CN101135236A - 集中监控的节流和压井装置 - Google Patents

Abstract

一种集中监控的节流和压井装置，用于石油天然气钻井过程中管汇的集中控制，属于石油钻井装备制造技术领域，本发明包括压井和节流机构、控制机构、液压管线和信号传输线，在节流和压井机构的阀门上设置流量计，阀位传感器和压力传感器，由控制机构实现程序化自动控制，提供了一种在井口节流放喷时可集中监控的节流和压井装置，克服了现有技术在紧急情况下难以快速控制井口压力的安全要求，本发明采用检测控制器控制节流压井机构上各手自一体平板阀的开关动作，可以实现多个终端直观显示、独立远程操作控制的目的，本装置中还有备用的手动闸阀，需要时可操作备用手动阀，实现对节流压井管汇装置的控制。

Description

集中监控的节流和压井装置

技术领域：一种集中监控的节流和压井装置，用于石油天然气钻井过程中井口节流和压井机构的集中控制，属于石油钻井装备制造技术领域。

背景技术：在石油天然气勘探开发钻井过程中，井内溢流、井涌、井喷的发生具有突发性，一旦失控，造成的损失相当大，节流和压井机构是控制溢流、井涌、井喷的主要设备之一，在钻井过程中为了实施对井下的压力控制，做到有控制的安全钻井，以便在井下发生溢流、井涌、井喷的情况下，可通过有序的开关节流压井机构上不同的阀门，形成合理的流体通道，使井下的高压流体从不同的放喷管线有控制的安全排放，所以目前使用的节流和压井机构上都设置有多条放喷管路，具有钻井液流程回路多、闸门多的特点，目前的装置上除节流阀可用液压远程控制操作外，其余闸阀均为手动平板阀，其主要缺点有两个方面：一是由于闸门多，各手动平板阀的开关费时、费力，难以达到在发现井涌、溢流或出现井喷的紧急情况下五分钟以内控制井口压力的安全要求，尤其是当井场出现有硫化氢等有毒有害气体时，操作人员如果不能及时进入现场操作节流和压井机构，就更有可能发生由于开关阀门不及时，导致不能及时控制井口，造成井喷失控的恶性后果，还可能发生人员伤亡事件；二是管汇中钻井液流经回路不直观，流经节流机构的高压流体的流动状态、闸门的开关状态、管汇装置对钻井液等流体的放喷流向等都需要人工现场判断，手动平板阀的开关需多人操作，在发现井涌、溢流或出现井喷的紧急情况下，现场工作的秩序容易错乱，操作工人在高度紧张状态下相互之间的配合难度大，往往不能正确、快速开关好管汇上各手动平板阀和手动节流阀，延长控制时间，甚至造成流体的流向错误，加之操作完后又要求操作人员迅速撤离，流体错误的流向不容易被发现，因此有可能造成井喷失控。

发明内容：本发明的目的是针对现有技术的缺点，采用手自一体阀门，集中控制每个阀门开关的可程序化自动控制技术，设计了一种在井口节流放喷时对钻井液等流体的流量、压力和流向可自动监测和控制的集中监控的节流和压井装置。

