CN106194028A - 一种气体钻井泄压方法 - Google Patents

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金松涛
张重庆
宋晓明
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Abstract

本发明公开了一种气体钻井泄压方法，包括以下步骤：a、监控步骤，通过监控系统对钻机进行实时监控，b、泄压步骤，是指通过阀门控制模块控制三组阀门对钻机进行泄压，所述三组阀门分别为机组泄压阀、供气阀和立管泄压阀，正常钻井过程中，阀门控制模块将机组泄压阀和立管泄压阀关闭，并且打开供气阀，让高压气体进入钻具进行打井作业；在卸扣接钻杆期间，首先打开立管泄压阀，当其开度超过50%时，同时开启机组泄压阀和关闭供气阀。本发明通过调整整个压缩机和增压机的高压网络，使其进入内循环，能够有效节省高压气体，达到节能目的，而且通过阀门控制模块对钻机进行泄压，能够有效降低人员安全风险。

Description

一种气体钻井泄压方法
技术领域
本发明涉及到气体钻井技术领域，尤其涉及一种气体钻井泄压方法。
背景技术
气体钻井是以空气或氮气为循环介质，用气体压缩机等设备作为增压装置，用旋转防喷器作为井口控制设备的一种欠平衡钻井工艺，用于石油、天然气钻井。其中对压缩空气或氮气的控制则是整个钻井过程中的关键。
气体钻井具有诸多优点，如：显著提高机械钻速，缩短钻井周期；井底清洗及冷却条件好，延长了钻头的使用寿命，节省了钻头用量；使用空气锤钻头，钻压小，转速低，扭矩小，防斜效果更加良好；可有效地避免井漏等井下复杂情况的发生，有利于环境保护。当然，气体钻井也存在一些不足，如：空气钻井是欠平衡钻井，因而当遇到地层出水、油气时便不能够平衡地层压力，要立即转换成钻井液钻井方式；所以在空气钻井时，也同样需要配置好压井泥浆，随时准备转换钻井方式。空气钻井每天的耗油量高，钻井成本高。
在以往气体钻井的操作控制中，主要是依靠人为手动操作机械阀门来控制高压气体。然而现场施工环境恶劣，施工技术参照单一，各辅助设备独立运行，无法及时响应实际工况变化，而且人员操作响应不及时，安全风险较高。
公开号为CN 103696733A，公开日为2014年04月02日的中国专利文献公开了一种用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置及其实现方法，其中，所述泄压阀装置包括一泄压阀体、由壬接头和螺杆；所述泄压阀体的一端与钻井不间断循环系统的不间断循环短接连接，所述由壬接头的一端固定在泄压阀体上，另一端与循环系统的侧管线连接，用于进行泄压；所述螺杆设计在泄压阀体内，且通过旋转螺杆可将中心阀盖顶开。
该专利文献公开的用于石油钻井不间断循环系统的泄压阀装置及其实现方法，当起卸钻杆卸扣时，能够将高压气、液排出，防止钻杆内圈压力气量过大给人和设备造成危害，但是，该系统最大的缺陷就是在起卸钻杆卸扣时，主要依靠人工操作高压装置来达到将高压气、液排出的作用，人员风险依然是存在的；其次，在起卸钻杆卸扣时，高压气体此时是没有实际作用的，对高压气体会造成一定的浪费。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种气体钻井泄压方法，本发明通过调整整个压缩机和增压机的高压网络，使其进入内循环，能够有效节省高压气体，达到节能目的，而且通过阀门控制模块对钻机进行泄压，能够有效降低人员安全风险。
本发明通过下述技术方案实现：
一种气体钻井泄压方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、监控步骤，通过监控系统对钻机进行实时监控，所述监控系统包括电连接的数据轮询解析模块、显示模块、辅助设备协同模块、远程指挥模块和监控中心；
