CN111594146A - 一种钻井用液面监测预警系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钻井用液面监测预警系统，包括现场控制系统、液面监测系统、紧急切断系统和远程监控系统；现场控制系统与紧急切断系统、液面监测系统均电路连接，液面监测系统与紧急切断系统固定连接，紧急切断系统与高压管汇固定连接,高压管汇延伸进入井口，远程监控系统与液面监测系统通过通信模块连接；液面监测系统中的气泵抽取井筒内部的气体储存到储气罐中，无压控制阀或有压控制阀发射出的高压气体并经紧急切断系统进入高压管汇，高压气体产生声波脉冲，再通过接收器将声波信息通过控制电路将其转换为数据信息，控制电路、压力传感器与控制模块电连接；本发明在发现溢流或井漏、液面变化超过预设值时可以自动报警并关闭阀门。
Description
技术领域
本发明属于钻井工程技术领域，尤其涉及一种钻井用液面监测预警系统。
背景技术
在钻井施工过程中，当井下存在漏失时，由于不能及时堵漏，容易导致井下复杂，当井下钻井液亏空太多，容易导致溢流甚至井喷，存在井控风险。在煤层气井与油田开采井中，液面监测技术得到了大量的应用。该类型井的液面监测，大多通过人工制造声波，由仪器传感接收反射声波，再通过产生的声波计算液面深度，该仪器直接接在井口，且生产井一般工作压力低，甚至没有压力，对设备压力级别要求低。然而当前钻井过程中存在施工压力高、井控风险大的特点，现有液面监测仪器无法直接接在井口，一般接在压井管汇上；同时对设备的压力要求较高，因此对液面监测系统提出了更高的要求。
因此，基于这些问题，提供一种可实时监测井筒液面与压力，在发现溢流或井漏、液面变化超过预设值时可以自动报警并关闭阀门的钻井用液面监测预警系统，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可实时监测井筒液面与压力，在发现溢流或井漏、液面变化超过预设值时可以自动报警并关闭阀门的钻井用液面监测预警系统。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种钻井用液面监测预警系统，包括现场控制系统、液面监测系统、紧急切断系统和远程监控系统；所述现场控制系统与紧急切断系统、液面监测系统均电路连接，所述液面监测系统与紧急切断系统固定连接，紧急切断系统与高压管汇固定连接,所述高压管汇延伸进入井口，所述远程监控系统与液面监测系统通过通信模块连接；
所述现场控制系统包括声光报警器、现场显示屏、控制模块与参数设定模块，所述声光报警器、现场显示屏、参数设定模块均与所述控制模块电连接；
所述液面监测系统包括接收器、无压控制阀、有压控制阀、储气罐、气泵、控制电路、电源与压力传感器，所述气泵抽取井筒内部的气体，并对气体加压通过管路储存到储气罐中，无压控制阀与有压控制阀均与所述储气罐连接，所述无压控制阀或有压控制阀发射出的高压气体并经紧急切断系统进入高压管汇，高压气体产生声波脉冲，再通过接收器将声波信息通过控制电路将其转换为数据信息，所述控制电路与所述控制模块电连接，电源为控制电路供电，所述压力传感器经紧急切断系统检测高压管汇内气体压力，并与所述控制模块电连接；
所述紧急切断系统包括高压切断阀，所述控制模块控制所述高压切断阀的通断。
进一步的，所述液面监测系统发出的声波信号通过高压管汇传送到井口，声波信号通过井口进入井筒。
进一步的，所述液面监测系统与紧急切断系统通过高压法兰或油管扣连接，紧急切断系统与高压管汇通过高压法兰连接。
进一步的，所述远程监控系统与液面监测系统通过可通过GPS信号连接。
进一步的，所述无压控制阀、有压控制阀均为电磁阀，并与所述控制模块电连接。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明可以实时监测井筒内液面变化情况及压力大小，为判断井下状况提供参考，并可以自动识别并判断井下工况变化情况，并给现场技术人员预警；
2、本发明集成了液面监测系统、现场控制系统、紧急切断系统与远程监控系统的井筒液面、压力监测系统，该系统可实时监测井筒液面与压力，在发现溢流或井漏、液面变化超过预设值时可以自动报警并关闭阀门的系统。
附图说明
以下将结合附图和实施例来对本发明的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本发明范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。
图1为本发明实施例提供的钻井用液面监测预警系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的钻井用液面监测预警系统的液面监测系统的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的钻井用液面监测预警系统的电路连接结构示意图；
具体实施方式
首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本发明的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本发明形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本发明的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面就结合图1至图3来具体说明本发明。
实施例1
图1为本发明实施例提供的钻井用液面监测预警系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的钻井用液面监测预警系统的液面监测系统的结构示意图；图3为本发明实施例提供的钻井用液面监测预警系统的电路连接结构示意图；如图1～3所示，本实施例提供的一种钻井用液面监测预警系统，包括现场控制系统1、液面监测系统2、紧急切断系统3和远程监控系统4；所述现场控制系统1与紧急切断系统3、液面监测系统2均通过数据线电路连接，所述液面监测系统2与紧急切断系统3固定连接，紧急切断系统3与高压管汇5固定连接,所述高压管汇5延伸进入井口6，所述远程监控系统4与液面监测系统1通过通信模块连接；
