專利名稱：一種油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油氣田鉆井井筒壓力控制領(lǐng)域，用于井筒壓力控制監(jiān)測所有工程和設(shè)備參數(shù)，并進(jìn)行井筒壓力控制設(shè)備的控制，具體地說涉及一種油氣井鉆井壓力控制大系統(tǒng)的監(jiān)測與控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來隨著對(duì)石油天然氣勘探開發(fā)力度的加大，各種復(fù)雜地區(qū)鉆井日益增多，應(yīng)用常規(guī)過平衡壓力控制技術(shù)已經(jīng)不能很好地滿足目前復(fù)雜地區(qū)、窄密度窗口安全鉆井、含 H2S氣層鉆進(jìn)、高密度泥漿漏失引起的縮徑卡鉆和井控風(fēng)險(xiǎn)等生產(chǎn)要求，因?yàn)槠渚讐毫刂浦饕蕾囉趥鹘y(tǒng)方式，即控制鉆井液性能、泵沖等鉆井參數(shù)的調(diào)節(jié)，井底壓力控制精度極低，并且井底壓力波動(dòng)比大，完全不能避免由于地層對(duì)壓力敏感造成的井漏、噴漏同存等工程難題，從而延長鉆井周期，增加鉆井成本，不利于油氣田的經(jīng)濟(jì)開發(fā)。為了解決類似問題，近年來提出的控壓鉆井技術(shù)是鉆井過程中進(jìn)行壓力控制的一種較新的方法，可以精細(xì)控制井筒環(huán)空壓力剖面，其主要是通過相應(yīng)裝備系統(tǒng)實(shí)時(shí)精確調(diào)節(jié)井口回壓以達(dá)到控制井底壓力的目的，國外經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展了相應(yīng)的精細(xì)壓力控制系統(tǒng)。目前精細(xì)壓力控制鉆井系統(tǒng)主要包括井下隨鉆環(huán)空壓力監(jiān)測系統(tǒng)(PWD)、地面自動(dòng)壓力控制系統(tǒng)(回壓泵、自動(dòng)節(jié)流管匯、流量計(jì)、壓力傳感器、PLC、電液控制機(jī)構(gòu)、數(shù)控房等)組成，其地面自動(dòng)壓力控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念基本都是基于集中控制模式，應(yīng)用數(shù)據(jù)監(jiān)測控制中心對(duì)控壓鉆井地面壓力控制執(zhí)行裝備(節(jié)流管匯和回壓泵)進(jìn)行集中控制。目前的精細(xì)壓力控制系統(tǒng)的監(jiān)測與控制子系統(tǒng)存在如下問題1、現(xiàn)有控壓鉆井監(jiān)測與控制系統(tǒng)所需要的工程數(shù)據(jù)(如，泵入流量、立壓、井深等其他工藝參數(shù))獲取有兩種方式，一是來自井場設(shè)備上重新安裝的傳感器，這會(huì)導(dǎo)致井場傳感器重復(fù)安裝，而井場有綜合錄井系統(tǒng)，或者鉆機(jī)本身有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，因此，根本沒有必要重復(fù)浪費(fèi)安裝；二是手動(dòng)輸入所需要的關(guān)鍵工程參數(shù)，如井深等，這不能達(dá)到實(shí)時(shí)性的目的，因此通過水力學(xué)計(jì)算的井口控制壓力不精確，且要求人員不定時(shí)的輸入數(shù)據(jù)，勞動(dòng)強(qiáng)度大，且可能人為誤操作輸入錯(cuò)誤數(shù)據(jù)導(dǎo)致控制套壓的指令錯(cuò)誤而導(dǎo)致鉆井事故；2、若地面壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)的上位機(jī)、傳輸數(shù)據(jù)線或通信出問題，地面壓力執(zhí)行設(shè)備(回壓補(bǔ)償、自動(dòng)節(jié)流管匯)將失去自動(dòng)控制信號(hào)，不能進(jìn)行自動(dòng)控制，可能造成控制失效，增加井控和設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)；3、地面壓力自動(dòng)控制系統(tǒng)不能拆分為獨(dú)立單元進(jìn)行現(xiàn)場應(yīng)用，必須整套設(shè)備上井場，包括回壓補(bǔ)償、自動(dòng)節(jié)流管匯、數(shù)控房等，這對(duì)井場大小有選擇性，限制了其應(yīng)用范圍， 且有數(shù)控房增加了成本。

實(shí)用新型內(nèi)容為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，本實(shí)用
3新型可以實(shí)時(shí)共享井場的所有工程數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)，解決了由于現(xiàn)場數(shù)控房和控制設(shè)備之間通信可能的中斷不能進(jìn)行自動(dòng)控制的問題，同時(shí)還降低了設(shè)備制造、運(yùn)輸和保養(yǎng)成本，也降低控壓鉆井系統(tǒng)的井場選擇性。