CN201037415Y - 一种新型井涌、井漏监测系统 - Google Patents

Abstract

一种应用于石油钻井领域的新型井涌、井漏监测系统。主要解决现有的监测装置由于各自存在的局限性而都不适合应用于我国北方油田上的实际问题。其特征在于：所述监测系统还包括一个力传感器(1)、一个液位计(3)以及一套单片机和单片机控制下的报警装置(6)，所述浮球(2)通过一个连接杆与力传感器(1)上的受力感应端相连，所述力传感器(1)的感应信号输出端经电缆连接至所述单片机和单片机控制下的报警装置(6)的力感应信号输入端，所述液位计(3)的液位信号输出端经电缆连接至所述单片机和单片机控制下的报警装置(6)的液位信号输入端。该系统结构简单、成本低廉、耐低温、反映灵敏，非常适于在北方油田推广应用。

Description

一种新型井涌、井漏监测系统

技术领域：

本实用新型涉及一种应用于石油钻井领域的监测装置，具体地说是涉及一种对在钻井过程中发生的井涌、井漏现象进行监测的装置。

背景技术：

在钻井作业中由于地层孔隙压力大于井底压力时，地层孔隙中的流体浸入井内，井口返出的钻井液的量比泵入的钻井液量多，表现为泥浆池液面上升。而当钻遇大裂缝地层、或者由于井底压力超过地层破裂压力而压漏地层时，就会发生井漏，井口返出的钻井液的量比泵入的钻井液量少，表现在泥浆池液面下降。井涌、井漏会引发多种钻井事故，严重的则会导致钻井作业终止，甚至危及人身和设备的安全。目前国内外在监测井涌、井漏方面较流行的方法有：(1)在泥浆池上焊一些横杆以表示不同刻度，池内有一浮子，带动指针指向横杆，用来反映钻井液液面的变化，该方法在国内井队比较常见，比较粗糙，不能及时进行预报，需要专人坐岗盯防，而且在低温下容易冻。(2)利用KDS流量计：包括进口和出口以及一个安装钻井液补给罐至环空管线上的三套流量计，根据流量的变化来判断井涌井漏的发生。该方法受起下钻、接单根、划眼、扩眼、取心及泵速变化等因素影响，更主要的是在必须循环钻井液或井内充满钻井液的前提下，否则容易产生错误预报。(3)利用声纳系统：通过在地面用泥浆泵或MWD型阀向井内发送声波压力脉冲，根据不同介质的反应时间来确定钻井液在井眼环空的液面高度，根据其高度变化来判断井下情况。该系统为国内外较先进的设备，不受是否循环钻井液的限制，但受钻井液类型、气侵、气体性质、压力、温度、钻井液性质、井眼尺寸、井深和钻井液排量等因素的影响。(4)使用ALS-K井涌井漏探测系统：是综合录井系统的一部分，通过流量计及泥浆池液面监测来进行声光报警。首先，需采用非参数近似法表征钻井设备系统，通过校验钻井设备系统求得响应函数。然后利用这个响应函数求得一个出口流量门限值，该值与井眼尺寸、环空体积、流入体积、流出体积和液柱压力有关，当出口流量值超过这个门限值时报警灯变成桔黄色，同时开始计算异常体积，当异常体积超过一定井眼环空高度时，红色警报开始报警。该系统也受起下钻、接单根、划眼及排量变化等因素影响，需要进行频繁调整和预设超前值，以防错误预报。同时，该系统造价昂贵，不宜大面积推广。

实用新型内容：

为了解决现有的多种井涌、井漏监测装置由于各自存在的局限性而都不适合应用于我国北方油田上的实际问题，本实用新型提供一种新型井涌、井漏监测系统，该种新型井涌、井漏监测系统结构简单、成本低廉、耐低温、反映灵敏，并且不要求钻井液一定处于循环状态，非常适于在北方油田推广应用。

本实用新型的技术方案是：该种新型井涌、井漏监测系统，主要由浮球、一个力传感器、一个液位计以及一套单片机和单片机控制下的报警装置组成，其中所述浮球通过一个连接杆与力传感器上的受力感应端相连，所述力传感器的感应信号输出端经电缆连接至所述单片机和单片机控制下的报警装置的力感应信号输入端，所述液位计的液位信号输出端经电缆连接至所述单片机和单片机控制下的报警装置的液位信号输入端。