本发明是这样实现的：本发明将节流和压井装置中的阀门设计为液动和手自一体平板阀，对管路上的电磁阀实施集中控制；本发明包括压井机构、节流机构、控制机构、液压管线、信号传输线；压井机构包括三个手自一体平板阀、两个单流阀；在压井机构的出口通道上设置有一个手自一体平板阀，两个入口通道上分别设置手自一体平板阀，并且分别串联一个单流阀，在压井机构连接井口装置一侧的连接管上串联有一个手自一体平板阀和一个手动平板阀；节流机构分为两翼通道和中路通道，在前端五通两翼通道上分别依次设置手动平板阀、手自一体平板阀、手自一体节流阀、手自一体平板阀、流量计、后端四通和手自一体平板阀，最后通向回收池等，在中路通道上通过前端四通分别依次连接有手动平板阀、手自一体平板阀、流量计、后端四通和手自一体平板阀，然后通向排放池等，节流机构连接井口装置一侧的连接管上串联有一个液动平板阀和一个手动平板阀；控制机构包括液压站、电磁阀组和检测控制器，控制机构通过液压管线与压井机构和节流机构上的手自一体平板阀和手自一体节流阀连接；为了掌握每个阀门的开关状况和管汇中流体的压力，在每一个手自一体平板阀和手自一体节流阀上设置有阀位传感器，在节流机构每个出口四通之前的管汇上设置有流量计、压力传感器，阀位传感器、流量计和压力传感器由信号传输线与检测控制器连接；实施压井施工时，关闭连接节流机构一端的液动平板阀，打开压井机构上的手自一体平板阀，通过压井车，或者灌注泵向井内注液实施压井作业；需要实施放喷节流时，关闭压井机构一端全部手自一体平板阀，打开节流机构连接井口装置的液动平板阀，根据流量的大小，先使用节流机构上两翼中的一翼通道实施节流施工作业，另一翼作为备用节流通道，打开使用一翼的全部手动平板阀和手自一体平板阀，根据需要调整节流阀的开度，使节流后的高压流体有序的流向放喷池；当井内压力可以直接放喷时，关闭节流机构的两翼通道，打开中间通道，使井下的流体通过中间通道直接排向放喷池，设置的阀位传感器、压力传感器和流量计，可以实现阀门的状况和流量，压力等数据在控制器上的显示，可以通过检测控制器发出指令，发出的指令通过与手自一体平板阀相应的电磁阀，接通液压站与手自一体平板阀的液压油路，实现在实施压井或者节流施工中对不同阀门的控制，当检测控制器出现故障时，可由操作人员在液压站上或在手自一体平板阀上直接进行手动操作控制；系统中还设计了备用手动闸阀，当手自一体平板阀工作失效时，操作手动平板阀，实现对节流压井机构装置的控制。

本发明的有益效果是：采用集中控制液压站的电磁阀，使液压油流向节流和压井机构装置上各手自一体平板阀，控制开关的动作，在节流和压井机构的放喷管路上设置液体流量和压力监测点，在各手自一体平板阀上设置阀板位置传感器，通过集中监控，对管汇中各手自一体平板阀的开关状态、管汇中流体的流量、压力和流向等技术参数的监测，实现对节流压井机构装置的多个终端同样直观显示、分别独立远程操作控制的目的，当集中控制器出现故障时，可由操作人员在液压站上或在手自一体平板阀上对节流压井机构直接进行手动操作控制，管汇系统中还设计了备用手动闸阀，当手自一体平板阀工作失效时，可操作备用手动平板阀，实现对节流压井机构装置的控制。

