CN203702123U - 微流量控压钻井系统 - Google Patents
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Abstract
一种微流量控压钻井系统，所述钻井系统包括监控管理平台、自动节流管汇、回压泵和液压控制器；所述监控管理平台用作采集自动节流管汇和回压泵上各阀门、压力传感器、流量计获得的数据，将采集到的数据进行处理，根据处理结果给液压控制器输出控制指令，由液压控制器调节控制自动节流管汇和回压泵上的各阀门；所述自动节流管汇的输入端分别连接钻机和回压泵，输出端连接井架上的立管，自动节流管汇主要由主控节流通路、辅助节流通路、备用节流通路和放喷通路构成，自动节流管汇用作自动调节井口回压；所述回压泵的输入端与钻井队的泥浆罐连接，回压泵用作在钻井泵停止作业时，从循环罐抽取钻井液，在井口建立循环提供回压，保持稳定的井底压力。
Description
技术领域
本实用新型涉及油气井钻井设备，具体是一种微流量控压钻井系统。
背景技术
在油气井的钻探过程中（尤其是气井），需要对溢流、井漏等各种微流量井况进行及时、可靠掌握，否则极易酿成重大安全事故。目前，应用较为广泛的微流量测量技术为油气井井下微流量测量系统，例如中国专利文献公开的“油气井井下微流量测量系统及方法”（公开号：CN 102031962，公开日：2011年4月27日），该技术虽能对油气井的微流量井况起到一定的测量作用，但其为随钻测量，需要深入油气井内，其测量操作不仅麻烦，极易出现故障，而且其仅具测量功能，不具备处理、报警等功能，智能化程度低，无法实现实时动态监测，从而不利于对油气井的微流量井况精确掌握和及时控制，安全隐患大，可靠性差。
发明内容
本实用新型的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种操作简单、运行平稳、兼具测量和处理功能为一体、能够对微流量井况进行实时动态监测、智能化程度高、可靠实用的微流量控压钻井系统。
本实用新型采用的技术方案是：一种微流量控压钻井系统，所述钻井系统包括监控管理平台、自动节流管汇、回压泵和液压控制器；所述监控管理平台用作采集自动节流管汇和回压泵上各阀门、压力传感器、流量计获得的数据，将采集到的数据进行处理，根据处理结果给液压控制器输出控制指令，由液压控制器调节控制自动节流管汇和回压泵上的各阀门；所述自动节流管汇的输入端分别连接钻机和回压泵，输出端连接井架上的立管，自动节流管汇主要由主控节流通路、辅助节流通路、备用节流通路和放喷通路构成，自动节流管汇用作自动调节井口回压；所述回压泵的输入端与钻井队的泥浆罐连接，回压泵用作在钻井泵停止作业时，从循环罐抽取钻井液，在井口建立循环提供回压，保持稳定的井底压力。
进一步的，所述监控管理平台采用两级计算机系统，主要由管理级的监控计算机和现场级的PLC控制器构成，管理级的监控计算机和现场级的PLC控制器以因特网进行通信。
进一步的，所述监控管理平台具有声光报警器，监控管理平台采集、处理得到的数据超出警戒值时，通过声光报警器发出报警信号。
进一步的，所述自动节流管汇的具体结构是，具有连接钻机的第一输入端、连接回压泵的第二输入端和连接井架上立管的输出端；所述第一输入端上设有压力表和套管压力传感器，在第一输入端上引出有主控节流通路、放喷通路和辅助节流通路，三者的末端汇集到输出端上，在三者的汇集末端设有第二管汇压力传感器，所述主控节流通路上依次设有液动平板阀、液动节流阀、第一管汇压力传感器和手动平板阀，所述放喷通路上设有液动平板阀，放喷通路上的液动平板阀与输出端上的球阀配合使用，所述辅助节流通路上依次设有液动平板阀、液动节流阀、第三管汇压力传感器和手动平板阀；所述第二输入端与第一输入端之间设有液动平板阀，在第二输入端上引出有备用节流通路，备用节流通路上依次设有液动节流阀、第四管汇压力传感器、手动平板阀和单流阀，备用节流通路的末端汇集到输出端上；所述输出端上引出有两路，一路设有球阀，用作放喷，另一路上依次设有手动节流控制阀、流量计和手动节流控制阀，输出端引出的两路末端汇集到一起。