本实用新型具有如下有益效果：本方案利用“井涌、井漏发生初期主要的表现就是泥浆池钻井液液面的变化”这一基本原理来解决技术问题，在应用时，将液位计安放在泥浆罐底部测量液位，而将浮球浸入钻井液下部，由于浮球通过连接杆和力传感器连接，因此单片机系统可以同时采集液位信号和来自于力传感器而表征钻井液密度变化的信号，再通过程序计算来修正液位，并把准确液位显示出来，当液位超过或低于程序预设的上、下限时，该装置则可以报警。本方案采用连续测量液位的方式，不受钻井液类型、气侵、气体性质、压力、温度、钻井液性质、井眼尺寸、井深和钻井液排量等因素的影响，并且整个系统结构简单、成本低廉，非常易于在北方油田推广应用。

附图说明：

图1是本实用新型在钻井液泥浆罐上安装后的结构示意图。

图2是本实用新型中采用的单片机和单片机控制下的报警装置的电气原理图。

图3是本实用新型中采用的单片机和单片机控制下的报警装置的系统工作流程图。

图中1-力传感器，2-浮球，3-液位计，4-泥浆罐，5-钻井液面，6-单片机和单片机控制下的报警装置。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

由图1所示，该种新型井涌、井漏监测系统，主要由浮球2、力传感器1、一个液位计3以及一套单片机和单片机控制下的报警装置6组成，其中所述浮球2通过一个连接杆与力传感器1上的受力感应端相连，所述力传感器1上的感应信号输出端经电缆连接至所述单片机和单片机控制下的报警装置6的力感应信号输入端，所述液位计3的液位信号输出端经电缆连接至所述单片机和单片机控制下的报警装置6的液位信号输入端。

在应用时，将液位计3安放在泥浆罐4底部以测量液位，而将浮球2浸入钻井液下部，由于浮球2通过连接杆和力传感器1连接，因此单片机系统可以同时采集液位信号和来自于力传感器而表征钻井液密度变化的信号，再通过程序计算来修正液位，并把准确液位显示出来，当液位超过或低于程序预设的上、下限时，该装置则可以报警。

图2是本实用新型中采用的单片机和单片机控制下的报警装置的电气原理图，图3是单片机系统工作流程图。

可以实现上述方案的液位计和力传感器种类较多，较好的一些选择如下：

液位计可选择浮球式液位计。例如北京东方科技仪器仪表有限公司生产的EL-L700连杆浮球液位计和上海新嘉自动化仪表厂的UQK-70型系列浮球式液位控制器。这两种均采用螺纹连接方式。其中浮球液位计是利用浮球内磁铁随液位变化，来改变连杆内的电阻与磁簧开关所组成的分压电路，磁簧开关的间隙愈小，精度愈高。分压信号可经过转换器变成4～20mA或其它不同的标准信号。指示器可配合其他表头作远距离指示，是一种原理简单，可靠性极佳的液位指示器。而UQK-70型系列浮球式液位控制器可用于各类液体容器的液位测量，能用于高温、  防爆、防腐、食品饮料等场合作液位的越限控制。其中UQK-70-16、17型具有电流输出功能，可与UQK-75型显示表配套使用，作液位高低的显示与控制。力传感器可选用航天空气动力技术研究所的BK-1柱式测力/称重传感器，弹性体为柱式、筒式、柱环式结构，用于拉伸力和压缩力测量，抗偏、抗侧向力强。全密封结构，量程范围广，性能稳定可靠，安装使用方便。拉压式承载，适用于各种测力/称重的工业自动化测量控制系统。

Claims (3)

1.一种新型井涌、井漏监测系统，包括浮球(2)，其特征在于：所述监测系统还包括一个力传感器(1)、一个液位计(3)以及一套单片机和单片机控制下的报警装置(6)，所述浮球(2)通过一个连接杆与力传感器(1)上的受力感应端相连，所述力传感器(1)的感应信号输出端经电缆连接至所述单片机和单片机控制下的报警装置(6)的力感应信号输入端，所述液位计(3)的液位信号输出端经电缆连接至所述单片机和单片机控制下的报警装置(6)的液位信号输入端。

2.根据权利要求1所述的一种新型井涌、井漏监测系统，其特征在于：所述力传感器(1)采用弹性体为柱式结构的柱式测力传感器。

3.根据权利要求1所述的一种新型井涌、井漏监测系统，其特征在于：所述力传感器(1)采用弹性体为柱环式结构的称重传感器。

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