欠平衡鑽井自動壓力補償系統的製作方法

2023-05-21 15:35:51 2

專利名稱：欠平衡鑽井自動壓力補償系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油常規鑽井和欠平衡鑽井起鑽設備自動控制技術領 域，確切地說涉及一種自動壓力補償系統。
背景技術：
在已有技術中，在石油常規鑽井和欠平衡鑽井起下鑽過程中，隨著鑽 具不斷起出井內，井內的泥漿液面不斷下降，這時必須隨時向井內補充泥 漿，並維持井口壓力在一定範圍內，從而達到安全起鑽的目的。目前在欠 平衡鑽井作業中採用的方法主要是一邊利用壓裂車頻繁向井內灌注泥漿， 另外一邊手動控制節流閥來控制井口壓力，同時再安排專人測量、記錄並 校核灌入的泥漿，從而實現灌漿、控壓、安全起鑽的目的。使用現有的技 術灌漿控壓，存在下面幾個主要問題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 利於安全起鑽和儲層保護；2.整個起鑽過程中需要人工計量灌入的泥漿量， 可能會存在人為誤差，不利於及時發現起鑽過程中的安全隱患；3.整個起 鑽過程中需要至少兩個人配合頻繁的開關閥門，勞動強度非常大，也不能 很準確的控制壓力。
公開號為CN1339650，
公開日為2002年3月13日的中國專利文獻公 開了一種油氣鑽井節流壓力微機自動控制系統，屬於油氣開採自動控制領 域，包括利用壓力傳感器測量立管與套管壓力、用位移傳感器測量液動節 流閥開度、泵衝傳感器測量泵衝、氣體流量計測量分離後的氣體流量，將 所述各路採集的信號進行濾波放大及A/D轉換後進入計算機進行記錄、存 儲，計算出立管壓力、套管壓力，進行數據顯示，並按照立壓及套壓的控 制要求向液壓伺服系統發出動作指令，對壓井節流管匯中的液動節流閥開 度及動作速度進行調節控制，本系統實現了欠平衡鑽井的節流壓力微機自 動控制，並達到了精確控制的能力。但其理論是建立在簡單的壓井原理之 上，認為維持立壓不變就等於井底壓力不變，沒有將泵排量、鑽井液性能 等的變化對井底壓力考慮在內(而這些在欠平衡鑽井作業中會經常變化)。 其雖然比手動調節套壓精度和效率都提高了，但其核心只是將計算機簡單 代替了人工，所依據的原理以及參照和調整的參數與手動調節並無兩樣， 因此同樣存在上述現有技術中的問題。
實用新型內容
.為解決上述技術問題，本實用新型提出了一種適用於石油常規鑽井和 欠平衡鑽井起鑽，在維持設定的井口壓力情況下，實現自動控壓灌漿並計 量校核的自動壓力補償系統。本實用新型是通過如下技術方案實現的-
一種欠平衡鑽井自動壓力補償系統，包括灌漿單元、監測單元和控制 單元，其特徵在於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、存放泥漿並供灌漿單元泥漿循環使用的泥漿儲罐及調節分流泥 漿的三通調節閥；所述監測單元包括計量所述高壓泥漿泵灌入泥漿量的流 量計、監測所述泥漿罐泥漿液位的液位計、監測所述高壓泥漿泵工作狀況 的泵衝感應器及用於監測井口壓力的壓力傳感器；所述控制單元包括數據 採集控制器和向所述數據採集控制器發出控制命令的現場工控機，所述流 量計、液位計、泵衝感應器及壓力傳感器所採集的信號均輸送至所述數據 採集控制器，並經過數據採集控制器處理後發送調節指令至所述三通調節 閥使來自高壓泥漿泵的泥漿分流至泥漿儲罐。
所述灌漿單元中還設有安全閥，安全閥設於高壓泥漿泵的泵出管道 上，經安全閥分流出的泥漿流入至所述泥漿儲罐。
所述三通調節閥為T型三通電動調節閥。 '本實用新型的優點表現在
1、 由於本實用新型採用灌漿單元、檢測單元和控制單元三個組成部分 構成欠平衡鑽井自動壓力補償系統，與公開號為CN1339650為代表的其他 現有技術相比， 一方面，本實用新型在工作中實時跟蹤檢測來自鑽井作業 現場的井口壓力，並通過T型三通調節閥來穩定控制井口壓力，從而實現 了實現自動控壓灌漿並計量校核的目的；另一方面，本實用新型不需要第 三方操作，能精確控制每次灌入的量，自動補償井口壓力，避免了過度欠 平衡或正壓差，有效地保證了安全起鑽和儲層保護；再一方面，本實用新 型整個起鑽過程中不需要人工計量灌入的泥漿量，也就避免了人為誤差， 利於及時發現起鑽過程中的安全隱患。
2、 本實用新型採用"灌漿單元中還設有安全閥，安全閥設於高壓泥 漿泵的泵出管道上，經安全閥分流出的泥漿流入至所述泥漿儲罐"這樣的 技術方案，當壓力突發狀態下時，可起瀉壓分流作用，有效地保證了整個 系統的使用壽命。


