CN116122754A - 一种旋转控制头用溢流监测系统及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转控制头用溢流监测系统及监测方法，监测系统包括：入口超声波流量计、泵冲传感器、出口质量流量计、立管压力传感器、套管压力传感器、PLC、上位机和警报器组成；入口超声波流量计、泵冲传感器、出口质量流量计、立管压力传感器、套管压力传感器、与PLC模块连接，PLC模块与上位机连接，上位机与报警器连接。本发明提供的旋转控制头用溢流监测系统可在钻井液通过旋转控制头从防溢管返出的工况下能够准确的发现并预测钻井液的溢流和漏失，提高钻井效率，降低井控风险。
Description
技术领域
本发明涉及石油天然气钻完井生产技术领域，更具体的说是涉及一种旋转控制头用溢流监测系统及监测方法。
背景技术
在石油天然气钻完井生产过程中，溢流或漏失是直接影响钻井效率和井控风险的最大因素，处理不好就是造成安全事故、人员伤害的罪魁祸首。
针对上述问题，现有技术中不乏有相关的监测设备，但是针对在钻井液通过旋转控制头从防溢管返出的工况下对出入口流量进行及时的、准确的测量和预警的装置还比较匮乏，因此，如何提供一种旋转控制头用溢流监测系统对整个钻井过程提供安全保障是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种旋转控制头用溢流监测系统，能够准确的发现在钻井液通过旋转控制头从防溢管返出的工况下溢流和漏失，为安全、快速地钻完井作业提供安全保障。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种旋转控制头用溢流监测系统，包括：超声波流量计、泵冲传感器、出口质量流量计、立管压力传感器、套管压力传感器、PLC模块、上位机和报警器；
所述超声波流量计、所述泵冲传感器、所述出口质量流量计、所述立管压力传感器和所述套管压力传感器分别与所述PLC模块电连接，所述PLC模块与所述上位机电连接，所述上位机与所述报警器电连接。
优选的，所述超声波流量计设置于钻井液入口管线处。
优选的，所述出口质量流量计设置于钻井液返出管线出口处。
优选的，所述泵冲传感器设置于泥浆泵的注塞轴上方。
优选的，所述立管压力传感器设置于立管压力缓冲器或预留油壬或管压力表处。
优选的，所述套管压力传感器设置于截流管汇的压力表处。
优选的，所述报警器上具有显示器。
本发明还提供了如上技术方案所述的旋转控制头用溢流监测系统的监测方法，包括以下步骤：
超声波流量计采集到入口流量信息发送到PLC端；
质量流量计采集出口流量、流速、密度、温度发送到PLC模块；
泵冲传感器采集泵冲数和缸套尺寸信息发送到PLC模块；
立管压力传感器采集立管压力参数发送到PLC模块；
套管压力传感器采集套管压力参数发送到PLC模块；
PLC模块基于泵冲数、缸套尺寸计算入口流量，将计算得到的入口流量和超声波流量计采集的入口流量以及质量流量计采集到的出口流量、出口流速、出口密度、出口温度、立管压力传感器采集的立管压力、套管压力传感器采集的套管压力发送至所述上位机，所述上位机依据预输入预警参数和报警参数判断是否预示或已经发生溢流或漏失，生成报警信息发送至报警器，报警器依据报警信息进行报警。
优选的，报警器显示入口流量、出口流量、出口密度、出口流速、出口温度、立管压力、套管压力、预报警参数、报警参数。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种旋转控制头用溢流监测系统，具有如下有益效果：当出口流量大于入口流量一定程度时，或者大于出口流量一定时间时则说明发生了溢流，当出口流量小于入口流量一定程度时，或者小于出口流量一定时间时则说明发生了漏失，当密度、流速、温度，立管压力、套管压力发生较大突变时则预示着可能发生了溢流或者漏失。该系统结构简单且可实现精准监测。
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，下面将对实施例或现有技术描述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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一种旋转控制头用溢流监测系统的示意图。
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。
如附图1所示，一种旋转控制头用溢流监测系统，包括：超声波流量计、泵冲传感器、出口质量流量计、立管压力传感器、套管压力传感器、PLC模块、上位机和报警器；
所述超声波流量计、所述泵冲传感器、所述出口质量流量计、所述立管压力传感器和所述套管压力传感器分别与所述PLC模块电连接，所述PLC模块与所述上位机电连接，所述上位机与所述报警器电连接；
其中，超声波流量计设置于钻井液入口管线处，采集到入口流量信息发送到PLC端；