本實(shí)用新型是通過采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括上位工控監(jiān)測機(jī)構(gòu)、自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元，其中所述的上位工控監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和通信接口，工控機(jī)分別與井場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、井下隨鉆環(huán)空壓力監(jiān)測系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備連接在一起組建成工業(yè)局域網(wǎng)，工控機(jī)的監(jiān)控端口通過通信接口分別與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元連接；所述的自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元包括節(jié)流系統(tǒng)用傳感器、流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制裝置和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器，節(jié)流系統(tǒng)傳感器、流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制裝置由數(shù)據(jù)線連接至本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器；所述的回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元包括補(bǔ)償系統(tǒng)用傳感器、流量計(jì)、泵啟?？刂茩C(jī)構(gòu)、 動(dòng)力單元啟?？刂茩C(jī)構(gòu)和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器，傳感器、流量計(jì)、泵啟?？刂茩C(jī)構(gòu)、動(dòng)力單元啟停控制機(jī)構(gòu)由數(shù)據(jù)線連接至本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器。所述的節(jié)流系統(tǒng)用傳感器至少包括壓力傳感器、溫度傳感器和閥位傳感器，壓力傳感器裝在節(jié)流管匯進(jìn)口端與節(jié)流閥前后端，流量計(jì)安裝于節(jié)流管匯出口端，閥位傳感器安裝于節(jié)流閥上。所述的補(bǔ)償系統(tǒng)用傳感器至少包括壓力傳感器和泵沖傳感器，壓力傳感器安裝在高壓泥漿泵的出口處，泵沖傳感器安裝于高壓泥漿泵上，流量計(jì)安裝于高壓泥漿泵的入口處。所述的井場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括綜合錄井系統(tǒng)和鉆機(jī)本身自帶的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)。所述節(jié)流系統(tǒng)用傳感器中，壓力傳感器的個(gè)數(shù)為1-10個(gè)，閥位傳感器的個(gè)數(shù)為 1-4 個(gè)。工控機(jī)與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元的通信連接方式應(yīng)用 TCP/IP、OPC或MODBUS通信協(xié)議中的任意一種。所述工控機(jī)與綜合錄井系統(tǒng)的通信方式兼容，通信連接方式包括TCP/IP、OPC或 MODBUS通信協(xié)議。所述工控機(jī)與隨鉆環(huán)空壓力監(jiān)測系統(tǒng)的通信方式兼容，通信連接方式包括TCP/ IP、OPC或MODBUS通信協(xié)議。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果表現(xiàn)在1、本實(shí)用新型中，工控機(jī)分別與井場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、井下隨鉆環(huán)空壓力監(jiān)測系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備連接在一起組建成工業(yè)局域網(wǎng)，這樣就可以實(shí)時(shí)共享已有采集系統(tǒng)采集的工程參數(shù)，避免了再井場重復(fù)安裝傳感器造成浪費(fèi)，并為工況判斷、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警和壓力控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并能共享PWD系統(tǒng)工控機(jī)軟件中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；工控機(jī)的監(jiān)控端口通過通信接口分別與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元連接，這樣可以避免自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元的眾多的數(shù)據(jù)連接線都直接連接到上位工控
4機(jī)，也使自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元分別可以作為一個(gè)獨(dú)立單元應(yīng)用。2、本實(shí)用新型中，所采用的自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元都可以分別作為一個(gè)獨(dú)立的單元進(jìn)行本地自動(dòng)與手動(dòng)控制，并能實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備控制參數(shù)，可以與上位工控機(jī)連接形成遠(yuǎn)程自動(dòng)控制模式，達(dá)到上位工控機(jī)集中控制的目的。