù)和下載PWD壓力數(shù)據(jù)、由溫度傳感器測得實時PWD井底溫度和下載PWD井底溫度O
[0034]工控機3內(nèi)部的數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)6的數(shù)據(jù)包括的鉆井泵缸套尺寸3個、鉆井液參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)及尺寸、鉆具組合結(jié)構(gòu)及尺寸、設(shè)置井底壓力/當量密度、井口目標壓力。
[0035]本實用新型控壓鉆井控制系統(tǒng)中井口目標壓力的設(shè)置方法，其包括如下步驟:
[0036](I)先將PWD隨鉆測壓工具數(shù)據(jù)、PLC實時采集控壓鉆井參數(shù)及工控機控制系統(tǒng)帶有的輸入系統(tǒng)輸入的各種參數(shù)存入控壓鉆井控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫；
[0037](2)之后對參與計算的PWD壓力數(shù)據(jù)設(shè)置范圍，不符合要求的，不能作為計算的數(shù)據(jù)，最小壓力值不能低于泥漿的液柱壓力，最大壓力值不能大于鉆頭位置液柱壓力+鉆頭以上的環(huán)空壓耗+井口壓力，選用多個PWD進行平均壓力計算，結(jié)果為Pl，井口目標壓力計算，其公式如下:
[0038]井口目標壓力=井底設(shè)置目標壓力-鉆頭下泥漿液柱壓力-Pl+當時井口壓力，設(shè)定井口目標壓力精度，即計算出來的井口目標壓力與實際井口壓力的正負差值范圍，如果在差值范