CN116624142A - 一种附带高温预警功能的节流压井设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种附带高温预警功能的节流压井设备，包括流量计、密度检测组件、数显压力仪表、温度传感器、调控装置、梯形储存罐、感应组件、补偿管道、保温管、压井管汇、节流管汇，温度传感器分别位于压井管汇入口处和节流管汇出口处，流量计、密度检测组件、数显压力仪表位于节流管汇出口处，感应组件装在储存罐口和补偿管道与压井管汇相连接，调控装置外接于整个设备。高温预警功能的检测方法包括：根据循环水入口的入口温度和循环水出口的出口温度的差值是否过大；根据获取到的循环水流量，进口压力和出口压力的数值；循环水入口和出口处密度计的数值，生成预警信号。能够对节流压井设备进行温度异常检测预警，提高设备运行时的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及节流压井设备技术领域，一种附带高温预警功能的节流压井设备。
背景技术
在石油钻井过程中地层流体一旦失去控制就可能发生溢流或井漏现象，溢流、井漏现象会使井下情况复杂，让钻井作业无法正常进行，严重时可能会破坏油层，甚至对钻井人员和油井的安全产生威胁。节流、压井管汇分别连接在防喷器两侧，压井管汇是油气井节流压井设备中的一个重要组成部分，它起到的作用是：当油气井不能通过钻柱进行正常循环时，可通过压井管汇向井中泵入压井液，达到控制井压的目的，从而达到控制油气井压力的目的。节流管汇是油气井节流压井设备中的另一个重要组成部分即具有节流功能的多根管道结构的组合体，在钻井过程中，在防喷器关闭的条件下，如果发生溢流，利用节流管汇中节流阀的开启和关闭，控制一定的套压来维持井底压力始终略大于地层压力，避免地层流体进一步流入井内。此外在实施关井时，可用节流管汇泄压以实现软关井。当井内压力升高到一定极限时，通过它来放喷以保护井口。
但是目前使用的节流压井设备在进行作业时，更多的是通过现场钻井人员的经验来判断是否发生溢流和井漏。这样的判断方式会对现场钻井人员的水平有极高的要求，并且根据经验来判断有一定的可能会做出错误的判断，导致油层、油井和钻井人员会有可能遇到突发的危险，为此我们提供了一种附带高温预警功能的节流压井设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种附带高温预警功能的节流压井设备，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种附带高温预警功能的节流压井设备，包括压井管汇、温度传感器、感应组件、节流管汇、调控装置，压井管汇出口、节流管汇进口插入油井口，温度传感器和压井管汇入口、节流管汇出口螺纹连接，感应组件和压井管汇四通固定连接，感应组件位于压井管汇进口连通处，调控装置和温度传感器电连接。
在进行压井作业时，压井液加压后从压井管汇入口泵入油井中，再由钻杆和井壁之间的环形空间返出，并通过节流管汇安全排出。在此过程中，压井管汇入口、节流管汇出口处的温度传感器通过电连接的调控装置实时传输温度数据，若压井液的入口温度和压井液的出口温度的差值过大则生成预警信号。感应组件要在操作人员处理预警信号后再进行工作。
进一步的，感应组件包括感应阀门、梯形储存罐、补偿管道，感应阀门和梯形储存罐连接，感应阀门位于梯形储存罐下侧，补偿管道和感应阀门固定连接，补偿管道位于感应阀门和压井管汇进口连通处内部。
梯形储存罐使压井液溶质易于流出，感应阀门上接梯形储存罐、下接补偿管道，方便压井液溶质从梯形储存罐进入补偿管道。补偿管道固定在压井管汇管道中间，这样做的目的是：在已经通入压井液时，从管道中部添加溶质可以快速被液体带走，不会在管道内壁发生晶体析出或挂壁的现象，防止管道堵塞。