3、本實(shí)用新型通過上述技術(shù)方案，可以實(shí)時(shí)共享井場的所有工程數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)，解決了控壓鉆井系統(tǒng)和井場綜合錄井系統(tǒng)或者鉆機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、PWD系統(tǒng)不兼容、不能共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的問題，為控壓鉆井系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)決策基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。4、本實(shí)用新型中，實(shí)行獨(dú)立模塊化監(jiān)測控制策略，自動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)與回壓補(bǔ)償系統(tǒng)均各自作為一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，有獨(dú)立的監(jiān)測控制單元，便于數(shù)據(jù)采集與控制，實(shí)行分層監(jiān)測與控制，可靠性高，解決了由于現(xiàn)場數(shù)控房和控制設(shè)備之間通信可能的中斷不能進(jìn)行自動(dòng)控制的問題，大大降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)和勞動(dòng)強(qiáng)度；5、本實(shí)用新型中，采用獨(dú)立模塊分層監(jiān)測控制邏輯結(jié)構(gòu)，減少了數(shù)控房這個(gè)裝備， 只需要上位工控計(jì)算機(jī)，大大降低了設(shè)備制造、運(yùn)輸和保養(yǎng)成本，也降低控壓鉆井系統(tǒng)的井場選擇性。6、本實(shí)用新型中，根據(jù)所有實(shí)時(shí)工程參數(shù)和設(shè)備參數(shù)，可以判斷是否節(jié)流閥被堵、 節(jié)流閥及節(jié)流管匯刺漏損壞、是否微溢漏情況發(fā)生，以及控制機(jī)構(gòu)損壞等，也可以判定回壓補(bǔ)償系統(tǒng)是否超出安全壓力需要過壓保護(hù)、設(shè)備是否完好；上位機(jī)和本地監(jiān)控單元可以判斷和預(yù)警各種復(fù)雜、設(shè)備是否完好，通信是否暢通等。7、本實(shí)用新型中具有報(bào)警功能，能根據(jù)實(shí)時(shí)工程參數(shù)和設(shè)備參數(shù)作出工藝和裝備故障預(yù)警和報(bào)警，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高了鉆.井安全性；8、本實(shí)用新型，還可以把所有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)遠(yuǎn)傳至基地決策中心，為后方基地提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，后方基地可以根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)為現(xiàn)場作業(yè)提供技術(shù)支撐。

下面將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，其中圖1為本實(shí)用新型邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖2為自動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)的監(jiān)測與控制邏輯結(jié)構(gòu)圖；圖3為回壓補(bǔ)償系統(tǒng)的監(jiān)測與控制邏輯結(jié)構(gòu)圖。圖中標(biāo)記1、遠(yuǎn)程基地，2、現(xiàn)場上位工控機(jī)及上位機(jī)控制模塊，3、井場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，4、PWD 系統(tǒng)，5、自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元，6、回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元，7、工控機(jī)，8、壓力、閥位、流量傳感器，9、節(jié)流閥調(diào)節(jié)執(zhí)行控制機(jī)構(gòu)，10、本地人機(jī)交互界面手柄、按鈕，11、壓力、液位、流量和溫度傳感器，12、回壓泵、灌注泵啟?？刂茩C(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1本實(shí)用新型提供了一種油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括上位工控監(jiān)測機(jī)構(gòu)、自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元，其中所述的上位工控監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和通信接口，工控機(jī)分別與井場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、井下隨鉆環(huán)空壓力監(jiān)測系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備連接在一起組建成工業(yè)局域網(wǎng)，工控機(jī)的監(jiān)控端口通過通信接口分別與