CN108894748B - 一种固井装备用自动供灰装置及控制方法 - Google Patents

一种固井装备用自动供灰装置及控制方法 Download PDF

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    • B28C9/02—General arrangement or layout of plant for producing mixtures of clay or cement with other materials

Abstract

本发明提供了一种固井装备用自动供灰装置及控制方法。所述装置中的供灰气源用管线与一号远控阀、一号水泥灰罐和二号水泥灰罐相连通，一号水泥灰罐和二号水泥灰罐的底端用管线与四号远控阀和三号远控阀相连通，三号远控阀和四号远控阀用管线与固体流量计和恒压罐相连通，恒压罐用管线与二号远控阀相连通，二号远控阀的另一端用管线与水泥浆制备机构相连通。所述方法按如下步骤进行：1、参数设置及装置启动；2、装置运行及监测；3、装置运行的监控；4、装置关闭。所述装置由于增加了恒压罐和固体流量计设备，可实现可控的供灰系统自动倒罐功能，减少人工倒罐过程中因人为因素造成的影响，提高供灰系统可靠性。

Description

一种固井装备用自动供灰装置及控制方法
技术领域
本发明涉及到石油机械和修井与完井作业设备领域，尤其涉及到一种固井装备用自动供灰装置及控制方法。
背景技术
石油化工行业作为我国的支柱行业，其生产线长、涉及面广，并随着社会经济的增长而不断发展。固井作为油气井建井过程中重要的环节之一，是一个涉及面广、风险大、作业要求高、技术性很强的隐藏性井下作业工程。固井质量的好坏、直接影响到该井能否继续钻井、能否顺利生产、油气井寿命以及油气藏的采收率。固井装备作为高技术含量的石油装备，对油气高效开发影响巨大，精良的装备为油气田的固井施工提供了强有力的技术保障。
经过近年来的科研攻关和生产中解决现场实际问题的技术积累，我国在固井技术方面取得了长足进步，形成了不少先进、实用的固井特色技术，解决了各油田遇到的许多技术难题，基本满足了勘探开发的需求，主要体现在深井、超深井固井技术基本形成、复杂气井固井技术取得一定进展、固井质量进一步提高、水平井及特殊工艺固井技术逐步配套完善、固井水泥浆体系更加丰富、固井装备技术水平明显提高等方面。
虽然经过近半个世纪的发展，大部分固井技术不断完善和发展，但固井装备在自动化控制方面仍存在工程适应性不高、水泥浆制备精度难以控制等问题。通过研究分析发现，造成这些问题的主要原因就是目前制备水泥浆所用的水泥灰无法持续稳定的通过现有供灰系统向固井设备供应，灰罐通过人工判断是否倒罐，人为因素影响较大，造成自动配制的水泥浆质量无法得到保证。
目前常规供灰系统无法实现自动倒罐和稳定供灰的原因主要有以下三点：1、缺乏自动倒罐逻辑流程，自动倒罐步骤、定义不明晰；2、水泥灰罐无法测量是否有剩余水泥灰，自动倒罐的过程无判断依据；3、固井设备和水泥灰罐中间缺乏能够提供实现稳定供灰的过渡设备。
随着页岩气开发规模的逐渐扩大，这种人工倒罐、无法提供稳定的灰源供灰系统的局限性和不足日益明显，越发难以适应现场作业的要求；有必要提出一种可实现自动倒罐、为固井设备提供持续稳定水泥灰供应的自动倒罐系统，以满足日趋严苛的工程需求，助力页岩气高效、安全、优质开发。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种固井装备用自动供灰系统及控制方法，其目的在于实现固井施工过程中水泥灰罐自动倒罐，水泥灰持续稳定供应。
本发明的设计思想是在供灰系统中增加恒压罐和固体流量计，恒压罐可以实现水泥灰向水泥浆制备装置平稳输送的功能；供灰系统的倒罐判定依据为输灰管线中是否有水泥灰经过，固体流量计监测到输灰管线中没有水泥灰经过时，供灰系统进行倒罐流程，固体流量计还可以监测是否有水泥灰通过输灰管线。供灰系统可根据现场实际水泥灰罐配置情况增加水泥灰罐数量和相应的远控阀门，并增加相应管路和控制系统数据线。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种固井装备用自动供灰装置，包括：总控室、供灰气源、一号远控阀、一号水泥灰罐、二号水泥灰罐、恒压罐、二号远控阀、水泥浆制备机构、固体流量计、三号远控阀和四号远控阀，所述装置中的供灰气源用管线与一号远控阀相连通，一号远控阀的另一端用管线分别与一号水泥灰罐和二号水泥灰罐相连通，一号水泥灰罐的底端用管线与四号远控阀相连通，二号水泥灰罐的底端用管线与三号远控阀相连通，三号远控阀和四号远控阀用管线与固体流量计相连通，固体流量计的另一端用管线与恒压罐相连通，恒压罐用管线与二号远控阀相连通，二号远控阀的另一端用管线与水泥浆制备机构相连通。