b、泄压步骤，是指通过阀门控制模块控制三组阀门对钻机进行泄压，所述三组阀门分别为机组泄压阀、供气阀和立管泄压阀，正常钻井过程中，阀门控制模块将机组泄压阀和立管泄压阀关闭，并且打开供气阀，让高压气体进入钻具进行打井作业；在卸扣接钻杆期间，首先打开立管泄压阀，当其开度超过50%时，同时开启机组泄压阀和关闭供气阀。
所述步骤a中，数据轮询解析模块，用于将接收到的定向钻机数据、振动筛数据和泥浆泵数据转化成SCP协议，并向显示模块发送数据。
所述步骤a中，显示模块，用于将数据轮询解析模块获取到的设备运行数据作现场的实施呈现。
所述步骤a中，辅助设备协同模块，用于调整辅助设备的运行参数，实现闭环施工。
所述步骤a中，远程指挥模块，用于将现场施工数据和设备运行数据实时的传回至监控中心。
所述步骤b中，阀门控制模块，用于控制气体阀门实现自动泄压和供气。
所述步骤b中，在卸扣接钻杆期间，辅助设备协同模块根据实际施工情况来控制空压机和增压机的开关机和运行状态的调整。
所述闭环施工是指现场作业情况和设备运行数据通过远程指挥模块实时传输到监控中心，监控中心再通过远程指挥模块指导现场人员施工，调整设备运行状态。
所述监控中心包括用于存储远程指挥模块传来的现场施工数据和设备运行数据的中心服务器和用于实时查询中心服务器中现场施工数据和设备运行数据的终端，终端与中心服务器通过无线连接。
所述SCP协议是指“本地机器和远端机器之间”或者“远端机器和远端机器之间”传输文件过程的协议。
所述步骤a中，显示模块，用于对辅助设备协同模块、远程指挥模块的配置参数做数据呈现。
所述步骤a中，显示模块，用于对当前的定向钻机做三维立体的运行状态呈现。
使用时：
第一步：打开监控软件。
第二步：执行供气，开始进行钻井作业；此时，机组泄压阀关闭，供气阀打开，立管泄压阀关闭；同时实施监控管内压力；同时控制空压机、增压机、雾化泵、膜制氮等机组开始运行；并实时监控其状态。
第三步：执行泄压，在卸扣接钻杆期间，控制空压机、增压机处于内循环状态，打开立管泄压阀，打开机组泄压阀，关闭供气阀，开始卸扣接钻杆。
第四步：如遇紧急情况或施工特殊情况，可与监控中心的人员进行沟通，监控中心的人员根据现场传回的施工数据进行综合分析，指导现场改进施工进度及工艺。
本发明的有益效果主要表现在以下方面：
一、本发明，监控步骤，通过监控系统对钻机进行实时监控，所述监控系统包括电连接的数据轮询解析模块、显示模块、辅助设备协同模块、远程指挥模块和监控中心；泄压步骤，是指通过阀门控制模块控制三组阀门对钻机进行泄压，所述三组阀门分别为机组泄压阀、供气阀和立管泄压阀，正常钻井过程中，阀门控制模块将机组泄压阀和立管泄压阀关闭，并且打开供气阀，让高压气体进入钻具进行打井作业；在卸扣接钻杆期间，首先打开立管泄压阀，当其开度超过50%时，同时开启机组泄压阀和关闭供气阀，通过监控步骤和泄压步骤能够调整整个压缩机和增压机的高压网络，使其进入内循环，能够有效节省高压气体，达到节能目的，而且通过阀门控制模块对钻机进行泄压，能够有效降低人员安全风险；阀门控制模块根据不同施工工艺，对开关速度进行控制，能够满足实时作业的快速响应，规避钻井风险。
二、本发明，步骤a中，数据轮询解析模块，用于将接收到的定向钻机数据、振动筛数据和泥浆泵数据转化成SCP协议，并向显示模块发送数据；显示模块，用于将数据轮询解析模块获取到的设备运行数据作现场的实施呈现；辅助设备协同模块，用于调整辅助设备的运行参数，实现闭环施工；远程指挥模块，用于将现场施工数据和设备运行数据实时的传回至监控中心，整个监控系统能够实时监控现有施工设备运行参数，提供及时设备维修保养，保证设备运行良好。
