CN110454141B - 一种钻井激动压力控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻井激动压力控制装置，包括悬重传感器、压力继电器、钻柱长度传感器、控制器、钻柱驱动装置、声光报警器。悬重传感器监测的大钩负荷通过传压管线传递给压力继电器，压力继电器将液压信号转换成电信号输送到控制器，同时钻柱长度传感器也将采集的数据发送至控制器，控制器将悬重传感器采集的数据与当下钻柱长度在井内的重量比较，确定由于激动压力造成的悬重下降值是否在井漏允许的范围之内，若激动压力值接近导致井漏的值，控制器将减慢下钻速度的指令传递到钻柱驱动装置，钻柱驱动装置作用绞车的刹车装置减缓下钻速度，从而减小激动压力，避免井漏，同时声光报警器提醒操作人员。
Description
技术领域
本发明涉及钻井技术领域，具体涉及一种钻井激动压力控制装置。
背景技术
钻井工程技术被广泛用于地质普查、勘探钻井、水文地质钻井、水井或工程地质钻井、地热钻井、石油钻井、煤田钻井、矿田钻井等领域。由于地质、工程等因素的影响，钻井过程中井漏的情况经常发生。
其中，钻柱下行速度过快造成激动压力，激动压力是诱发井漏复杂的主要因素之一。
目前，防止激动压力导致井漏的手段是靠操作者人为控制下放速度，不仅加重了劳动强度，而且可靠性差，精度难以把控，易发生井漏事故，缺少一种全自动预防由激动压力导致井漏的装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻井激动压力控制装置，全程实现自动化，用以解决钻柱下行速度过快，激动压力过大引起的井漏问题。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种钻井激动压力控制装置，其特征在于：包括悬重传感器、钻柱长度传感器、控制器、钻柱驱动装置；
所述悬重传感器设置在钻柱的一端，所述钻柱的另一端深入到钻井内部，所述悬重传感器与控制器连接，所述悬重传感器用于测量所述钻柱在钻井过程中受到的拉力，获得钻柱拉力值，并将所述钻柱拉力值发送至所述控制器；
所述钻柱长度传感器设置在绞车滚筒轴上,用于获取所述钻井内的钻柱的长度，获得钻柱工作长度值，所述钻柱长度传感器与所述控制器连接，用于将所述钻柱工作长度值发送至所述控制器；
所述钻柱驱动装置与所述钻柱固定连接，所述钻柱驱动装置用于控制所述钻柱的下行速度；
所述钻柱驱动装置与所述控制器连接，所述控制器根据所述钻柱拉力值和钻柱工作长度值控制所述钻柱驱动装置控制所述钻柱下沉的速度。
优选的，所述钻柱驱动装置具体包括：伺服驱动和绞车刹车设备；
所述伺服驱动分别与所述控制器和所述绞车刹车设备连接，所述控制器控制所述伺服驱动带动所述绞车刹车设备刹车的速度；
所述绞车刹车设备与所述钻柱连接，所述绞车刹车设备用于带动所述钻柱在钻井过程中减速。
优选的，所述伺服驱动为电液伺服系统或电气伺服系统中的任意一者。
优选的，所述控制装置还包括压力继电器；
所述压力继电器分别与所述悬重传感器和所述控制器连接，所述悬重传感器将所述钻柱拉力值发送至所述压力继电器；
所述压力继电器将所述钻柱拉力值转化为电信号，获得钻柱拉力信号，并将所述钻柱拉力信号发送至所述控制器3。
优选的，所述控制器具体包括：
钻柱工作重力计算模块，用于根据所述钻柱工作长度值计算工作状态下的所述钻柱的重力，获得钻柱工作重力值；
激动压力值计算模块分别与所述钻柱工作重力计算模块和所述所述悬重传感器连接，将所述钻柱工作重力值与所述钻柱拉力值求差值获得所述钻柱下行产生的激动压力值；
控制模块分别与所述激动压力值计算模块和所述钻柱驱动装置连接，所述控制模块判断所述激动压力值是否在井漏允许的范围内，如果是，所述钻柱驱动装置不执行操作；否则，所述控制模块控制所述钻柱驱动装置减速。
优选的，所述控制装置还包括：声光报警装置，与所述控制模块连接，当所述激动压力值超出井漏允许的范围时，发出声光报警。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
第一，通过控制器的相关控制，提高了控制精度，能够有效的预防激动压力过大导致出现井漏的现象。
第二，全程实现自动化，用以解决钻柱下行速度过快，替代了人工监控，减轻了人员工作量，有效解决了人员监控的不及时、不精确的问题。为钻井工作的安全性提供了可靠的保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种钻井激动压力控制装置结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种钻井激动压力控制装置。为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
