CN213016284U - 一种智能固井控制监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种采油设备领域，具体涉及到一种智能固井控制监测装置。包括管汇集成橇和水泥头，管汇集成橇包括框体，框体内部固定有质量流量计，质量流量计右侧上端固定有注浆入管，注浆入管下方设置有替浆入管，注浆入管下端和替浆入管上端与质量流量计的进液端连通，框体内部下端固定有直管，质量流量计左侧上端固定有注浆替浆合用出管，注浆替浆合用出管下方固定有连通管，连通管下端与直管连通，连通管上端与注浆替浆合用出管下端和直管质量流量计左侧的出液端连通，质量流量计前侧的框体内固定有集成配电柜。本实用新型，压力高、排量大、效率高、安全耐用，设备精度高，运行平稳。

Description

一种智能固井控制监测装置

技术领域

本实用新型涉及到一种采油设备领域，具体涉及到一种智能固井控制监测装置。

背景技术

所谓固井工程，是指在油气钻井过程中，为了加固井壁，保证继续钻进，封隔油、气和水层，保证勘探期间的分层试油及在整个开采中合理的油气生产，而下入优质钢管，并在井筒与钢管环空充填好水泥的作业。固井工程包括下套管和注水泥2个过程。下套管就是在已经钻成的井眼中按规定深度下入一定直径、由某种或几种不同钢级及壁厚的套管(Casing)组成的套管柱。注水泥就是在地面上将水泥浆通过套管柱注入到井眼与套管柱之间的环形空间中的过程。其目的是封隔疏松、易塌、易漏等复杂地层；封隔油、气、水层，防止互相窜漏；安装井口，控制油气流，以利钻进或生产油气。固井是一次性工程，如果质量不好，一般情况下难以补救。同时，固井也是一项隐蔽性工程，主要的运行流程都在井下，施工时不能直接观察；而其质量控制往往决定于设计的准确性高低和准备工作的好坏，并受多种因素综合影响，是一项花费金钱多、施工时间短、工序内容多、作业量大且技术强的工程。然而，固井是油、气井建井过程中一个非常重要的环节。固井质量的好坏，将直接影响这口井能否顺利进行生产。因此，对于固井来讲，要使固井设备发挥应有的效能，确保固井工程的安全、优质、高速，需要相关工程技术人员具备固井操作的理论基础知识和正确熟练的实际操作技能。但在实际的作业过程中，时常由于注水泥方案设计和施工过程控制不合理而发生漏失、窜槽、气窜、替空等复杂情况，影响油气井的顺利生产。因此，工程技术人员在实际钻井平台上操作之前，先通过模拟装置对固井过程进行模拟仿真训练，对设计方案进行实时监测，对于提高固井设计和施工过程控制的准确性有着非常实际的意义。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于一种能够自动完成固井过程的注浆、替浆、压塞、水泥头挡销开关等流程，实现远程无线控制各个阀门的开关，并记录固井泥浆的密度、压力、流量等，实现远程传输，可实现物联网查看数据的智能固井控制监测装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种智能固井控制监测装置，包括管汇集成橇和水泥头，管汇集成橇包括框体，框体内部固定有质量流量计，质量流量计右侧上端固定有注浆入管，注浆入管上安装有第一电控旋塞阀，注浆入管下方设置有替浆入管，替浆入管上安装有第二电控旋塞阀，注浆入管下端和替浆入管上端与质量流量计的进液端连通，框体内部下端固定有直管，直管上安装有第四电控旋塞阀，第四电控旋塞阀左侧的直管上固定有与其连通的放压管，放压管上安装有第六电控旋塞阀，质量流量计左侧上端固定有注浆替浆合用出管，注浆替浆合用出管上安装有第第三电控旋塞阀，注浆替浆合用出管下方固定有连通管，连通管下端与直管连通，连通管上端与注浆替浆合用出管下端和质量流量计左侧的出液端连通，质量流量计前侧的框体内固定有集成配电柜，第一电控旋塞阀、第二电控旋塞阀、第三电控旋塞阀、第四电控旋塞阀、第五电控旋塞阀和第六电控旋塞阀与步进电机驱动模块电性连接，步进电机驱动模块与plc模块电性连接，质量流量计的数据线与透传模块连接，透传模块与手持机无线连接，plc模块与透传模块连接，步进电机驱动模块、plc模块、透传模块、电池、电源模块、集成在集成配电柜内。

具体的，所述水泥头包括水泥头本体，水泥头本体上固定有与其连通的水泥头压塞入管，水泥头压塞入管下方的水泥头本体上固定有与其连通的水泥头替浆液入管，水泥头压塞入管和水泥头替浆液入管之间的水泥头本体内滑动设置有胶塞，胶塞和水泥头替浆液入管之间的水泥头本体上对称固定有电控档销，电控档销的销杆贯穿水泥头本体侧壁后延伸至水泥头本体内，电控档销的电机与步进电机驱动模块电性连接。

