一種新型井湧、井漏監測系統的製作方法

2023-04-25 12:29:11 2

專利名稱：一種新型井湧、井漏監測系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種應用於石油鑽井領域的監測裝置，具體地說 是涉及一種對在鑽井過程中發生的井湧、井漏現象進行監測的裝置。
技術背景在鑽井作業中由於地層孔隙壓力大於井底壓力時，地層孔隙中的 流體浸入井內，井口返出的鑽井液的量比泵入的鑽井液量多，表現為 泥漿池液面上升。而當鑽遇大裂縫地層、或者由於井底壓力超過地層 破裂壓力而壓漏地層時，就會發生井漏，井口返出的鑽井液的量比泵 入的鑽井液量少，表現在泥漿池液面下降。井湧、井漏會引發多種鑽 井事故，嚴重的則會導致鑽井作業終止，甚至危及人身和設備的安全。 目前國內外在監測井湧、井漏方面較流行的方法有(1)在泥漿池 上焊一些橫杆以表示不同刻度，池內有一浮子，帶動指針指向橫杆， 用來反映鑽井液液面的變化，該方法在國內井隊比較常見，比較粗糙， 不能及時進行預報，需要專人坐崗盯防，而且在低溫下容易凍。(2) 利用KDS流量計包括進口和出口以及一個安裝鑽井液補給罐至環 空管線上的三套流量計，根據流量的變化來判斷井湧井漏的發生。該 方法受起下鑽、接單根、劃眼、擴眼、取心及泵速變化等因素影響， 更主要的是在必須循環鑽井液或井內充滿鑽井液的前提下，否則容易 產生錯誤預報。(3)利用聲納系統通過在地面用泥漿泵或MWD 型閥向井內發送聲波壓力脈衝，根據不同介質的反應時間來確定鑽井 液在井眼環空的液面高度，根據其高度變化來判斷井下情況。該系統 為國內外較先進的設備，不受是否循環鑽井液的限制，但受鑽井液類 型、氣侵、氣體性質、壓力、溫度、鑽井液性質、井眼尺寸、井深和鑽井液排量等因素的影響。(4)使用ALS-K井湧井漏探測系統是綜合錄井系統的一部分，通過流量計及泥漿池液面監測來進行聲光報 警。首先，需採用非參數近似法表徵鑽井設備系統，通過校驗鑽井設 備系統求得響應函數。然後利用這個響應函數求得一個出口流量門限 值，該值與井眼尺寸、環空體積、流入體積、流出體積和液柱壓力有
關，當出口流量值超過這個門限值時報警燈變成桔黃色，同時開始計 算異常體積，當異常體積超過一定井眼環空高度時，紅色警報開始報 警。該系統也受起下鑽、接單根、劃眼及排量變化等因素影響，需要 進行頻繁調整和預設超前值，以防錯誤預報。同時，該系統造價昂貴， 不宜大面積推廣。 實用新型內容為了解決現有的多種井湧、井漏監測裝置由於各自存在的局限性 而都不適合應用於我國北方油田上的實際問題，本實用新型提供一種 新型井湧、井漏監測系統，該種新型井湧、井漏監測系統結構簡單、 成本低廉、耐低溫、反映靈敏，並且不要求鑽井液一定處於循環狀態， 非常適於在北方油田推廣應用。本實用新型的技術方案是該種新型井湧、井漏監測系統，主要 由浮球、 一個力傳感器、 一個液位計以及一套單片機和單片機控制下 的報警裝置組成，其中所述浮球通過一個連接杆與力傳感器上的受力 感應端相連，所述力傳感器的感應信號輸出端經電纜連接至所述單片 機和單片機控制下的報警裝置的力感應信號輸入端，所述液位計的液 位信號輸出端經電纜連接至所述單片機和單片機控制下的報警裝置 的液位信號輸入端。本實用新型具有如下有益效果本方案利用"井湧、井漏發生初 期主要的表現就是泥漿池鑽井液液面的變化"這一基本原理來解決技 術問題，在應用時，將液位計安放在泥漿罐底部測量液位，而將浮球 浸入鑽井液下部，由於浮球通過連接杆和力傳感器連接，因此單片機 系統可以同時採集液位信號和來自於力傳感器而表徵鑽井液密度變 化的信號，再通過程序計算來修正液位，並把準確液位顯示出來，當 液位超過或低於程序預設的上、下限時，該裝置則可以報警。本方案 採用連續測量液位的方式，不受鑽井液類型、氣侵、氣體性質、壓力、 溫度、鑽井液性質、井眼尺寸、井深和鑽井液排量等因素的影響，並 且整個系統結構簡單、成本低廉，非常易於在北方油田推廣應用。