三、本发明，步骤b中，阀门控制模块，用于控制气体阀门实现自动泄压和供气；在卸扣接钻杆期间，辅助设备协同模块根据实际施工情况来控制空压机和增压机的开关机和运行状态的调整，实现一体化管理各辅助设备运行，为当前施工情况提供各项保障，进而有效降低人员安全风险。
四、本发明，闭环施工是指现场作业情况和设备运行数据通过远程指挥模块实时传输到监控中心，监控中心再通过远程指挥模块指导现场人员施工，调整设备运行状态，能够更好的满足施工工艺，降低人员安全风险。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图中标记：1、数据轮询解析模块，2、显示模块，3、辅助设备协同模块，4、远程指挥模块，5、监控中心，6、阀门控制模块。
具体实施方式
实施例1
一种气体钻井泄压方法，包括以下步骤：
a、监控步骤，通过监控系统对钻机进行实时监控，所述监控系统包括电连接的数据轮询解析模块1、显示模块2、辅助设备协同模块3、远程指挥模块4和监控中心5；
b、泄压步骤，是指通过阀门控制模块6控制三组阀门对钻机进行泄压，所述三组阀门分别为机组泄压阀、供气阀和立管泄压阀，正常钻井过程中，阀门控制模块6将机组泄压阀和立管泄压阀关闭，并且打开供气阀，让高压气体进入钻具进行打井作业；在卸扣接钻杆期间，首先打开立管泄压阀，当其开度超过50%时，同时开启机组泄压阀和关闭供气阀。
监控步骤，通过监控系统对钻机进行实时监控，所述监控系统包括电连接的数据轮询解析模块、显示模块、辅助设备协同模块、远程指挥模块和监控中心；泄压步骤，是指通过阀门控制模块控制三组阀门对钻机进行泄压，所述三组阀门分别为机组泄压阀、供气阀和立管泄压阀，正常钻井过程中，阀门控制模块将机组泄压阀和立管泄压阀关闭，并且打开供气阀，让高压气体进入钻具进行打井作业；在卸扣接钻杆期间，首先打开立管泄压阀，当其开度超过50%时，同时开启机组泄压阀和关闭供气阀，通过监控步骤和泄压步骤能够调整整个压缩机和增压机的高压网络，使其进入内循环，能够有效节省高压气体，达到节能目的，而且通过阀门控制模块对钻机进行泄压，能够有效降低人员安全风险；阀门控制模块根据不同施工工艺，对开关速度进行控制，能够满足实时作业的快速响应，规避钻井风险。
使用时：
第一步：打开监控软件，现有技术的监控软件即可。
第二步：执行供气，开始进行钻井作业；此时，机组泄压阀关闭，供气阀打开，立管泄压阀关闭；同时实施监控管内压力；同时控制空压机、增压机、雾化泵、膜制氮等机组开始运行；并实时监控其状态。
第三步：执行泄压，在卸扣接钻杆期间，控制空压机、增压机处于内循环状态，打开立管泄压阀，打开机组泄压阀，关闭供气阀，开始卸扣接钻杆。
第四步：如遇紧急情况或施工特殊情况，可与监控中心的人员进行沟通，监控中心的人员根据现场传回的施工数据进行综合分析，指导现场改进施工进度及工艺。
实施例2
一种气体钻井泄压方法，包括以下步骤：
a、监控步骤，通过监控系统对钻机进行实时监控，所述监控系统包括电连接的数据轮询解析模块1、显示模块2、辅助设备协同模块3、远程指挥模块4和监控中心5；
b、泄压步骤，是指通过阀门控制模块6控制三组阀门对钻机进行泄压，所述三组阀门分别为机组泄压阀、供气阀和立管泄压阀，正常钻井过程中，阀门控制模块6将机组泄压阀和立管泄压阀关闭，并且打开供气阀，让高压气体进入钻具进行打井作业；在卸扣接钻杆期间，首先打开立管泄压阀，当其开度超过50%时，同时开启机组泄压阀和关闭供气阀。
所述步骤a中，数据轮询解析模块1，用于将接收到的定向钻机数据、振动筛数据和泥浆泵数据转化成SCP协议，并向显示模块2发送数据。
所述步骤a中，显示模块2，用于将数据轮询解析模块1获取到的设备运行数据作现场的实施呈现。