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元連接；所述的自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元包括節(jié)流系統(tǒng)用傳感器、流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制裝置和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器，節(jié)流系統(tǒng)傳感器、流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制裝置由數(shù)據(jù)線連接至本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器；所述的回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元包括補(bǔ)償系統(tǒng)用傳感器、流量計(jì)、泵啟?？刂茩C(jī)構(gòu)、動(dòng)力單元啟停控制機(jī)構(gòu)和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器，傳感器、流量計(jì)、泵啟停控制機(jī)構(gòu)、動(dòng)力單元啟?？刂茩C(jī)構(gòu)由數(shù)據(jù)線連接至本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器。本實(shí)用新型，可以實(shí)時(shí)共享井場的所有工程數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)，解決了控壓鉆井系統(tǒng)和井場綜合錄井系統(tǒng)或者鉆機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、PWD系統(tǒng)不兼容、不能共享實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的問題，為控壓鉆井系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)決策基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1)、提供了上位機(jī)監(jiān)控軟硬件接口和自動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)、回壓補(bǔ)償系統(tǒng)軟硬件接口，通信方式應(yīng)用TCP/IP、OPC、MODBUS等通信協(xié)議任意一種，可擴(kuò)展性強(qiáng)；2)、提供了和國內(nèi)綜合錄井系統(tǒng)軟件外發(fā)數(shù)據(jù)格式兼容的接收數(shù)據(jù)上位機(jī)軟件模塊，其通信方式與綜合錄井系統(tǒng)軟件規(guī)定的通信方式兼容，包括TCP/IP、OPC、MODBUS等通信協(xié)議；3)、提供了和隨鉆壓力監(jiān)測系統(tǒng)(PWD)軟件外發(fā)數(shù)據(jù)格式兼容的數(shù)據(jù)接收上位機(jī)軟件模塊，其通信方式與PWD系統(tǒng)軟件規(guī)定的通信方式兼容，包括TCP/IP、0PC、M0DBUS及其他網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。實(shí)施例2本實(shí)用新型的最佳實(shí)施方式是本實(shí)用新型包括如下組成和結(jié)構(gòu)1、上位工控機(jī)采集端口通過網(wǎng)絡(luò)通信接口與綜合錄井系統(tǒng)(或者鉆機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))局域網(wǎng)、PWD系統(tǒng)地面解碼軟件工控機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接組建局域網(wǎng)，工控機(jī)監(jiān)控端口通過網(wǎng)絡(luò)通信接口分別與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元連接；2、自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元的壓力傳感器、流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制裝置由數(shù)據(jù)線連接至本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器；1至10個(gè)壓力傳感器裝在節(jié)流管匯進(jìn)口端與節(jié)流閥前后端，流量計(jì)安裝于節(jié)流管匯出口端，1至4個(gè)閥位傳感器安裝于節(jié)流閥。3、回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元壓力傳感器、泵沖傳感器、流量計(jì)、泵啟?？刂茩C(jī)構(gòu)、動(dòng)力單元啟?？刂茩C(jī)構(gòu)由數(shù)據(jù)線連接至本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器；壓力傳感器安裝在高壓泥漿泵出口，泵沖傳感器安裝于高壓泥漿泵上，流量計(jì)安裝于高壓泥漿泵的入口近端靠近泵位置。本實(shí)用新型的工作原理及監(jiān)測與控制邏輯策略是上位工控機(jī)決策分析模塊接收到所有現(xiàn)場的工程和設(shè)備參數(shù)后，計(jì)算分析和決策井口控制套壓值和回壓泵開停動(dòng)作指令，并下達(dá)套壓值控制指令和開?；貕貉a(bǔ)償系統(tǒng)動(dòng)作指令(1)在系統(tǒng)開始進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測與控制前，人工錄入相關(guān)井筒、鉆具組合、鉆井液性能、地層預(yù)測壓力系數(shù)、設(shè)計(jì)目標(biāo)控制井底壓力或設(shè)計(jì)目標(biāo)當(dāng)量鉆井液密度、其它相關(guān)不實(shí)時(shí)變更的參數(shù)到上位機(jī)決策分析模塊并保存至工控機(jī)數(shù)據(jù)庫。
