專利名稱：欠平衡鉆井自動壓力補償系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油常規(guī)鉆井和欠平衡鉆井起鉆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(tǒng)。
背景技術：
在已有技術中，在石油常規(guī)鉆井和欠平衡鉆井起下鉆過程中，隨著鉆 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，并維持井口壓力在一定范圍內，從而達到安全起鉆的目的。目前在欠 平衡鉆井作業(yè)中采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(jié)流閥來控制井口壓力，同時再安排專人測量、記錄并 校核灌入的泥漿，從而實現(xiàn)灌漿、控壓、安全起鉆的目的。使用現(xiàn)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 利于安全起鉆和儲層保護；2.整個起鉆過程中需要人工計量灌入的泥漿量， 可能會存在人為誤差，不利于及時發(fā)現(xiàn)起鉆過程中的安全隱患；3.整個起 鉆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。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于井底壓力不變，沒有將泵排量、鉆井液性能 等的變化對井底壓力考慮在內(而這些在欠平衡鉆井作業(yè)中會經常變化)。 其雖然比手動調節(jié)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(jù)的原理以及參照和調整的參數(shù)與手動調節(jié)并無兩樣， 因此同樣存在上述現(xiàn)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于石油常規(guī)鉆井和 欠平衡鉆井起鉆，在維持設定的井口壓力情況下，實現(xiàn)自動控壓灌漿并計 量校核的自動壓力補償系統(tǒng)。本實用新型是通過如下技術方案實現(xiàn)的-
一種欠平衡鉆井自動壓力補償系統(tǒng)，包括灌漿單元、監(jiān)測單元和控制 單元，其特征在于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、存放泥漿并供灌漿單元泥漿循環(huán)使用的泥漿儲罐及調節(jié)分流泥 漿的三通調節(jié)閥；所述監(jiān)測單元包括計量所述高壓泥漿泵灌入泥漿量的流 量計、監(jiān)測所述泥漿罐泥漿液位的液位計、監(jiān)測所述高壓泥漿泵工作狀況 的泵沖感應器及用于監(jiān)測井口壓力的壓力傳感器；所述控制單元包括數(shù)據(jù) 采集控制器和向所述數(shù)據(jù)采集控制器發(fā)出控制命令的現(xiàn)場工控機，所述流 量計、液位計、泵沖感應器及壓力傳感器所采集的信號均輸送至所述數(shù)據(jù) 采集控制器，并經過數(shù)據(jù)采集控制器處理后發(fā)送調節(jié)指令至所述三通調節(jié) 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，安全閥設于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(jié)閥為T型三通電動調節(jié)閥。 '本實用新型的優(yōu)點表現(xiàn)在
1、 由于本實用新型采用灌漿單元、檢測單元和控制單元三個組成部分 構成欠平衡鉆井自動壓力補償系統(tǒng)，與公開號為CN1339650為代表的其他 現(xiàn)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鉆井作業(yè) 現(xiàn)場的井口壓力，并通過T型三通調節(jié)閥來穩(wěn)定控制井口壓力，從而實現(xiàn) 了實現(xiàn)自動控壓灌漿并計量校核的目的；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鉆和儲層保護；再一方面，本實用新 型整個起鉆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， 利于及時發(fā)現(xiàn)起鉆過程中的安全隱患。
2、 本實用新型采用"灌漿單元中還設有安全閥，安全閥設于高壓泥 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(fā)狀態(tài)下時，可起瀉壓分流作用，有效地保證了整個 系統(tǒng)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(tǒng)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鉆井自動壓力補償系統(tǒng)，包括灌漿單 元、監(jiān)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、存放泥漿并供灌漿單元泥漿循環(huán)使用的泥漿儲罐2及
