專利名稱：油氣鉆井節(jié)流壓力微機自動控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于油氣勘探開發(fā)自動控制領域，特別涉及到油氣鉆井節(jié)流壓力微機自動控制系統(tǒng)。
背景技術：
在油氣勘探開發(fā)工程中，為了更好地保護油氣層，有效地減少鉆井液對油氣層造成損害，同時為減小或克服壓差對鉆速的影響，以大幅度提高機械鉆速，提高油井鉆探的成功黽有效減低油氣開發(fā)的綜合成本，就要求對液動節(jié)流壓力進行很好的控制，采用欠平衡鉆井技術以及液動節(jié)流管匯的控制裝置，進行遠程控制并維持穩(wěn)定的井底壓力，以實現(xiàn)鉆井液對油氣層的損害減到最小程度。
然而，目前使用的壓井管匯的控制方式是由人觀察立管、套管壓力表，按需要手動調(diào)節(jié)節(jié)流閥，采用這類方式存在的問題是控制精度低，操作不方便，反應遲鈍，人為影響較大等，所采用的氣動元件，易受氣候及工作環(huán)境影響，這種方式不適于對井底壓力的連續(xù)、精確控制，也不能滿足欠平衡鉆井對立管壓力、套管壓力、節(jié)流閥瀉流量實施精確控制等要求。隨著技術的進步，尤其是計算機技術的飛速發(fā)展，油氣鉆井節(jié)流壓力的控制引入微機，使上述控制水平步入了新的高度，達到了精確控制的目標。
(三) 發(fā)明內(nèi)容要解決的技術問題是，在油氣鉆井的壓力控制系統(tǒng)中由人工觀察控制的方式無法提高控制精度、靈敏度、不適于連續(xù)操作等缺陷，而重新設計一種通過微機對壓井節(jié)流管匯中節(jié)流閥，實現(xiàn)自動控制，以滿足控制精度、靈敏度的要求，為達到這一目的，所采用的技術方案是，一種油氣鉆井節(jié)流壓力微機自動控制系統(tǒng)，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(jié)流閥開度、泵沖傳感器測量泵沖、氣體流量計測量分離后的氣體流量，其特征在于，將所述各路采集的信號進行濾波放大及 轉(zhuǎn)換后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(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)出動作指令，依照壓力控制流程步驟進行操作，控制伺服閥動作，系統(tǒng)輸出口對壓井節(jié)流管匯中的液動節(jié)流閥開度及動作速度進行調(diào)節(jié)控制，以實現(xiàn)對立管壓力、套管壓力的精確控制。
本系統(tǒng)操作中，利用壓力反饋信號對立管壓力、套管壓力進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對控制參數(shù)精確、穩(wěn)定的閉環(huán)控制，其結(jié)果必將大大提高井控、欠平衡鉆井技術的科學性。在油壓控制部分，用電動液壓泵代替原有的氣動液壓泵，同時在系統(tǒng)中也配備了手動液壓泵，是為了滿足在特殊工況情況下也能順利進行控制的要求，使該系統(tǒng)能具有用微機控制與傳統(tǒng)手動控制并存的控制方式。
本系統(tǒng)中，設置在控制板的 控制端口上，通過饋線連接到聲光報警裝置，其作用是當控制出現(xiàn)異常時，即會發(fā)出聲、光報警。
本技術方案的積極效果是，克服了依靠人力觀察立管、套管壓力表及單純手動調(diào)節(jié)節(jié)流壓力中控制精確度差、操作不便、反應遲鈍等缺陷，本系統(tǒng)實現(xiàn)了欠平衡鉆井的節(jié)流壓力微機自動控制，并達到了很精確的控制功能，立壓控制時，控制誤差不大于±0.5μPa。


圖1為油氣鉆井節(jié)流壓力微機自動控制系統(tǒng)主機柜外形2為該控制系統(tǒng)中各部件連接關系原理3為微機信號采集流程框4為壓力控制流程5為伺服控制組件原理框7a為氣囊式儲能器結(jié)構(gòu)示意7b為氣囊式儲能器符號表示8a為液動節(jié)流閥結(jié)構(gòu)示意8b為液動節(jié)流閥符號表示圖具體實施方式