具体的，所述直管左端为压塞、清洗合用出口，直管右端为压塞入口。

具体的，所述质量流量计的出液端安装有压力传感器，压力传感器与 Zigbee无线采集模块电性连接，Zigbee无线采集模块集成安装在集成配电柜内，Zigbee无线采集模块与手持机无线连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型，结构简单，操作方便，可自动完成固井过程的注浆、替浆、压塞、水泥头挡销开关等流程，实现远程无线控制各个阀门的开关，并记录固井泥浆的密度、压力、流量等，实现远程传输，可实现物联网查看数据，压力高、排量大、效率高、安全耐用，设备精度高，运行平稳，控制系统的操作安全简便，符合油田现场作业要求和习惯。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为水泥头本体的结构示意图。

具体实施方式

如图1-2所示，一种智能固井控制监测装置，包括管汇集成橇和水泥头，管汇集成橇包括框体23，框体23内部固定有质量流量计15，质量流量计15右侧上端固定有注浆入管1，注浆入管1上安装有第一电控旋塞阀 2，注浆入管1下方设置有替浆入管5，替浆入管5上安装有第二电控旋塞阀4，注浆入管1下端和替浆入管5上端与质量流量计15的进液端连通，框体23内部下端固定有直管22，所述直管22左端为压塞、清洗合用出口 10，直管22右端为压塞入口6，直管22上安装有第四电控旋塞阀12，第四电控旋塞阀12左侧的直管22上固定有与其连通的放压管20，放压管20 上安装有第六电控旋塞阀16，质量流量计15左侧上端固定有注浆替浆合用出管7，注浆替浆合用出管7上安装有第第三电控旋塞阀8，注浆替浆合用出管7下方固定有连通管24，连通管24下端与直管22连通，连通管24 上端与注浆替浆合用出管7下端和质量流量计15左侧的出液端连通，质量流量计15前侧的框体23内固定有集成配电柜9，第一电控旋塞阀2、第二电控旋塞阀4、第三电控旋塞阀8、第四电控旋塞阀12、第五电控旋塞阀 14和第六电控旋塞阀16与步进电机驱动模块电性连接，步进电机驱动模块与plc模块电性连接，质量流量计15的数据线与透传模块连接，透传模块与手持机无线连接，plc模块与透传模块连接，步进电机驱动模块、plc模块、透传模块、电池、电源模块、集成在集成配电柜9内。

所述水泥头包括水泥头本体25，水泥头本体25上固定有与其连通的水泥头压塞入管17，水泥头压塞入管17下方的水泥头本体25上固定有与其连通的水泥头替浆液入管19，水泥头压塞入管17和水泥头替浆液入管19 之间的水泥头本体25内滑动设置有胶塞21，胶塞21和水泥头替浆液入管 19之间的水泥头本体25上对称固定有电控档销18，电控档销18的销杆贯穿水泥头本体25侧壁后延伸至水泥头本体25内，电控档销18的电机与步进电机驱动模块电性连接。

所述质量流量计15的出液端安装有压力传感器，压力传感器与Zigbee 无线采集模块电性连接，Zigbee无线采集模块集成安装在集成配电柜9内， Zigbee无线采集模块与手持机无线连接。压力传感器能够检测质量流量计 15出口端的压力，质量流量计15出口端的压力数据可通过Zigbee无线采集模块传输至手持机上，从而全面的对注浆数据进行检测。

本实用新型使用时，固井水泥泵车与注浆入管1相连，钻井泥浆大泵与替浆入管5相连，压塞泵车与压塞入口6相连，注浆替浆合用出管7与水泥头本体的替浆入管19相连，压塞、清洗合用出口10与水泥头压塞入管17相连，待管线全部接好后，打开第一电控旋塞阀2，关闭其他电控旋塞阀后进行试压，试压至需要压力，保压3分钟无压降，准备工作完成。

启动注浆流程，点击无线手持机注浆按钮，PLC模块通过步进电机驱动模块自动控制电控旋塞阀，第二电控旋塞阀4和第三电控旋塞阀8打开，关闭除第一电控旋塞阀2的以外的所有电控旋塞阀，启动固井水泥车将水泥通过注浆入管1经过质量流量计15测量数据后经注浆替浆合用出管7流向水泥头，水泥头替浆入管19入井，质量流量计15检测的数据通过透传模块传输至手持机上，技术员通过质量流量计15实时监测的密度、压力、流量等数据调整水泥各参数在预定范围内，整个注浆过程数据实时记录保存至手持机，并通过手持机自带4G DTU上传物联网，甲方可通过物联网云组态查看固井流程及实时数据。