进一步的，感应阀门包括磁铁、第一弹簧、第一电感线圈、电磁绝缘盖、第一铁芯、第一导轨、轴芯、阀座、阀芯，第一弹簧两端分别和磁铁、第一铁芯紧固连接，第一电感线圈和电磁绝缘盖紧固连接，电磁绝缘盖和阀体外壁的卡扣连接，第一铁芯和阀芯紧固连接，轴芯和第一导轨滑动连接，轴芯分别与阀芯和阀座紧固连接。
感应阀门根据通电的电流大小来控制阀门的开关幅度。第一电感线圈通电后可以使第一铁芯磁化，磁化后的第一铁芯和磁铁同极相斥，阀门处于全关状态；当电流强度逐渐减弱，第一铁芯磁化后的磁力也减弱，第一弹簧收缩带动第一铁芯向磁铁方向缓慢移动，因为第一铁芯和阀芯紧固连接，所以第一铁芯带动阀芯一起缓慢移动，与此同时因为阀芯和阀座通过轴芯紧固连接在一起且轴芯和第一导轨滑动连接，所以也带动阀座一起缓慢移动使阀门开启。
电磁绝缘外壳起到绝缘防护的作用，为了便于维修，采用了便于拆卸的安装方式，通过和阀体外壁的卡扣连接在一起。
进一步的，节流管汇包括数显压力仪表、流量计，数显压力仪表和节流管汇出口固定连接，数显压力仪表位于节流管汇出口的温度传感器一侧，流量计和节流管汇出口固定连接，流量计位于数显压力仪表一侧。
压井液在经由节流管汇流出时，先经过温度传感器测温，随后要经过数显压力仪表和流量计。如果生成预警信号，需要着重观察数显压力仪表和流量计的数据并与压井管汇入口处泵入的压井液的压力和用量做比较。若压力增大，同时压井液泵入量小于返出的液量，则发生溢流现象。若压力下降，同时压井液泵入量大于返出的液量，则发生井漏现象。
进一步的，节流管汇还包括密度检测组件、保温管，密度检测组件和节流管汇出口螺纹连接，密度检测组件位于流量计一侧，保温管和节流管汇出口处管道连通。
在发生溢流现象时，节流管汇出口处的密度小于压井管汇进口处的密度，通过密度检测组件得到具体数值，在此基础之上通过计算得到压井液的密度。在发生井漏现象时，通过密度检测组件得到具体数值，在此基础之上通过计算得到压井液的密度。
压井液密度的计算公式为：
ρ压＝ρe+ρ附加
式中，
ρ压——压井液密度，g/cm3；
ρe——地层压力当量密度，g/cm3；
ρ附加——密度附加值，g/cm3。
密度附加值ρ附加的取值范围为：油水井0.05～0.10g/cm3，气井0.07～0.15g/cm3。
考虑到存在室外温度寒冷的情况，保温管和节流管汇出口处管道连通。如果压井液温度过高可以流经保温管起到热能再利用的效果，节流压井设备正常运行时如果遇到寒冷天气可以从保温管的外接阀门口接入热水进行保温。
进一步的，密度检测组件包括圆形网、第二铁芯、第二导轨、电磁绝缘外壳、第二电感线圈、第二弹簧、电流感应元件、显示表、滑块、定位销，圆形网和第二铁芯伸缩连接，第二铁芯位于圆形网上侧，第二铁芯和第二导轨滑动连接，圆形网和滑块滑动连接，第二弹簧分别与第二铁芯和电磁绝缘外壳两端连接，第二弹簧和电磁绝缘外壳顶部固定，第二电感线圈位于第二铁芯下侧，电磁绝缘外壳和定位销紧固连接，电磁绝缘外壳位于定位销上侧，所述电磁绝缘外壳通过定位销和管道外壁紧固连接，所述电流感应元件分别与第二电感线圈和显示表电连接。
压井液在节流管汇中流动，经过圆形网时，因为随着管道中流经的压井液的密度不同，所以产生的力的大小的不同带动第二铁芯滑动切割的第二电感线圈的数量也不同，所以生成的电流大小不同在显示表上的密度值也不同。圆形网运动的同时要带动第二铁芯和滑块一起运动，所以要伸缩连接。因为第二铁芯是根据管道中流经的不同密度的压井液产生的力进行切割电感线圈的运动，所以需要第二弹簧在第二铁芯受力变小的情况下让第二铁芯复位。电磁绝缘外壳起到防护的作用，并通过定位销和管道固定在一起，定位销起到固定和限位的作用。电流感应元件接收到第二铁芯切割第二电感线圈产生的电流在显示表上显示。
作为优化，密度检测组件和感应组件电连接，感应阀门和电流感应元件电连接。
当压井液的密度小，第二铁芯切割的第二电感线圈的数量少，生成的电流小时通过电连接的感应组件中的感应阀门打开，使压井液的溶质进入管汇中，增加压井液的密度。当压井液的密度大，第二铁芯切割的第二电感线圈的数量多，生成的电流大时通过电连接的感应组件中的感应阀门关闭。