附图说明：

图1是本发明的流程布置示意图。

具体实施方式：下面结合附图给出本发明的实施例，本发明包括压井机构2、节流机构12、控制机构25、液压管线、信号传输线；压井机构2和节流机构12分别连接在井口装置6的两侧；压井机构2包括三个手自一体平板阀1、4和32，两个单流阀3和31；在压井机构2的出口通道上设置有一个手自一体平板阀1，入口通道上设置手自一体平板阀4和32，并且串联单流阀3和31，在压井机构2连接井口装置6一侧的连接管上串联有一个手自一体平板阀5和一个手动平板阀30；基于轮换使用和节流的目的，节流机构12分为两翼通道和中路通道，在节流机构12前端五通的两翼通道上分别依次设置手动平板阀7和27、手自一体平板阀9和18、手自一体节流阀8和26、手自一体平板阀10和19、流量计11和20、后端四通和手自一体平板阀13和21，最后由管线通向回收池、液气分离器等，在节流机构12中路通道上通过前端四通分别依次连接有手动平板阀14、手自一体平板阀15、流量计16、后端四通和手自一体平板阀17，然后由管线通向排放池等；在节流机构12连接井口装置6一侧的连接管上串联有一个液动平板阀28和一个手动平板阀29；控制机构25包括液压站23、电磁阀组22和检测控制器24，控制机构25通过液压管线与压井机构2和节流机构12上的手自一体平板阀和手自一体节流阀连接；为了掌握压井机构不2和节流机构12上每个阀门的开关状况和管汇中流体的压力，在每一个手自一体平板阀和手自一体节流阀上设置有阀位传感器，在节流机构每个出口四通之前的管汇上设置有流量计16、压力传感器，阀位传感器、流量计16和压力传感器由信号传输线与检测控制器24连接；在钻井过程中，当井口出现溢流、井涌、井喷等异常情况，需要实施压井施工时，根据需要排量的大小，将压井车或者灌注泵连接在压井机构2的一个入口或者三个入口，关闭井口装置6连接节流机构12一端的液动平板阀28，打开压井机构2上的一路或者三路手自一体平板阀1、32和4，打开连接压井机构2与井口装置6之间的手自一体平板阀5，通过压井车或灌注泵向井内注液实施压井作业，直至完成压井作业；当井内出现异常高压，需要实施放喷节流时，关闭连接井口装置6与压井机构2之间的手自一体平板阀5，打开连接井口装置6与节流机构12之间的液动平板阀28，根据流量的大小，一般先使用节流机构12上两翼中的一翼，作为实施节流施工作业的通道，另一翼作为备用节流通道；现在以先使用右路节流通道为例进行流程叙述：关闭左路节流通道的手自一体平板阀18、19、21，半开手自一体节流阀26，关闭中间通道的手自一体平板阀15和17，打开右路通道上的手自一体平板阀9、10、13和手自一体节流阀8，然后根据需要节流量的大小调整手自一体节流阀8的开度，使节流后的高压流体有控制地流向放喷池；在正常钻井和压井或者节流过程中，机构上手动平板阀为常开状态；由于在通道上设置有由电缆与控制机构25相连接的阀位传感器、压力传感器和流量计16，所以控制机构25的检测控制器24可以直观显示出每个阀门的开关状态、流体的压力和流量以及管汇通道和流体的流向；控制机构25的液压站23上设置有电磁阀组22，电磁阀组22通过液压管路与压井机构2和节流机构12的各手自一体平板阀连接，检测控制器24通过电缆信号传输线与液压站23和电磁阀组22并联连接，实现操作指令和状态情况远程直观显示；在施工过程中，如果控制机构25的检测控制器24出现故障时，可由操作人员在控制机构25的液压站23上直接操作电磁阀组22进行控制，也可以直接在手自一体平板阀上操作开关控制，同样，当节流机构12的右路通道发生故障时，可以打开左路通道实施节流施工，关闭右路有故障的通道，以便更换损坏的部件。

Claims (3)

1.一种集中监控的节流和压井装置，包括压井、节流机构和检测控制机构，其特征在于：

a、在压井机构的出口通道上设置有一个手自一体平板阀，入口通道上设置手自一体平板阀，并且串联单流阀，在压井机构连接井口装置一侧的连接管上串联有一个手自一体平板阀和一个手动平板阀；

b、在节流机构前端五通的两翼通道上分别依次设置手动平板阀、手自一体平板阀、手自一体节流阀、手自一体平板阀、流量计、后端四通和手自一体平板阀，中路通道上通过前端五通分别依次连接手动平板阀、手自一体平板阀、流量计、后端四通和手自一体平板阀，在节流机构连接井口装置一侧的连接管上串联有一个液动平板阀和一个手动平板阀；

c、控制机构包括液压站、电磁阀组和检测控制器，控制机构通过液压管线与压井机构和节流机构上的手自一体平板阀和手自一体节流阀连接。

2.根据权利要求1所述的集中监控的节流和压井装置，其特征在于：在每一个手自一体平板阀和手自一体节流阀上都设置有阀位传感器，在节流机构每个出口四通之前的管汇上设置有流量计、压力传感器，阀位传感器、流量计和压力传感器由信号传输线与检测控制器连接。

3.根据权利要求1所述的集中监控的节流和压井装置，其特征在于：所述手自一体平板阀和手自一体节流阀是由齿轮构成阀板开关机构的直角式侧面旋转开关手自一体阀。