一种钻井激动压力控制装置，包括悬重传感器1、钻柱长度传感器4、控制器3、钻柱驱动装置5。
在钻井过程中，悬重传感器1设置在钻柱的一端，通过大钩相连，大钩负荷通过传压管线传递给压力继电器2，压力继电器2分别与所述悬重传感器1和所述控制器3连接。钻柱的另一端深入到钻井内部，进行钻井工作。悬重传感器1与控制器3通过电信号连接，用于测量所述钻柱在钻井过程中受到的拉力，获得钻柱拉力值，并将所述钻柱拉力值发送至所述控制器3。
钻柱长度传感器4设置在绞车滚筒轴上,用于获取钻井内的钻柱的长度，钻柱长度传感器4与控制器3通过电信号连接，用于将所述钻柱工作长度值发送至所述控制器3。
钻柱工作重力计算模块，用于根据钻柱工作长度值计算工作状态下的钻柱的重力，因为每根钻柱的质量相同，所以根据钻柱工作长度值获得钻柱工作重力值。激动压力值计算模块分别与钻柱工作重力计算模块和悬重传感器1连接，将钻柱工作重力值与钻柱拉力值求差值获得所述钻柱下行产生的激动压力值。产生引起井漏的激动压力值，是根据钻井处地层特性计算出来预先输入在控制器3内，作为井漏比较阈值用来与下钻过程中产生的实际激动压力值做比较，不同的井深对应不同的钻井压力值。控制模块分别与所述激动压力值计算模块和所述钻柱驱动装置5连接，所述控制模块判断所述激动压力值是否在井漏允许的范围内或者说是否达到井漏比较阈值，如果没有达到井漏比较阈值，钻柱驱动装置5不执行操作；否则，控制模块控制所述钻柱驱动装置5减速。
该装置减速的过程是通过钻柱驱动装置5完成。钻柱驱动装置5与控制器3连接，钻柱驱动装置5与钻柱固定连接，钻柱驱动装置5具体包括：伺服驱动绞车刹车设备，钻柱驱动装置5用于控制伺服驱动带动绞车刹车设备进行刹车从而控制钻柱的下行速度。同时与控制模块连接的声光报警装置6，发出声光报警。
伺服驱动为电液伺服系统或电气伺服系统中的任意一者。控制装置还包括压力继电器2；压力继电器2将所述钻柱拉力值转化为电信号，获得钻柱拉力信号，并将所述钻柱拉力信号发送至所述控制器3。
Claims (5)
1.一种钻井激动压力控制装置，其特征在于：包括悬重传感器、钻柱长度传感器、控制器、钻柱驱动装置；
所述悬重传感器设置在钻柱的一端，所述钻柱的另一端深入到钻井内部，所述悬重传感器与控制器连接，所述悬重传感器用于测量所述钻柱在钻井过程中受到的拉力，获得钻柱拉力值，并将所述钻柱拉力值发送至所述控制器；
所述钻柱长度传感器设置在绞车滚筒轴上,用于获取所述钻井内的钻柱的长度，获得钻柱工作长度值，所述钻柱长度传感器与所述控制器连接，用于将所述钻柱工作长度值发送至所述控制器；
所述钻柱驱动装置与所述钻柱固定连接，所述钻柱驱动装置用于控制所述钻柱的下行速度；
所述钻柱驱动装置与所述控制器连接，所述控制器根据所述钻柱拉力值和钻柱工作长度值控制所述钻柱驱动装置控制所述钻柱下沉的速度；
所述控制器具体包括：
钻柱工作重力计算模块，用于根据所述钻柱工作长度值计算工作状态下的所述钻柱的重力，获得钻柱工作重力值；
激动压力值计算模块分别与所述钻柱工作重力计算模块和所述悬重传感器连接，将所述钻柱工作重力值与所述钻柱拉力值求差值获得所述钻柱下行产生的激动压力值；
控制模块分别与所述激动压力值计算模块和所述钻柱驱动装置连接，所述控制模块判断所述激动压力值是否在井漏允许的范围内，如果是，所述钻柱驱动装置不执行操作；否则，所述控制模块控制所述钻柱驱动装置减速。
2.根据权利要求1所述的一种钻井激动压力控制装置，其特征在于，所述钻柱驱动装置具体包括：伺服驱动和绞车刹车设备；
所述伺服驱动分别与所述控制器和所述绞车刹车设备连接，所述控制器控制所述伺服驱动带动所述绞车刹车设备刹车的速度；
所述绞车刹车设备与所述钻柱连接，所述绞车刹车设备用于带动所述钻柱在钻井过程中减速。
3.根据权利要求2所述的一种钻井激动压力控制装置，其特征在于，所述伺服驱动为电液伺服系统或电气伺服系统中的任意一者。
4.根据权利要求1所述的一种钻井激动压力控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括压力继电器；
所述压力继电器分别与所述悬重传感器和所述控制器连接，所述悬重传感器将所述钻柱拉力值发送至所述压力继电器；
所述压力继电器将所述钻柱拉力值转化为电信号，获得钻柱拉力信号，并将所述钻柱拉力信号发送至所述控制器。
5.根据权利要求4所述的一种钻井激动压力控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：声光报警装置，与所述控制模块连接，当所述激动压力值超出井漏允许的范围时，发出声光报警。
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