所述步骤a中，辅助设备协同模块3，用于调整辅助设备的运行参数，实现闭环施工。
所述步骤a中，远程指挥模块4，用于将现场施工数据和设备运行数据实时的传回至监控中心5。
步骤a中，数据轮询解析模块，用于将接收到的定向钻机数据、振动筛数据和泥浆泵数据转化成SCP协议，并向显示模块发送数据；显示模块，用于将数据轮询解析模块获取到的设备运行数据作现场的实施呈现；辅助设备协同模块，用于调整辅助设备的运行参数，实现闭环施工；远程指挥模块，用于将现场施工数据和设备运行数据实时的传回至监控中心，整个监控系统能够实时监控现有施工设备运行参数，提供及时设备维修保养，保证设备运行良好。
实施例3
一种气体钻井泄压方法，包括以下步骤：
a、监控步骤，通过监控系统对钻机进行实时监控，所述监控系统包括电连接的数据轮询解析模块1、显示模块2、辅助设备协同模块3、远程指挥模块4和监控中心5；
b、泄压步骤，是指通过阀门控制模块6控制三组阀门对钻机进行泄压，所述三组阀门分别为机组泄压阀、供气阀和立管泄压阀，正常钻井过程中，阀门控制模块6将机组泄压阀和立管泄压阀关闭，并且打开供气阀，让高压气体进入钻具进行打井作业；在卸扣接钻杆期间，首先打开立管泄压阀，当其开度超过50%时，同时开启机组泄压阀和关闭供气阀。
所述步骤a中，数据轮询解析模块1，用于将接收到的定向钻机数据、振动筛数据和泥浆泵数据转化成SCP协议，并向显示模块2发送数据。
所述步骤a中，显示模块2，用于将数据轮询解析模块1获取到的设备运行数据作现场的实施呈现。
所述步骤a中，辅助设备协同模块3，用于调整辅助设备的运行参数，实现闭环施工。
所述步骤a中，远程指挥模块4，用于将现场施工数据和设备运行数据实时的传回至监控中心5。
所述步骤b中，阀门控制模块6，用于控制气体阀门实现自动泄压和供气。
所述步骤b中，在卸扣接钻杆期间，辅助设备协同模块3根据实际施工情况来控制空压机和增压机的开关机和运行状态的调整。
步骤b中，阀门控制模块，用于控制气体阀门实现自动泄压和供气；在卸扣接钻杆期间，辅助设备协同模块根据实际施工情况来控制空压机和增压机的开关机和运行状态的调整，实现一体化管理各辅助设备运行，为当前施工情况提供各项保障，进而有效降低人员安全风险。
实施例4
一种气体钻井泄压方法，包括以下步骤：
a、监控步骤，通过监控系统对钻机进行实时监控，所述监控系统包括电连接的数据轮询解析模块1、显示模块2、辅助设备协同模块3、远程指挥模块4和监控中心5；
b、泄压步骤，是指通过阀门控制模块6控制三组阀门对钻机进行泄压，所述三组阀门分别为机组泄压阀、供气阀和立管泄压阀，正常钻井过程中，阀门控制模块6将机组泄压阀和立管泄压阀关闭，并且打开供气阀，让高压气体进入钻具进行打井作业；在卸扣接钻杆期间，首先打开立管泄压阀，当其开度超过50%时，同时开启机组泄压阀和关闭供气阀。
所述步骤a中，数据轮询解析模块1，用于将接收到的定向钻机数据、振动筛数据和泥浆泵数据转化成SCP协议，并向显示模块2发送数据。
所述步骤a中，显示模块2，用于将数据轮询解析模块1获取到的设备运行数据作现场的实施呈现。
所述步骤a中，辅助设备协同模块3，用于调整辅助设备的运行参数，实现闭环施工。
所述步骤a中，远程指挥模块4，用于将现场施工数据和设备运行数据实时的传回至监控中心5。
所述步骤b中，阀门控制模块6，用于控制气体阀门实现自动泄压和供气。
所述步骤b中，在卸扣接钻杆期间，辅助设备协同模块3根据实际施工情况来控制空压机和增压机的开关机和运行状态的调整。
所述闭环施工是指现场作业情况和设备运行数据通过远程指挥模块4实时传输到监控中心5，监控中心5再通过远程指挥模块4指导现场人员施工，调整设备运行状态。