6[0051](2)在自動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)與回壓補(bǔ)償系統(tǒng)的監(jiān)控單元的人機(jī)交互界面或者手柄、 按鈕設(shè)置控制模式為遠(yuǎn)程自動(dòng)控制模式。(3)當(dāng)系統(tǒng)開始進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測與控制時(shí)，上位工控機(jī)決策分析模塊實(shí)時(shí)獲取所有現(xiàn)場PWD和綜合錄井系統(tǒng)(或者鉆機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))以及自動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)、回壓補(bǔ)償系統(tǒng)上傳的工程和設(shè)備參數(shù)；根據(jù)綜合錄井?dāng)?shù)據(jù)和設(shè)備參數(shù)綜合判斷現(xiàn)場工況，利用實(shí)時(shí)PWD 監(jiān)測的井筒壓力及歷史數(shù)據(jù)校核計(jì)算模型參數(shù)，并實(shí)時(shí)計(jì)算井筒壓力剖面，計(jì)算實(shí)時(shí)控制套壓，并下達(dá)套壓值值指令；若監(jiān)測井筒進(jìn)口流量持續(xù)下降并結(jié)合工況判定停止循環(huán)，則下達(dá)回壓補(bǔ)償系統(tǒng)開始指令，若判定正常循環(huán)，則下達(dá)回壓補(bǔ)償系統(tǒng)停止指令。若發(fā)現(xiàn)進(jìn)口流量不變，出口流量持續(xù)下降，則發(fā)出井漏報(bào)警；若發(fā)現(xiàn)進(jìn)口流量不變，出口流量持續(xù)上漲，則發(fā)出井涌報(bào)警；所發(fā)現(xiàn)其他參數(shù)不變而扭矩不斷增高，則發(fā)出卡鉆預(yù)警；若其它參數(shù)不變， 而泵壓下降，則發(fā)出鉆具刺漏提示；若其它參數(shù)不變，某些參數(shù)持續(xù)變化，就發(fā)出相應(yīng)預(yù)警提示。(4)當(dāng)實(shí)時(shí)套壓指令發(fā)送至自動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)，自動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)接收到套壓控制指令后，自動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)的控制器根據(jù)得到套壓指令和實(shí)時(shí)采集的節(jié)流管匯上的關(guān)鍵數(shù)據(jù)(套壓和出口流量等)，由自動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)的控制器獨(dú)自運(yùn)算和決策是否進(jìn)行閥位調(diào)節(jié)，其運(yùn)算算法為工業(yè)自動(dòng)控制的模型預(yù)測控制算法，并完成上位機(jī)下達(dá)的指令，并實(shí)時(shí)上傳監(jiān)測到的所有數(shù)據(jù)到上位機(jī)；(5)當(dāng)回壓泵得到開停動(dòng)作指令后，由回壓泵的控制器根據(jù)檢測到的關(guān)鍵數(shù)據(jù)決策設(shè)備的開停動(dòng)作，并完成上位機(jī)指令和實(shí)時(shí)上傳所有數(shù)據(jù)到上位機(jī)。當(dāng)現(xiàn)場需求不需要全過程的非常精確的井底壓力控制而需要上位控制機(jī)控制時(shí)， 或者上位機(jī)通信出現(xiàn)問題時(shí)候，自動(dòng)節(jié)流控制系統(tǒng)與回壓補(bǔ)償系統(tǒng)均各自作為一個(gè)獨(dú)立的控制系統(tǒng)，有獨(dú)立的監(jiān)測控制單元，則可以進(jìn)行本地的自動(dòng)控制或者本地手動(dòng)控制。
權(quán)利要求1.一種油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括上位工控監(jiān)測機(jī)構(gòu)、自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元，其中所述的上位工控監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和通信接口，工控機(jī)分別與井場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、井下隨鉆環(huán)空壓力監(jiān)測系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備連接在一起組建成工業(yè)局域網(wǎng)，工控機(jī)的監(jiān)控端口通過通信接口分別與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元連接；所述的自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