出口质量流量计设置于钻井液返出管线出口处，采集出口流量、流速、密度、温度发送到PLC模块；
泵冲传感器设置于泥浆泵的注塞轴上方，采集泵冲数和缸套尺寸信息发送到PLC模块；
立管压力传感器设置于立管压力缓冲器或预留油壬或管压力表处，采集立管压力参数发送到PLC模块；
套管压力传感器设置于截流管汇的压力表处，采集套管压力参数发送到PLC模块；
报警器上具有显示器；
PLC模块基于泵冲数、缸套尺寸计算入口流量，将计算得到的入口流量和超声波流量计采集的入口流量以及质量流量计采集到的出口流量、出口流速、出口密度、出口温度、立管压力传感器采集的立管压力、套管压力传感器采集的套管压力发送至所述上位机，上位机依据预输入预警参数和报警参数判断是否预示或已经发生溢流或漏失，生成报警信息发送至报警器，报警器依据报警信息进行报警。报警器上显示入口流量、出口流量、出口密度、出口流速、出口温度、立管压力、套管压力、预报警参数、报警参数。
上位机内装有溢流监测软件，软件可自动读取PLC所采集到的各种数据，再根据输入的预警参数经行比对运算输出报警结果。当上位机软件图形曲线显示流量和密度程上升趋势而入口流量曲线不变时，则说明可能发生溢流，这时值班人员可根据软件提醒进行确认是否发生溢流，当出口流量大于入口流量一定的时间或者一定的量时，则说明确实发生了溢流；当上位机软件图形曲线显示流量和密度程上下降趋势而入口流量曲线不变时，则说明可能发生漏失，这时值班人员可根据软件提醒进行确认是否发生漏失，当出口流量小于入口流量一定时间时或者一定的量时，则说明确实发生了漏失。当立管压力、套管压力，流速、密度发生突变时，预示着很有可能发生溢流或者漏失。
在具体实现时，可以将入口流量、出口流量、出口密度、出口温度、立管压力、套管压力、以及报警参数实施共享，在司钻房、井队办公司等地方通过有线或者无线网络方式共享报警信息，不仅可以在钻井液从防溢管返出的工况下对现场的工况进行溢流或漏失预警，还可以帮助辅助值班人员对溢流或漏失的预判。可以对钻井过程中的溢流或漏失进行实时的、准确的监视和报警，降低了井控风险从而提高钻井效率、节约了成本。
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。对于实施例公开的装置而言，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。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种旋转控制头用溢流监测系统，其特征在于，包括：超声波流量计、泵冲传感器、出口质量流量计、立管压力传感器、套管压力传感器、PLC模块、上位机和报警器；
所述超声波流量计、所述泵冲传感器、所述出口质量流量计、所述立管压力传感器和所述套管压力传感器分别与所述PLC模块电连接，所述PLC模块与所述上位机电连接，所述上位机与所述报警器电连接。
2.根据权利要求1所述的一种旋转控制头用溢流监测系统，其特征在于，所述超声波流量计设置于钻井液入口管线处。
3.根据权利要求1所述的一种旋转控制头用溢流监测系统，其特征在于，所述出口质量流量计设置于钻井液返出管线出口处。
4.根据权利要求1所述的一种旋转控制头用溢流监测系统，其特征在于，所述泵冲传感器设置于泥浆泵的注塞轴上方。
5.根据权利要求1所述的一种旋转控制头用溢流监测系统，其特征在于，所述立管压力传感器设置于立管压力缓冲器或预留油壬或管压力表处。
6.根据权利要求1所述的一种旋转控制头用溢流监测系统，其特征在于，所述套管压力传感器设置于截流管汇的压力表处。
7.根据权利要求1所述的一种旋转控制头用溢流监测系统，其特征在于，所述报警器上具有显示器。
8.一种权利要求1-7任一项所述的旋转控制头用溢流监测系统的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
超声波流量计采集到入口流量信息发送到PLC端；
质量流量计采集出口流量、流速、密度、温度发送到PLC模块；
泵冲传感器采集泵冲数和缸套尺寸信息发送到PLC模块；
立管压力传感器采集立管压力参数发送到PLC模块；
套管压力传感器采集套管压力参数发送到PLC模块；
PLC模块基于泵冲数、缸套尺寸计算入口流量，将计算得到的入口流量和超声波流量计采集的入口流量以及质量流量计采集到的出口流量、出口流速、出口密度、出口温度、立管压力传感器采集的立管压力、套管压力传感器采集的套管压力发送至所述上位机，所述上位机依据预输入预警参数和报警参数判断是否预示或已经发生溢流或漏失，生成报警信息发送至报警器，报警器依据报警信息进行报警。
9.根据权利要求8所述的一种旋转控制头用溢流监测系统的监测方法，其特征在于，报警器显示入口流量、出口流量、出口密度、出口流速、出口温度、立管压力、套管压力、预报警参数、报警参数。
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