所述监控中心5包括用于存储远程指挥模块4传来的现场施工数据和设备运行数据的中心服务器和用于实时查询中心服务器中现场施工数据和设备运行数据的终端，终端与中心服务器通过无线连接。
监控步骤，通过监控系统对钻机进行实时监控，所述监控系统包括电连接的数据轮询解析模块、显示模块、辅助设备协同模块、远程指挥模块和监控中心；泄压步骤，是指通过阀门控制模块控制三组阀门对钻机进行泄压，所述三组阀门分别为机组泄压阀、供气阀和立管泄压阀，正常钻井过程中，阀门控制模块将机组泄压阀和立管泄压阀关闭，并且打开供气阀，让高压气体进入钻具进行打井作业；在卸扣接钻杆期间，首先打开立管泄压阀，当其开度超过50%时，同时开启机组泄压阀和关闭供气阀，通过监控步骤和泄压步骤能够调整整个压缩机和增压机的高压网络，使其进入内循环，能够有效节省高压气体，达到节能目的，而且通过阀门控制模块对钻机进行泄压，能够有效降低人员安全风险；阀门控制模块根据不同施工工艺，对开关速度进行控制，能够满足实时作业的快速响应，规避钻井风险。闭环施工是指现场作业情况和设备运行数据通过远程指挥模块实时传输到监控中心，监控中心再通过远程指挥模块指导现场人员施工，调整设备运行状态，能够更好的满足施工工艺，降低人员安全风险。

Claims (9)

1.一种气体钻井泄压方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、监控步骤，通过监控系统对钻机进行实时监控，所述监控系统包括电连接的数据轮询解析模块（1）、显示模块（2）、辅助设备协同模块（3）、远程指挥模块（4）和监控中心（5）；
b、泄压步骤，是指通过阀门控制模块（6）控制三组阀门对钻机进行泄压，所述三组阀门分别为机组泄压阀、供气阀和立管泄压阀，正常钻井过程中，阀门控制模块（6）将机组泄压阀和立管泄压阀关闭，并且打开供气阀，让高压气体进入钻具进行打井作业；在卸扣接钻杆期间，首先打开立管泄压阀，当其开度超过50%时，同时开启机组泄压阀和关闭供气阀。
2.根据权利要求1所述的一种气体钻井泄压方法，其特征在于：所述步骤a中，数据轮询解析模块（1），用于将接收到的定向钻机数据、振动筛数据和泥浆泵数据转化成SCP协议，并向显示模块（2）发送数据。
3.根据权利要求1所述的一种气体钻井泄压方法，其特征在于：所述步骤a中，显示模块（2），用于将数据轮询解析模块（1）获取到的设备运行数据作现场的实施呈现。
4.根据权利要求1所述的一种气体钻井泄压方法，其特征在于：所述步骤a中，辅助设备协同模块（3），用于调整辅助设备的运行参数，实现闭环施工。
5.根据权利要求1所述的一种气体钻井泄压方法，其特征在于：所述步骤a中，远程指挥模块（4），用于将现场施工数据和设备运行数据实时的传回至监控中心（5）。
6.根据权利要求1所述的一种气体钻井泄压方法，其特征在于：所述步骤b中，阀门控制模块（6），用于控制气体阀门实现自动泄压和供气。
7.根据权利要求1所述的一种气体钻井泄压方法，其特征在于：所述步骤b中，在卸扣接钻杆期间，辅助设备协同模块（3）根据实际施工情况来控制空压机和增压机的开关机和运行状态的调整。
8.根据权利要求4所述的一种气体钻井泄压方法，其特征在于：所述闭环施工是指现场作业情况和设备运行数据通过远程指挥模块（4）实时传输到监控中心（5），监控中心（5）再通过远程指挥模块（4）指导现场人员施工，调整设备运行状态。
9.根据权利要求1所述的一种气体钻井泄压方法，其特征在于：所述监控中心（5）包括用于存储远程指挥模块（4）传来的现场施工数据和设备运行数据的中心服务器和用于实时查询中心服务器中现场施工数据和设备运行数据的终端，终端与中心服务器通过无线连接。
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