本实用新型的有益效果是：上述系统能够同时对油气井的压力、流量等微流量数据进行实时采集监控，从而对井下溢流、漏失等井况进行动态监控，根据不同井况能够进行及时处理、精确控制油气井的环空井底压力，满足现场控压钻井的需求，它兼具测量、处理、报警功能为一体，能够对微流量井况进行实时动态监测，具有操作简单、运行平稳、智能化程度高、可靠性高、实用性强等特点，应用前景好。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的一种原理框图。
图2是图1中自动节流管汇的一种结构示意图。
图中代号含义：1—监控管理平台；2—自动节流管汇；2-1—第一输入端；2-2—第二输入端；2-3—输出端；2-4—主控节流通路；2-5—辅助节流通路；2-6—备用节流通路；2-7—放喷通路；2-8—压力表；3—回压泵；4—液压控制器；5—井架；pt—套管压力传感器；pf1—第一管汇压力传感器；pf2—第二管汇压力传感器；pf3—第三管汇压力传感器；pf4—第四管汇压力传感器；J1、J4、J9—液动节流阀；J2、J3、J6、J8—液动平板阀；J5、J7、J10—手动平板阀；J11—单流阀；J12a、J12b—手动节流控制阀；J13—球阀；Q—流量计。
具体实施方式
参见图1：本实用新型包括监控管理平台1、自动节流管汇2、回压泵3和液压控制器4。
其中，监控管理平台1采用两级计算机系统，主要由管理级的监控计算机和现场级的PLC控制器构成，管理级的监控计算机上装有常规编程技术编写的各种软件，例如监测软件、工艺参数设计软件等（均为现有有公开技术），现场级的PLC控制器通过电缆与自动节流管汇2上的液动节流阀（J1、J4、J9）、液动平板阀（J2、J3、J6、J8）、压力表2-8、流量计Q和各压力传感器（pt、pf1、pf2、pf3、pf4）连接，并通过电缆与回压泵3上液动平板阀和流量计连接，PLC控制器用作对自动节流管汇2和回压泵3上各阀门（包括自动节流管汇2上的J1、J4、J9、J2、J3、J6、J8；回压泵3上的液动平板阀）、压力传感器（包括pt、pf1、pf2、pf3、pf4、压力表2-8）、流量计（包括自动节流管汇2上的流量计Q；回压泵3上的流量计）获得的数据进行采集，将采集到的数据以因特网通信方式传输给管理级的监控计算机，由管理级的监控计算机进行计算处理，根据处理结果，管理级的监控计算机给液压控制器4输出控制指令，由液压控制器4调节控制自动节流管汇2和回压泵3上的各阀门（包括自动节流管汇2上的J1、J4、J9、J2、J3、J6、J8；回压泵3上的液动平板阀）。前述液压控制器4主要由控制操作面板、液压站、储能器、油泵等组成。
参见图2：自动节流管汇2用作自动调节井口回压，自动节流管汇2具有连接钻机的第一输入端2-1、连接回压泵的第二输入端2-2和连接井架5上立管的输出端2-3。第一输入端2-1上设有压力表2-8和套管压力传感器pt；在第一输入端2-1上引出有主控节流通路2-4、放喷通路2-7和辅助节流通路2-5，三者的末端汇集到输出端2-3上，在三者的汇集末端设有第二管汇压力传感器pf2；主控节流通路2-4上依次设有液动平板阀J2、液动节流阀J1、第一管汇压力传感器pf1和手动平板阀J5；放喷通路2-7上设有液动平板阀J6，放喷通路2-7上的液动平板阀J6与输出端2-3上的球阀J13配合使用；辅助节流通路2-5上依次设有液动平板阀J3、液动节流阀J4、第三管汇压力传感器pf3和手动平板阀J7。第二输入端2-2与第一输入端2-1之间设有液动平板阀J8，在第二输入端2-2上引出有备用节流通路2-6，备用节流通路2-6上依次设有液动节流阀J9、第四管汇压力传感器pf4、手动平板阀J10和单流阀J11，备用节流通路2-6的末端汇集到输出端2-3上。输出端2-3上引出有两路，一路设有球阀J13，用作放喷，另一路上依次设有手动节流控制阀J12a、流量计Q和手动节流控制阀J12b，输出端引出的两路末端汇集到一起。
上述自动节流管汇2上的各液动平板阀（J2、J3 、J6、J8）在节流循环或压井时，通过液压控制阀门开启状态，选择钻井液的循环路线。
上述自动节流管汇2上的各手动平板阀（J5、J7、J10）在自动节流管汇2中担负开启截断管道内介质的流动，并控制高压介质按照指定方向流动的任务。