作为优化，调控装置分别和感应组件中的感应阀门、数显压力仪表、流量计、电流感应元件电连接。
调控装置可以进行远距离操控，使操作人员可以远离进口，安全性得到提升，降低发生事故时的人身危险。调控装置和感应组件、数显压力仪表、流量计、密度检测组件电连接，可以更好的实时分析井下状况，做出更准确的判断。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在压井管汇、节流管汇上装温度传感器、密度检测组件、感应组件，在压井管汇入口、节流管汇出口处的温度传感器测得压井液的入口温度和压井液的出口温度的差值过大则生成预警信号。在操作人员检查后若密度小则通过密度检测组件和感应组件的电连接使感应阀门打开，梯形储存罐中的压井液溶质通过补偿管道进入压井管汇中；若密度过大，则立马更换低密度的压井液。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的总体结构结构示意图；
图2为本发明的压井管汇结构示意图；
图3为本发明的节流管汇结构示意图；
图4为本发明的密度检测组件内部结构示意图；
图5为本发明的感应组件结构示意图；
图6为本发明的感应阀门内部结构示意图。
图中：1-压井管汇、2-温度传感器、3-感应组件、31-感应阀门、311-磁铁、312-第一弹簧、313-第一电感线圈、314-电磁绝缘盖、315-第一铁芯、316-第一导轨、317-轴芯、318-阀座、319-阀芯、3110-阀体外壁、32-梯形储存罐、33-补偿管道、4-节流管汇、41-数显压力仪表、42-流量计、5-密度检测组件、51-圆形网、52-第二铁芯、53-第二导轨、54-电磁绝缘外壳、55-第二电感线圈、56-第二弹簧、57-电流感应元件、58-显示表、59-滑块、510-定位销、511-管道外壁、6-保温管、7-调控装置。
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。
本发明提供技术方案：如图1所示，附带高温预警功能的节流压井设备在进行压井作业时，压井液加压后从压井管汇1入口泵入油井中，再由钻杆和井壁之间的环形空间返出，并通过节流管汇4安全排出。在此过程中，压井管汇1入口、节流管汇4出口处的温度传感器2通过电连接的调控装置7实时传输温度数据，若压井液的入口温度和压井液的出口温度的差值过大则生成预警信号。感应组件要在操作人员处理预警信号后再进行工作。
如图2、6所示，梯形储存罐32使压井液溶质易于流出，感应阀门31上接梯形储存罐32、下接补偿管道33，方便压井液溶质从梯形储存罐32进入补偿管道33。补偿管道33固定在压井管汇1管道中间，这样做的目的是：在已经通入压井液时，从管道中部添加溶质可以快速被液体带走，不会在管道内壁发生晶体析出或挂壁的现象，防止管道堵塞。
如图5所示，感应阀门31根据通电的电流大小来控制阀门的开关幅度，第一电感线圈313通电后可以使第一铁芯315磁化，磁化后的第一铁芯315和磁铁311同极相斥，阀门处于全关状态；当电流强度逐渐减弱，第一铁芯315磁化后的磁力减弱，磁铁311和第一铁芯315之间的斥力减弱，第一弹簧312收缩带动第一铁芯315向磁铁311方向缓慢移动，因为第一铁芯315和阀芯319通过紧固连接的方式连接在一起，所以第一铁芯315带动阀芯319一起缓慢移动。同时因为轴芯317分别与阀芯319和阀座318紧固连接，并且轴芯317和第一导轨316滑动连接，所以也带动阀座318一起缓慢移动使阀门开启。
电磁绝缘外壳314起到绝缘防护的作用，为了便于维修，采用了便于拆卸的安装方式，通过和阀体外壁3110的卡扣连接在一起。
如图3所示，压井液在经由节流管汇4流出时，先经过温度传感器测温2，随后要经过数显压力仪表41和流量计42。如果生成预警信号，需要着重观察数显压力仪表41和流量计42的数据并与压井管汇1入口处泵入的压井液的压力和用量做比较。若压力增大，同时压井液泵入量小于返出的液量，则发生溢流现象。若压力下降，同时压井液泵入量大于返出的液量，则发生井漏现象。