下面將結合說明書附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步的補充 說明，其中
圖1為本系統的機構示意圖具體實施方式
實施例1
本實用新型公開了一種欠平衡鑽井自動壓力補償系統，包括灌漿單 元、監測單元和控制單元，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、存放泥漿並供灌漿單元泥漿循環使用的泥漿儲罐2及
調節分流泥漿的三通調節閥；所述監測單元包括計量所述高壓泥漿泵1灌入泥漿量的流量計3、監測所述泥漿罐泥漿液位的液位計4、監測所述高壓
泥漿泵1工作狀況的泵衝感應器5及用於監測井口壓力的壓力傳感器6;
所述控制單元包括數據採集控制器7和向所述數據採集控制器7發出控制 命令的現場工控機8，所述流量計3、液位計4、泵衝感應器5及壓力傳感 器6所採集的信號均輸送至所述數據採集控制器7，並經過數據採集控制 器7處理後發送調節指令至所述三通調節閥使來自高壓泥漿泵1的泥漿分 流至泥漿儲罐2。 實施例2
參照說明書附圖1，本實用新型的最佳實施方式是在實施例1的基 礎上，所述灌漿單元中還設有安全閥9，安全閥9設於高壓泥漿泵1的泵 出管道上，經安全閥9分流出的泥漿流入至所述泥漿儲罐2。所述三通調 節閥為T型三通電動調節閥10。
本實用新型的工作原理如下
灌槳單元中設置的控制開關分為手動和自動，當控制開關在手動位置 時，灌漿單元脫離自動狀態，整個自動壓力補償系統只做監控使用不參與 控制， 一切控制全靠手動完成。當控制開關在自動位置時，欠平衡鑽井工 程師在現場工控機8上設定灌漿井口壓力值命令，當本系統檢測到現場井 口壓力低於欠平衡作業工程師設定井口壓力時本系統會自動啟動高壓泥漿 泵1進行灌漿，數據採集控制器7實時將監控流量計3、液位計4、泵衝感 應器5、壓力傳感器6傳來的數據進行計算，並與設定的井口壓力值進行 實時對比，(假定設定井口壓力=八；實測井口壓力=8)當(A-B)M^。/。^ 10%時T型三通電動調節閥10開啟度最大，當0《(A-B)/A承。/。〈10。/。時T 型三通電動調節閥IO在最大開啟度與關閉之間按比例連續變化，從而通過 T型三通電動調節閥IO使來自高壓泥漿泵1的泥漿改道，合理分流，從而 使井口壓力自動穩定在設定值範圍內。在高壓泥漿泵1向井內灌入泥槳時 系統會實時監測泵出口壓力， 一旦超過安全值，則通過安全閥9實現洩壓， 保證系統安全。
權利要求1、一種欠平衡鑽井自動壓力補償系統，包括灌漿單元、監測單元和控制單元，其特徵在於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)、存放泥漿並供灌漿單元泥漿循環使用的泥漿儲罐(2)及調節分流泥漿的三通調節閥；所述監測單元包括計量所述高壓泥漿泵(1)灌入泥漿量的流量計(3)、監測所述泥漿罐泥漿液位的液位計(4)、監測所述高壓泥漿泵(1)工作狀況的泵衝感應器(5)及用於監測井口壓力的壓力傳感器(6)；所述控制單元包括數據採集控制器(7)和向所述數據採集控制器(7)發出控制命令的現場工控機(8)，所述流量計(3)、液位計(4)、泵衝感應器(5)及壓力傳感器(6)所採集的信號均輸送至所述數據採集控制器(7)，並經過數據採集控制器(7)處理後發送調節指令至所述三通調節閥使來自高壓泥漿泵(1)的泥漿分流至泥漿儲罐(2)。
2、 根據權利要求1所述的欠平衡鑽井自動壓力補償系統，其特徵在 於所述灌漿單元中還設有安全閥(9)，安全閥(9)設於高壓泥漿泵(1) 的泵出管道上，經安全閥(9)分流出的泥漿流入至所述泥槳儲罐(2)。
3、 根據權利要求1或2所述的欠平衡鑽井自動壓力補償系統，其特徵 在於所述三通調節閥為T型三通電動調節閥(10)。
專利摘要本實用新型公開了一種欠平衡鑽井自動壓力補償系統，包括灌漿單元、監測單元和控制單元，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、存放泥漿並供灌漿單元泥漿循環使用的泥漿儲罐及調節分流泥漿的三通調節閥；所述監測單元包括計量所述高壓泥漿泵灌入泥漿量的流量計、監測所述泥漿罐泥漿液位的液位計、監測所述高壓泥漿泵工作狀況的泵衝感應器及用於監測井口壓力的壓力傳感器；所述控制單元包括數據採集控制器和向所述數據採集控制器發出控制命令的現場工控機，本實用新型在維持設定的井口壓力情況下，實現了自動控壓灌漿並計量校核的目的。
文檔編號E21B21/08GK201358778SQ200920079520
公開日2009年12月9日 申請日期2009年3月12日 優先權日2009年3月12日
發明者慶 劉, 貴 唐, 玻 楊, 登 潘, 肖新宇, 肖潤德 申請人:中國石油集團川慶鑽探工程有限公司