注浆作业完成后，点击手持机清洗按钮，PLC模块控制第五电控旋塞阀 14打开，关闭第三电控旋塞阀8，固井水泥泵车打清水，清洗注浆管路通道，经压塞、清洗合用出口10流出至水泥头压塞入管17，将胶塞21压入井内，清洗完成后，停止固井水泥泵车。点击手持机压塞按钮，PLC模块关闭第一电控旋塞阀2和第五电控旋塞阀14，打开第四电控旋塞阀12，启动压塞泵车，压塞液经仪器压塞入口6至压塞、清洗合用出口10流出至水泥头压塞入管17，继续压塞直到预定前置压塞液打完，压塞作业完成，停止压塞泵车。点击手持机替浆按钮，PLC模块自动控制第二电控旋塞阀4和第三电控旋塞阀8打开，关闭第四电控旋塞阀12，启动钻井泥浆大泵，泥浆经过替浆入管5经过质量流量计15监测数据后经注浆替浆合用出管7流入水泥头替浆入管19，开始替浆，直至将胶塞压入井底碰压，碰压完成后停止钻井泥浆大泵。现井内为超高压，需要释放井内压力，技术员点击放压按钮(设定压力为20MPa)，PLC模块自动控制第六电控旋塞阀16的开度，使井内压力保持至预设压力20MPa范围内，待一定时间后(时间技术员可设定)PLC模块自动控制第六电控旋塞阀16开度使井内压力归零，固井作业完成。

碰压过程为超高压有时压力高至60MPa以上，使用本仪器设备可有效的避免人员在高压区工作，使人员安全得到了保证。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种智能固井控制监测装置，包括管汇集成橇和水泥头，其特征在于，管汇集成橇包括框体(23)，框体(23)内部固定有质量流量计(15)，质量流量计(15)右侧上端固定有注浆入管(1)，注浆入管(1)上安装有第一电控旋塞阀(2)，注浆入管(1)下方设置有替浆入管(5)，替浆入管(5)上安装有第二电控旋塞阀(4)，注浆入管(1)下端和替浆入管(5)上端与质量流量计(15)的进液端连通，框体(23)内部下端固定有直管(22)，直管(22)上安装有第四电控旋塞阀(12)，第四电控旋塞阀(12)左侧的直管(22)上固定有与其连通的放压管(20)，放压管(20)上安装有第六电控旋塞阀(16)，质量流量计(15)左侧上端固定有注浆替浆合用出管(7)，注浆替浆合用出管(7)上安装有第第三电控旋塞阀(8)，注浆替浆合用出管(7)下方固定有连通管(24)，连通管(24)下端与直管(22)连通，连通管(24)上端与注浆替浆合用出管(7)下端和质量流量计(15)左侧的出液端连通，质量流量计(15)前侧的框体(23)内固定有集成配电柜(9)，第一电控旋塞阀(2)、第二电控旋塞阀(4)、第三电控旋塞阀(8)、第四电控旋塞阀(12)、第五电控旋塞阀(14)和第六电控旋塞阀(16)与步进电机驱动模块电性连接，步进电机驱动模块与plc模块电性连接，质量流量计(15)的数据线与透传模块连接，透传模块与手持机无线连接，plc模块与透传模块连接，步进电机驱动模块、plc模块、透传模块、电池、电源模块、集成在集成配电柜(9)内。

2.根据权利要求1所述一种智能固井控制监测装置，其特征在于，所述水泥头包括水泥头本体(25)，水泥头本体(25)上固定有与其连通的水泥头压塞入管(17)，水泥头压塞入管(17)下方的水泥头本体(25)上固定有与其连通的水泥头替浆液入管(19)，水泥头压塞入管(17)和水泥头替浆液入管(19)之间的水泥头本体(25)内滑动设置有胶塞(21)，胶塞(21)和水泥头替浆液入管(19)之间的水泥头本体(25)上对称固定有电控档销(18)，电控档销(18)的销杆贯穿水泥头本体(25)侧壁后延伸至水泥头本体(25)内，电控档销(18)的电机与步进电机驱动模块电性连接。

3.根据权利要求1所述一种智能固井控制监测装置，其特征在于，所述直管(22)左端为压塞、清洗合用出口(10)，直管(22)右端为压塞入口(6)。

4.根据权利要求1所述一种智能固井控制监测装置，其特征在于，所述质量流量计(15)的出液端安装有压力传感器，压力传感器与Zigbee无线采集模块电性连接，Zigbee无线采集模块集成安装在集成配电柜(9)内，Zigbee无线采集模块与手持机无线连接。

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