所述装置中的总控室用数据线分别与供灰气源、一号远控阀、二号远控阀、三号远控阀、四号远控阀、固体流量计和水泥浆制备机构相连接。
一种固井装备用自动供灰的控制方法，所述方法按如下步骤进行：
1、参数设置及装置启动：在总控室的操作台上，分别将设定好的供灰气源、一号远控阀、恒压罐、二号远控阀、水泥浆制备机构、固体流量计三号远控阀和四号远控阀的工艺参数输入，参数输入后，总控室通过数据线给上述各部件输送指令，启动上述各部件工作；
2、装置运行及监测：水泥灰通过供灰气源从一号水泥灰罐或二号水泥灰罐中开始输送，一号水泥灰罐中的水泥灰通过四号远控阀，经固体流量计输入到恒压罐中，或者二号水泥灰罐中的水泥灰通过三号远控阀经固体流量计输入到恒压罐中，水泥灰经恒压罐稳压后，进入水泥浆制备机构中配置水泥浆，固体流量计用于监测是否有水泥灰经输灰管线输入到恒压罐中；
3、装置运行的监控：当固体流量计监测到没有水泥灰经过输灰管线进入恒压罐时，固体流量计将监测信号反馈给总控室中，总控室做出倒罐判定，开始倒罐流程，关闭正使用的一号水泥灰罐或二号水泥灰罐，以及与之对应的四号远控阀或三号远控阀，开启尚未使用的一号水泥灰罐或二号水泥灰罐，以及与之相对应的四号远控阀或三号远控阀，同时供灰气源、一号远控阀、二号远控阀和水泥浆制备机构，在此过程中保持开启状态，继续进行输灰作业；
4、装置关闭：当供灰作业结束后，总控室通过数据线发出指令，分别自动关闭供灰气源、一号远控阀、二号远控阀和水泥浆制备机构、固体流量计、三号远控阀和四号远控阀，此时装置停止工作，同时向一号水泥灰罐和二号水泥灰罐中加注水泥灰，以备下次操作时使用。
与现有技术相比，本发明的积极效果为：
1、所述装置由于增加了恒压罐和固体流量计设备，可为固井作业提供持续稳定的水泥灰供应，减少以往固井作业中因水泥灰供应波动、间断造成的水泥浆配制质量不高的问题；
2、所述装置可实现可控的供灰系统自动倒罐功能，减少人工倒罐过程中因人为因素造成的影响，提高供灰系统可靠性；
3、所述装置可与固井装备配合使用，提高目前固井作业自动化程度。
附图说明
图1、固井装备用自动供灰装置结构示意图。
图中：1、总控室，2、供灰气源，3、一号远控阀，4、一号水泥灰罐，5、二号水泥灰罐，6、恒压罐，7、二号远控阀，8、水泥浆制备机构，9、固体流量计，10、三号远控阀，11、四号远控阀，12、数据线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。
参见附图1，所述的自动供灰系统按下列步骤进行工作：
1、参数设置及装置启动：在总控室1的操作台上，分别将设定好的供灰气源2、一号远控阀3、恒压罐6、二号远控阀7、水泥浆制备机构8、固体流量计9三号远控阀10和四号远控阀11的工艺参数输入，参数输入后，总控室1通过数据线12给上述各部件输送指令，启动上述各部件工作；
2、装置运行及监测：水泥灰通过供灰气源2从一号水泥灰罐4或二号水泥灰罐5中开始输送，一号水泥灰罐4中的水泥灰通过四号远控阀11，经固体流量计9输入到恒压罐6中，或者二号水泥灰罐5中的水泥灰通过三号远控阀10经固体流量计9输入到恒压罐6中，水泥灰经恒压罐6稳压后，进入水泥浆制备机构8中配置水泥浆，固体流量计9用于监测是否有水泥灰经输灰管线输入到恒压罐6中；
3、装置运行的监控：当固体流量计9监测到没有水泥灰经过输灰管线进入恒压罐6时，固体流量计9将监测信号反馈给总控室1中，总控室1做出倒罐判定，开始倒罐流程，关闭正使用的一号水泥灰罐4或二号水泥灰罐5，以及与之对应的四号远控阀11或三号远控阀10，开启尚未使用的一号水泥灰罐4或二号水泥灰罐5，以及与之相对应的四号远控阀11或三号远控阀10，同时供灰气源2、一号远控阀3、二号远控阀7和水泥浆制备机构8，在此过程中保持开启状态，继续进行输灰作业；