元包括節(jié)流系統(tǒng)用傳感器、流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制裝置和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器，節(jié)流系統(tǒng)傳感器、流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制裝置由數(shù)據(jù)線連接至本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器；所述的回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元包括補(bǔ)償系統(tǒng)用傳感器、流量計(jì)、泵啟停控制機(jī)構(gòu)、動(dòng)力單元啟停控制機(jī)構(gòu)和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器，傳感器、流量計(jì)、泵啟?？刂茩C(jī)構(gòu)、動(dòng)力單元啟停控制機(jī)構(gòu)由數(shù)據(jù)線連接至本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的節(jié)流系統(tǒng)用傳感器至少包括壓力傳感器、溫度傳感器和閥位傳感器，壓力傳感器裝在節(jié)流管匯進(jìn)口端與節(jié)流閥前后端，流量計(jì)安裝于節(jié)流管匯出口端，閥位傳感器安裝于節(jié)流閥上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的補(bǔ)償系統(tǒng)用傳感器至少包括壓力傳感器和泵沖傳感器，壓力傳感器安裝在高壓泥漿泵的出口處， 泵沖傳感器安裝于高壓泥漿泵上，流量計(jì)安裝于高壓泥漿泵的入口處。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述的井場數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括綜合錄井系統(tǒng)和鉆機(jī)本身自帶的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述節(jié)流系統(tǒng)用傳感器中，壓力傳感器的個(gè)數(shù)為1-10個(gè)，閥位傳感器的個(gè)數(shù)為1-4個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于工控機(jī)與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元的通信連接方式應(yīng)用TCP/IP、0PC或MODBUS通信協(xié)議中的任意一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述工控機(jī)與綜合錄井系統(tǒng)的通信方式兼容，通信連接方式包括TCP/IP、OPC或MODBUS通信協(xié)議。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述工控機(jī)與隨鉆環(huán)空壓力監(jiān)測系統(tǒng)的通信方式兼容，通信連接方式包括TCP/IP、OPC或MODBUS通信協(xié)議。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種油氣井控壓鉆井監(jiān)控系統(tǒng)，涉及油氣田鉆井井筒壓力控制領(lǐng)域，包括上位工控監(jiān)測機(jī)構(gòu)、自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元和回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元，上位工控監(jiān)測機(jī)構(gòu)包括工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和通信接口，自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控單元包括節(jié)流系統(tǒng)用傳感器、流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制裝置和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器，回壓補(bǔ)償系統(tǒng)監(jiān)控單元包括補(bǔ)償系統(tǒng)用傳感器、流量計(jì)、泵啟?？刂茩C(jī)構(gòu)、動(dòng)力單元啟?？刂茩C(jī)構(gòu)和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器。本實(shí)用新型可以實(shí)時(shí)共享井場的所有工程數(shù)據(jù)和設(shè)備數(shù)據(jù)，解決了由于現(xiàn)場數(shù)控房和控制設(shè)備之間通信可能的中斷不能進(jìn)行自動(dòng)控制的問題，同時(shí)還降低了設(shè)備制造、運(yùn)輸和保養(yǎng)成本，也降低控壓鉆井系統(tǒng)的井場選擇性。
文檔編號(hào)E21B21/08GK202250028SQ20112035773
公開日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者唐國軍, 唐貴, 孫海芳, 左星, 李枝林, 肖一士, 董斌, 薛秋來 申請(qǐng)人:中國石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司