圖1是本實用新型在鑽井液泥漿罐上安裝後的結構示意圖。 圖2是本實用新型中採用的單片機和單片機控制下的報警裝置 的電氣原理圖。 圖3是本實用新型中採用的單片機和單片機控制下的報警裝置 的系統工作流程圖。圖中1-力傳感器，2-浮球，3-液位計，4-泥漿罐，5-鑽井液面， 6-單片機和單片機控制下的報警裝置。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明由圖1所示，該種新型井湧，、井漏監測系統，主要由浮球2、力傳感器1、 一個液位計3以及一套單片機和單片機控制下的報警裝置 6組成，其中所述浮球2通過一個連接杆與力傳感器1上的受力感應端相連，所述力傳感器1上的感應信號輸出端經電纜連接至所述單片機和單片機控制下的報警裝置6的力感應信號輸入端，所述液位計3 的液位信號輸出端經電纜連接至所述單片機和單片機控制下的報警 裝置6的液位信號輸入端。在應用時，將液位計3安放在泥漿罐4底部以測量液位，而將浮 球2浸入鑽井液下部，由於浮球2通過連接杆和力傳感器1連接，因 此單片機系統可以同時採集液位信號和來自於力傳感器而表徵鑽井 液密度變化的信號，再通過程序計算來修正液位，並把準確液位顯示 出來，當液位超過或低於程序預設的上、下限時，該裝置則可以報警。圖2是本實用新型中採用的單片機和單片機控制下的報警裝置 的電氣原理圖，圖3是單片機系統工作流程圖。可以實現上述方案的液位計和力傳感器種類較多，較好的一些選 擇如下液位計可選擇浮球式液位計。例如北京東方科技儀器儀表有限公 司生產的EL-L700連杆浮球液位計和上海新嘉自動化儀表廠的 UQK-70型系列浮球式液位控制器。這兩種均採用螺紋連接方式。其 中浮球液位計是利用浮球內磁鐵隨液位變化，來改變連杆內的電阻與 磁簧開關所組成的分壓電路，磁簧開關的間隙愈小，精度愈高。分壓 信號可經過轉換器變成4 20mA或其它不同的標準信號。指示器可 配合其他表頭作遠距離指示，是一種原理簡單，可靠性極佳的液位指 示器。而UQK-70型系列浮球式液位控制器可用於各類液體容器的液 位測量，能用於高溫、防爆、防腐、食品飲料等場合作液位的越限
控制。其中UQK-70-16、 17型具有電流輸出功能，可與UQK-75型 顯示錶配套使用，作液位高低的顯示與控制。力傳感器可選用航天空 氣動力技術研究所的BK-1柱式測力/稱重傳感器，彈性體為柱式、 筒式、柱環式結構，用於拉伸力和壓縮力測量，抗偏、抗側向力強。 全密封結構，量程範圍廣，性能穩定可靠，安裝使用方便。拉壓式承 載，適用於各種測力/稱重的工業自動化測量控制系統。
權利要求1、 一種新型井湧、井漏監測系統，包括浮球(2)，其特徵在於: 所述監測系統還包括一個力傳感器(1)、 一個液位計(3)以及一套單片機和單片機控制下的報警裝置(6)，所述浮球(2)通過一個連 接杆與力傳感器(1)上的受力感應端相連，所述力傳感器(1)的感 應信號輸出端經電纜連接至所述單片機和單片機控制下的報警裝置 (6)的力感應信號輸入端，所述液位計(3)的液位信號輸出端經電 纜連接至所述單片機和單片機控制下的報警裝置(6)的液位信號輸入端o
2、 根據權利要求1所述的一種新型井湧、井漏監測系統，其特徵在於所述力傳感器(1)採用彈性體為柱式結構的柱式測力傳感 器。
3、 根據權利要求1所述的一種新型井湧、井漏監測系統，其特徵在於所述力傳感器(1)採用彈性體為柱環式結構的稱重傳感器。
專利摘要一種應用於石油鑽井領域的新型井湧、井漏監測系統。主要解決現有的監測裝置由於各自存在的局限性而都不適合應用於我國北方油田上的實際問題。其特徵在於所述監測系統還包括一個力傳感器(1)、一個液位計(3)以及一套單片機和單片機控制下的報警裝置(6)，所述浮球(2)通過一個連接杆與力傳感器(1)上的受力感應端相連，所述力傳感器(1)的感應信號輸出端經電纜連接至所述單片機和單片機控制下的報警裝置(6)的力感應信號輸入端，所述液位計(3)的液位信號輸出端經電纜連接至所述單片機和單片機控制下的報警裝置(6)的液位信號輸入端。該系統結構簡單、成本低廉、耐低溫、反映靈敏，非常適於在北方油田推廣應用。
文檔編號E21B47/047GK201037415SQ20072014861
公開日2008年3月19日 申請日期2007年5月8日 優先權日2007年5月8日
發明者葉東慶, 奚廣春, 李國義, 楊決算, 王廣新 申請人:大慶石油管理局