上述自动节流管汇2上的球阀J13通过手轮调节阀芯与阀座的相对位置来改变液流截面面积的大小达到节流的目的。
上述自动节流管汇2上的各手动节流控制阀（J12a、J12b）通过手轮或扳手调节阀芯与阀座的相对位置来改变液流截面面积的大小达到节流的目的。
上述自动节流管汇2上的各液动节流阀（J1、J4、J9）在节流循环或压井时，借助它的开启和关闭维持一定的回压，维持一定的井底压力。
上述自动节流管汇2上的流量计Q用作计量循环钻井液的流量，检测钻井钻井液的动态变化。
上述自动节流管汇2上的单向阀J11用作防止钻井液回流。
上述自动节流管汇2上的压力表2-8用作测量套管环空压力。
回压泵3主要由灌注泵、泥浆泵、变频防爆电机、变频器、流量计、单流阀、溢流阀、过滤器、低压蝶阀、托橇等组成。回压泵3的输入端与钻井队的泥浆罐连接，回压泵3的输出端连接自动节流管汇2的第二输入端2-2，回压泵3主要用于接单根、起下钻等工况下钻井泵停止时，回压泵3从循环罐抽取钻井液，在井口建立循环提供回压，保持稳定的井底压力。
为了实现预警提示，上述监控管理平台1具有声光报警器，监控管理平台1采集、处理得到的数据超出警戒值时，通过声光报警器发出报警信号。
Claims (4)
1. 一种微流量控压钻井系统，其特征在于：所述钻井系统包括监控管理平台（1）、自动节流管汇（2）、回压泵（3）和液压控制器（4）；所述监控管理平台（1）用作采集自动节流管汇（2）和回压泵（3）上各阀门、压力传感器、流量计获得的数据，将采集到的数据进行处理，根据处理结果给液压控制器（4）输出控制指令，由液压控制器（4）调节控制自动节流管汇（2）和回压泵（3）上的各阀门；所述自动节流管汇（2）的输入端分别连接钻机和回压泵（3），输出端连接井架（5）上的立管，自动节流管汇（2）主要由主控节流通路、辅助节流通路、备用节流通路和放喷通路构成，自动节流管汇（2）用作自动调节井口回压；所述回压泵（3）的输入端与钻井队的泥浆罐连接，回压泵（3）用作在钻井泵停止作业时，从循环罐抽取钻井液，在井口建立循环提供回压，保持稳定的井底压力。
2.根据权利要求1所述微流量控压钻井系统，其特征在于：所述监控管理平台（1）采用两级计算机系统，主要由管理级的监控计算机和现场级的PLC控制器构成，管理级的监控计算机和现场级的PLC控制器以因特网进行通信。
3.根据权利要求1或2所述微流量控压钻井系统，其特征在于：所述监控管理平台（1）具有声光报警器，监控管理平台（1）采集、处理得到的数据超出警戒值时，通过声光报警器发出报警信号。
4.根据权利要求1所述微流量控压钻井系统，其特征在于：所述自动节流管汇（2）的具体结构是，具有连接钻机的第一输入端（2-1）、连接回压泵的第二输入端（2-2）和连接井架（5）上立管的输出端（2-3）；所述第一输入端（2-1）上设有压力表（2-8）和套管压力传感器（pt），在第一输入端（2-1）上引出有主控节流通路（2-4）、放喷通路（2-7）和辅助节流通路（2-5），三者的末端汇集到输出端（2-3）上，在三者的汇集末端设有第二管汇压力传感器（pf2），所述主控节流通路（2-4）上依次设有液动平板阀（J2）、液动节流阀（J1）、第一管汇压力传感器（pf1）和手动平板阀（J5），所述放喷通路（2-7）上设有液动平板阀（J6），放喷通路（2-7）上的液动平板阀（J6）与输出端（2-3）上的球阀（J13）配合使用，所述辅助节流通路（2-5）上依次设有液动平板阀（J3）、液动节流阀（J4）、第三管汇压力传感器（pf3）和手动平板阀（J7）；所述第二输入端（2-2）与第一输入端（2-1）之间设有液动平板阀（J8），在第二输入端（2-2）上引出有备用节流通路（2-6），备用节流通路（2-6）上依次设有液动节流阀（J9）、第四管汇压力传感器（pf4）、手动平板阀（J10）和单流阀（J11），备用节流通路（2-6）的末端汇集到输出端（2-3）上；所述输出端（2-3）上引出有两路，一路设有球阀（J13），用作放喷，另一路上依次设有手动节流控制阀（J12a）、流量计（Q）和手动节流控制阀（J12b），输出端引出的两路末端汇集到一起。
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