4、装置关闭：当供灰作业结束后，总控室1通过数据线12发出指令，分别自动关闭供灰气源2、一号远控阀3、二号远控阀7和水泥浆制备机构8、固体流量计9、三号远控阀10和四号远控阀11，此时装置停止工作，同时向一号水泥灰罐4和二号水泥灰罐5中加注水泥灰，以备下次操作时使用。
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书（包括权利要求、摘要）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
以上所述仅是本发明的非限定实施方式，还可以衍生出大量的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思和不作出创造性劳动的前提下，还可以做出若干变形和改进的实施例，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种固井装备用自动供灰装置，包括：总控室（1）、供灰气源（2）、一号远控阀（3）、一号水泥灰罐（4）、二号水泥灰罐（5）、恒压罐（6）、二号远控阀（7）、水泥浆制备机构（8）、固体流量计（9）、三号远控阀（10）和四号远控阀（11），其特征在于：所述装置中的供灰气源（2）用管线与一号远控阀（3）相连通，一号远控阀（3）的另一端用管线分别与一号水泥灰罐（4）和二号水泥灰罐（5）相连通，一号水泥灰罐（4）的底端用管线与四号远控阀（11）相连通，二号水泥灰罐（5）的底端用管线与三号远控阀（10）相连通，三号远控阀（10）和四号远控阀（11）用管线与固体流量计（9）相连通，固体流量计（9）的另一端用管线与恒压罐（6）相连通，恒压罐（6）用管线与二号远控阀（7）相连通，二号远控阀（7）的另一端用管线与水泥浆制备机构（8）相连通。
2.根据权利要求1所述的一种固井装备用自动供灰装置，其特征在于：所述装置中的总控室（1）用数据线（12）分别与供灰气源（2）、一号远控阀（3）、二号远控阀（7）、三号远控阀（10）、四号远控阀（11）、固体流量计（9）和水泥浆制备机构（8）相连接。
3.一种固井装备用自动供灰的控制方法，其特征在于：所述方法按如下步骤进行：
（1）参数设置及装置启动：在总控室（1）的操作台上，分别将设定好的供灰气源（2）、一号远控阀（3）、恒压罐（6）、二号远控阀（7）、水泥浆制备机构（8）、固体流量计（9）三号远控阀（10）和四号远控阀（11）的工艺参数输入，参数输入后，总控室（1）通过数据线（12）给上述各部件输送指令，启动上述各部件工作；
（2）装置运行及监测：水泥灰通过供灰气源（2）从一号水泥灰罐（4）或二号水泥灰罐（5）中开始输送，一号水泥灰罐（4）中的水泥灰通过四号远控阀（11），经固体流量计（9）输入到恒压罐（6）中，或者二号水泥灰罐（5）中的水泥灰通过三号远控阀（10）经固体流量计（9）输入到恒压罐（6）中，水泥灰经恒压罐（6）稳压后，进入水泥浆制备机构（8）中配置水泥浆，固体流量计（9）用于监测是否有水泥灰经输灰管线输入到恒压罐（6）中；
（3）装置运行的监控：当固体流量计（9）监测到没有水泥灰经过输灰管线进入恒压罐（6）时，固体流量计（9）将监测信号反馈给总控室（1）中，总控室（1）做出倒罐判定，开始倒罐流程，关闭正使用的一号水泥灰罐（4）或二号水泥灰罐（5），以及与之对应的四号远控阀（11）或三号远控阀（10），开启尚未使用的一号水泥灰罐（4）或二号水泥灰罐（5），以及与之相对应的四号远控阀（11）或三号远控阀（10），同时供灰气源（2）、一号远控阀（3）、二号远控阀（7）和水泥浆制备机构（8），在此过程中保持开启状态，继续进行输灰作业；
（4）装置关闭：当供灰作业结束后，总控室（1）通过数据线（12）发出指令，分别自动关闭供灰气源（2）、一号远控阀（3）、二号远控阀（7）和水泥浆制备机构（8）、固体流量计（9）、三号远控阀（10）和四号远控阀（11），此时装置停止工作，同时向一号水泥灰罐（4）和二号水泥灰罐（5）中加注水泥灰，以备下次操作时使用。
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