如图3所示，在发生溢流现象时，节流管汇4出口处的密度小于压井管汇1进口处的密度，通过密度检测组件5得到具体数值，在此基础之上通过计算得到压井液的密度。在发生井漏现象时，通过密度检测组件5得到具体数值，在此基础之上通过计算得到压井液的密度。
压井液密度的计算公式为：
ρ压＝ρe+ρ附加
式中，
ρ压——压井液密度，g/cm3；
ρe——地层压力当量密度，g/cm3；
ρ附加——密度附加值，g/cm3。
密度附加值ρ附加的取值范围为：油水井0.05～0.10g/cm3，气井0.07～0.15g/cm3。
考虑到存在室外温度寒冷的情况，保温管6和节流管汇4出口处管道连通。如果压井液温度过高可以流经保温管6起到热能再利用的效果，节流压井设备正常运行时如果遇到寒冷天气可以从保温管6的外接阀门口接入热水进行保温。
如图4所示、压井液在节流管汇4中流动，经过圆形网51时，随着管道中流经的压井液的密度不同，产生的力的大小的不同带动第二铁芯52滑动切割的第二电感线圈55的数量不同，生成的电流大小不同在显示表58上的密度值不同。圆形网51运动的同时要带动第二铁芯52和滑块59一起运动，所以要紧固连接。因为第二铁芯52是根据管道中流经的不同密度的压井液产生的力进行切割第二电感线圈55的运动，所以需要第二弹簧56在第二铁芯52受力变小的情况下让第二铁芯52复位。电磁绝缘外壳54起到防护的作用，并通过定位销510和管道外壁511固定在一起，定位销510起到固定和限位的作用。电流感应元件57接收到第二铁芯52切割第二电感线圈55产生的电流在显示表58上显示。
如图4、6所示、当压井液的密度小，第二铁芯52切割的第二电感线圈的数量少，生成的电流小时通过电连接的感应组件3中的感应阀门31打开，使压井液的溶质进入管汇中，增加压井液的密度。当压井液的密度大，第二铁芯52切割的第二电感线圈的数量多，生成的电流大时通过电连接的感应组件3中的感应阀门31关闭。
如图1所示、调控装置7可以进行远距离操控，使操作人员可以远离进口，安全性得到提升，降低发生事故时的人身危险。调控装置7和感应组件3、数显压力仪表41、流量计42、密度检测组件5电连接，可以更好的实时分析井下状况，做出更准确的判断。
本发明的工作原理：节流压井设备在进行压井作业时，通过温度传感器2测得压井管汇1入口处压井液温度和节流管汇4出口处压井液温度的差值是否过大生成预警信号，同时观察数显压力仪表41和流量计42的数据并与压井管汇1入口处泵入的压井液的压力和用量做比较。若压力增大，同时压井液泵入量小于返出的液量，则发生溢流现象；若压力下降，同时压井液泵入量大于返出的液量，则发生井漏现象。在发生溢流现象时，节流管汇4出口处的密度小于压井管汇1进口处的密度，通过密度检测组件5得到具体数值，在此基础之上通过计算得到压井液的密度，并控制感应组件3中的感应阀门31开启，让梯形储存罐32中的压井液溶质进入补偿管道33并进入压井管汇1中，等压井液密度达到要求后关闭。在发生井漏现象时，通过密度检测组件5得到具体数值，在此基础之上通过计算得到压井液的密度，及时更换压井液。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种附带高温预警功能的节流压井设备，其特征在于：所述节流压井设备包括压井管汇(1)、温度传感器(2)、感应组件(3)、节流管汇(4)、调控装置(7)，所述压井管汇(1)出口、节流管汇(4)进口插入油井口，所述温度传感器(2)分别与压井管汇(1)入口、节流管汇(4)出口紧固连接，所述感应组件(3)和压井管汇(1)四通固定连接，所述感应组件(3)位于压井管汇(1)出口连通处，所述调控装置(7)和温度传感器(2)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种附带高温预警功能的节流压井设备，其特征在于：所述感应组件(3)包括感应阀门(31)、梯形储存罐(32)、补偿管道(33)，所述感应阀门(31)和梯形储存罐(32)连接，所述感应阀门(31)位于梯形储存罐(32)下侧，所述补偿管道(33)和感应阀门(31)固定连接，所述补偿管道(33)位于感应阀门(31)和压井管汇(1)进口连通处内部。