所述现场控制系统1包括声光报警器7、现场显示屏8、控制模块9与参数设定模块10，所述声光报警器7、现场显示屏8、参数设定模块10均与所述控制模块9电连接；
所述液面监测系统2包括连接螺纹11、接收器12、无压控制阀13、有压控制阀14、储气罐15、气泵16、控制电路17、电源18、压力传感器19，其中连接螺纹11为油管扣形式或法兰形式，通过该结构将液面监测系统连接到紧急切断系统3上；所述气泵16通过内部连接管线、压井管汇抽取井筒内部的气体，并对气体加压通过管路储存到储气罐15中，无压控制阀13与有压控制阀14均与所述储气罐15连接，且无压控制阀13与有压控制阀14均与连接螺纹11连接，所述无压控制阀13或有压控制阀14发射出的高压气体并经紧急切断系统3进入高压管汇5，高压气体产生声波脉冲，再通过接收器12将声波信息接收，接收器12与控制电路17电连接，通过控制电路17将其转换为数据信息，所述控制电路17与所述控制模块9电连接，电源18为控制电路17供电，所述压力传感器19可安装在连接螺纹11内部，经紧急切断系统3可检测高压管汇5内气体压力，并与所述控制模块9电连接；
所述紧急切断系统3包括高压切断阀，所述控制模块9控制所述高压切断阀的通断。
具体的，所述液面监测系统2与紧急切断系统3通过高压法兰或油管扣连接，紧急切断系统3与高压管汇5通过高压法兰连接；所述远程监控系统4与液面监测系统1通过可通过GPS信号连接。
所述液面监测系统2发出的声波信号通过高压管汇5传送到井口6，声波信号通过井口6进入井筒；高压管汇5实时传递井筒压力，起到中间连接的作用；
无压控制阀13及有压控制阀14均为电磁阀，均与所述控制模块9电连接，其中，无压控制阀13在系统没有压力时控制气体声波的发射；有压控制阀14在系统有压力时控制气体声波的发射；具体的，当井筒内无压力时，无压控制阀13开启，储气罐15发出一定频率的气体声波信号；当井筒内有压力(0.5MPa≤压力≤10MPa)时，有压控制阀14开启，储气罐15发出一定频率的气体声波信号；
需要说明的是，本发明中的接收器12、控制电路17、压力传感器19、控制模块9等均采用现有产品，在此不再赘述，但由于上述原因，不会影响本领域技术人员的重复再现。
作为举例，在本实施例中，当需要对井筒液面进行监测时，可通过现场控制系统1上的现场显示屏8读取液面数据、观测井筒压力，当观测到井筒液面快速上升或下降，井筒压力快速升高时，连接螺纹11内部安装的压力传感器19监测到井筒内压力变化后，应该立即启动声光报警器7，并对现场工程师进行通知，为应对井筒复杂提前做好应对措施，当井筒压力超过紧急切断系统3的阈值时，关闭高压切断阀，系统停止作业；
此外，本系统可以完全实现自动测量监测，可通过控制模块9控制液面监测系统2定时向井筒发射声波信号，监测井筒液面变化，将全部数据通过GPS信号传输到远程监控系统4中，远程监控系统通过对液面数据及压力数据进行采集、计算、分析，将结果反馈到现场控制系统1的控制模块9中，现场控制系统1通过参数设定模块10对井深、压力进行阈值设定，接收到远程控制系统传输的液面、压力信息后，通过对该信息的预设阈值进行对比、分析，发出下一步指令：假若信号一切正常，信号数值在设定的阈值范围内，则继续进行下一次液面及压力监测；假若接收到的信号数值超出了设定的阈值范围，则：控制模块9给声光报警器7发出指令，进行声光报警，提醒现场工程师注意井筒工况，同时将测量数据反馈到远程监控系统4，使得现场工程师可以知道，继续进行液面监测；假若井筒液面继续升高，且井筒压力超过液面监测系统2的工作压力时，控制模块9发出切断指令，紧急切断系统3启动，切断液面监测系统2与井口6之间的测量通道，停止测量作业。
以上实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (5)
1.一种钻井用液面监测预警系统，其特征在于：包括现场控制系统、液面监测系统、紧急切断系统和远程监控系统；所述现场控制系统与紧急切断系统、液面监测系统均电路连接，所述液面监测系统与紧急切断系统固定连接，紧急切断系统与高压管汇固定连接,所述高压管汇延伸进入井口，所述远程监控系统与液面监测系统通过通信模块连接；
所述现场控制系统包括声光报警器、现场显示屏、控制模块与参数设定模块，所述声光报警器、现场显示屏、参数设定模块均与所述控制模块电连接；
所述液面监测系统包括接收器、无压控制阀、有压控制阀、储气罐、气泵、控制电路、电源与压力传感器，所述气泵抽取井筒内部的气体，并对气体加压通过管路储存到储气罐中，无压控制阀与有压控制阀均与所述储气罐连接，所述无压控制阀或有压控制阀发射出的高压气体并经紧急切断系统进入高压管汇，高压气体产生声波脉冲，再通过接收器将声波信息通过控制电路将其转换为数据信息，所述控制电路与所述控制模块电连接，电源为控制电路供电，所述压力传感器经紧急切断系统检测高压管汇内气体压力，并与所述控制模块电连接；
所述紧急切断系统包括高压切断阀，所述控制模块控制所述高压切断阀的通断。
2.根据权利要求1所述的一种钻井用液面监测预警系统，其特征在于：所述液面监测系统发出的声波信号通过高压管汇传送到井口，声波信号通过井口进入井筒。
3.根据权利要求1所述的一种钻井用液面监测预警系统，其特征在于：所述液面监测系统与紧急切断系统通过高压法兰或油管扣连接，紧急切断系统与高压管汇通过高压法兰连接。
4.根据权利要求1所述的一种钻井用液面监测预警系统，其特征在于：所述远程监控系统与液面监测系统通过可通过GPS信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种钻井用液面监测预警系统，其特征在于：所述无压控制阀、有压控制阀均为电磁阀，并与所述控制模块电连接。
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