調節(jié)分流泥漿的三通調節(jié)閥；所述監(jiān)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(jiān)測所述泥漿罐泥漿液位的液位計4、監(jiān)測所述高壓
泥漿泵1工作狀況的泵沖感應器5及用于監(jiān)測井口壓力的壓力傳感器6;
所述控制單元包括數(shù)據(jù)采集控制器7和向所述數(shù)據(jù)采集控制器7發(fā)出控制 命令的現(xiàn)場工控機8，所述流量計3、液位計4、泵沖感應器5及壓力傳感 器6所采集的信號均輸送至所述數(shù)據(jù)采集控制器7，并經過數(shù)據(jù)采集控制 器7處理后發(fā)送調節(jié)指令至所述三通調節(jié)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設于高壓泥漿泵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(jié)閥為T型三通電動調節(jié)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(tài)，整個自動壓力補償系統(tǒng)只做監(jiān)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，欠平衡鉆井工 程師在現(xiàn)場工控機8上設定灌漿井口壓力值命令，當本系統(tǒng)檢測到現(xiàn)場井 口壓力低于欠平衡作業(yè)工程師設定井口壓力時本系統(tǒng)會自動啟動高壓泥漿 泵1進行灌漿，數(shù)據(jù)采集控制器7實時將監(jiān)控流量計3、液位計4、泵沖感 應器5、壓力傳感器6傳來的數(shù)據(jù)進行計算，并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(jié)閥10開啟度最大，當0《(A-B)/A承。/?！?0。/。時T 型三通電動調節(jié)閥IO在最大開啟度與關閉之間按比例連續(xù)變化，從而通過 T型三通電動調節(jié)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(wěn)定在設定值范圍內。在高壓泥漿泵1向井內灌入泥槳時 系統(tǒng)會實時監(jiān)測泵出口壓力， 一旦超過安全值，則通過安全閥9實現(xiàn)泄壓， 保證系統(tǒng)安全。
權利要求1、一種欠平衡鉆井自動壓力補償系統(tǒng)，包括灌漿單元、監(jiān)測單元和控制單元，其特征在于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)、存放泥漿并供灌漿單元泥漿循環(huán)使用的泥漿儲罐(2)及調節(jié)分流泥漿的三通調節(jié)閥；所述監(jiān)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(jiān)測所述泥漿罐泥漿液位的液位計(4)、監(jiān)測所述高壓泥漿泵(1)工作狀況的泵沖感應器(5)及用于監(jiān)測井口壓力的壓力傳感器(6)；所述控制單元包括數(shù)據(jù)采集控制器(7)和向所述數(shù)據(jù)采集控制器(7)發(fā)出控制命令的現(xiàn)場工控機(8)，所述流量計(3)、液位計(4)、泵沖感應器(5)及壓力傳感器(6)所采集的信號均輸送至所述數(shù)據(jù)采集控制器(7)，并經過數(shù)據(jù)采集控制器(7)處理后發(fā)送調節(jié)指令至所述三通調節(jié)閥使來自高壓泥漿泵(1)的泥漿分流至泥漿儲罐(2)。
2、 根據(jù)權利要求1所述的欠平衡鉆井自動壓力補償系統(tǒng)，其特征在 于所述灌漿單元中還設有安全閥(9)，安全閥(9)設于高壓泥漿泵(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(jù)權利要求1或2所述的欠平衡鉆井自動壓力補償系統(tǒng)，其特征 在于所述三通調節(jié)閥為T型三通電動調節(jié)閥(10)。
專利摘要本實用新型公開了一種欠平衡鉆井自動壓力補償系統(tǒng)，包括灌漿單元、監(jiān)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、存放泥漿并供灌漿單元泥漿循環(huán)使用的泥漿儲罐及調節(jié)分流泥漿的三通調節(jié)閥；所述監(jiān)測單元包括計量所述高壓泥漿泵灌入泥漿量的流量計、監(jiān)測所述泥漿罐泥漿液位的液位計、監(jiān)測所述高壓泥漿泵工作狀況的泵沖感應器及用于監(jiān)測井口壓力的壓力傳感器；所述控制單元包括數(shù)據(jù)采集控制器和向所述數(shù)據(jù)采集控制器發(fā)出控制命令的現(xiàn)場工控機，本實用新型在維持設定的井口壓力情況下，實現(xiàn)了自動控壓灌漿并計量校核的目的。
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(yōu)先權日2009年3月12日
發(fā)明者慶 劉, 貴 唐, 玻 楊, 登 潘, 肖新宇, 肖潤德 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司