3.根据权利要求2所述的一种附带高温预警功能的节流压井设备，其特征在于：所述感应阀门(31)包括磁铁(311)、第一弹簧(312)、第一电感线圈(313)、电磁绝缘盖(314)、第一铁芯(315)、第一导轨(316)、轴芯(317)、阀座(318)、阀芯(319)、阀体外壁(3110)，所述第一弹簧(312)两端分别和磁铁(311)、第一铁芯(315)紧固连接，所述第一电感线圈(313)和电磁绝缘盖(314)紧固连接，所述电磁绝缘盖(314)和阀体外壁(3110)的卡扣连接，所述第一铁芯(315)和阀芯(319)紧固连接，所述轴芯(317)和第一导轨(316)滑动连接，所述轴芯(317)分别与阀芯(319)和阀座(318)紧固连接。
4.根据权利要求1所述的一种附带高温预警功能的节流压井设备，其特征在于：所述节流管汇(4)包括数显压力仪表(41)、流量计(42)，所述数显压力仪表(41)和节流管汇(4)出口固定连接，所述数显压力仪表(41)位于节流管汇(4)出口的温度传感器(2)一侧，所述流量计(42)和节流管汇(4)出口固定连接，所述流量计(42)位于数显压力仪表(41)一侧。
5.根据权利要求4所述的一种附带高温预警功能的节流压井设备，其特征在于：所述节流压井设备还包括密度检测组件(5)、保温管(6)，所述密度检测组件(5)和节流管汇(4)出口螺纹连接，所述密度检测组件(5)位于流量计(42)一侧，所述保温管(6)和节流管汇(4)出口处管道连通。
6.根据权利要求5所述的一种附带高温预警功能的节流压井设备，其特征在于：所述密度检测组件(5)包括圆形网(51)、第二铁芯(52)、第二导轨(53)电磁绝缘外壳(54)、第二电感线圈(55)、第二弹簧(56)、电流感应元件(57)、显示表(58)、滑块(59)、定位销(510)、管道外壁(511)，所述圆形网(51)是一种伸缩结构，所述圆形网(51)和第二铁芯(52)紧固连接，所述第二铁芯(52)位于圆形网(51)上侧，所述第二铁芯(52)和第二导轨(53)滑动连接，所述圆形网(51)和滑块(59)滑动连接，所述第二弹簧(56)分别与第二铁芯(52)和电磁绝缘外壳(54)两端连接，所述第二弹簧(56)和电磁绝缘外壳(54)顶部固定，所述第二电感线圈(55)位于第二铁芯(52)下侧，所述电磁绝缘外壳(54)和定位销(510)紧固连接，所述电磁绝缘外壳(54)位于定位销(510)上侧，所述电磁绝缘外壳(54)通过定位销(510)和管道外壁(511)紧固连接，所述电流感应元件(57)分别与第二电感线圈(55)和显示表(58)电连接。
7.根据权利要求5所述的一种附带高温预警功能的节流压井设备，其特征在于：所述密度检测组件(5)和感应组件(3)电连接，所述感应阀门(31)和电流感应元件(57)电连接。
8.根据权利要求4所述的一种附带高温预警功能的节流压井设备，其特征在于：所述调控装置(7)分别和感应组件(3)中的感应阀门(31)、数显压力仪表(41)、流量计(42)、电流感应元件(57)电连接。
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- 2023-06-26 CN CN202310758592.2A patent/CN116624142B/zh active Active
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