參照圖1，表示本發(fā)明所述的油氣鉆井節(jié)流壓力微機自動控制裝置的主機柜外形圖，1為機柜外殼，其正面面板上設有計算機顯示器2及鍵盤盒3，面板側(cè)邊有聲光報警孔5以及電源開關及指示燈部分6，機柜臺面一側(cè)設有節(jié)流閥旋鈕4，它與柜內(nèi)部的節(jié)流閥門12相連，另一側(cè)設有三位四通閥9；參照圖2，表示本發(fā)明所述控制系統(tǒng)中各部件連接關系原理圖，圖中10為伺服比例閥，它與伺服控制組件11相連，在油壓控制的油路中，節(jié)流閥12分別連接著電動泵15及手動泵16，油箱17中的油液通過該兩個油泵與各閥門相通，本實施例中，油路通過氣囊儲能器13及[限壓閥、卸壓閥]14連接油路，由機柜的傳感器輸入端口分別連接著六個放置在不同地方的傳感器，它們是采集鉆井立管壓力傳感器18，采集鉆井套管壓力傳感器19，采集鉆井泵沖的兩個傳感器20及21，采集出口氣體流量的傳感器22以及采集液動節(jié)流閥開度的傳感器23，這些傳感器分別采集數(shù)據(jù)，送到機柜內(nèi)的組合控制板7中的濾波放大電路部分，再通過控制板中的 、 轉(zhuǎn)換送到計算機主機8內(nèi)進行數(shù)字計算、比較并顯示，組合控制板7中的 控制部分連接有聲光報警裝置，當系統(tǒng)出現(xiàn)異常現(xiàn)象時即時報警。機柜的右下側(cè)開有輸出端口，接向被控制的針型的液動節(jié)流閥體24，實現(xiàn)自動控制。
權(quán)利要求
1.一種油氣鉆井節(jié)流壓力微機自動控制系統(tǒng)，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(jié)流閥開度、泵沖傳感器測量泵沖、氣體流量計測量分離后的氣體流量，其特征在于，將所述各路采集的信號進行濾波放大及 轉(zhuǎn)換后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(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)出動作指令，依照壓力控制流程步驟進行操作，控制伺服閥動作，系統(tǒng)輸出口對壓井節(jié)流管匯中的液動節(jié)流閥開度及動作速度進行調(diào)節(jié)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，本系統(tǒng)操作中，利用壓力反饋信號對立管壓力、套管壓力進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對控制參數(shù)精確、穩(wěn)定的閉環(huán)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在油壓控制部分，用電動液壓泵代替原有的氣動液壓泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)中也同時配備了手動液壓泵，使該系統(tǒng)能具有微機控制與傳統(tǒng)手動控制并存的控制方式。
全文摘要
一種油氣鉆井節(jié)流壓力微機自動控制系統(tǒng),屬于油氣開采自動控制領域,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(jié)流閥開度、泵沖傳感器測量泵沖、氣體流量計測量分離后的氣體流量,將所述各路采集的信號進行濾波放大及A/D轉(zhuǎn)換后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(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)出動作指令,對壓井節(jié)流管匯中的液動節(jié)流閥開度及動作速度進行調(diào)節(jié)控制,本系統(tǒng)實現(xiàn)了欠平衡鉆井的節(jié)流壓力微機自動控制,并達到了精確控制的能力。
文檔編號E21B44/00GK1339650SQ0113629
公開日2002年3月13日 申請日期2001年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
發(fā)明者劉剛, 楊忠鋒, 劉志國, 夏宏南, 邢紀國 申請人:劉剛, 楊忠鋒