井控工程监测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种井控工程监测系统，包括在钻台调整装置，钻具通过钻台调整装置插入到井眼内，泥浆循环系统通过钻具的内腔在井眼环形空间内循环出到循环罐，再通过泥浆泵泵入钻具内腔形成闭路循环，在井眼的上方连接防溢管，防溢管的上端设有井口密封器，在防溢管下部设有防喷器，在井口密封器与防喷器之间依次通过灌浆管和灌浆泵后与泥浆罐连接，在灌浆管上设有灌浆管流量传感器；在泥浆循环系统在防溢管的出口的导管处设有导管流量传感器，在泥浆循环系统的入口处设置立管流量传感器。该井控工程监测系统性能稳定，能够实时记录及无线远传现场的工作信息。实现现场和基地于一体、信息共享、遥控指挥、事故回放、调查处理提供依据。

【技术实现步骤摘要】
井控工程监测系统
本专利技术涉及一种井控工程监测系统，该设备适用于各种石油钻井、大修井作业施 工过程中的井控工程实时在线监测，特别适用于海上钻井、超深井、探井、三高油气井作 业施工中的井控工程实时监测。
技术介绍
随着钻井技术的不断进步和新工艺的实施，钻井深度的增大，钻井所遇到的地层 复杂性和难度越来越大；钻井过程中一旦发生井喷失控会造成巨大的灾难性损失。往往会 造成设备毁坏、人员伤亡、油气井报废、环境污染及不良的社会影响；而钻修井过程中井控 工程监测技术是实现本质安全的一项关键技术。 但现有的井控工程监测技术是用超声波液位传感测量的方法和靶式相对流量传 感测量的方法。这种办法有以下缺点：1泥浆罐体积影响：(泥浆罐表面积大，液面高度微小 变化涉及泥浆量很大）；2、超声波液位传感器精度影响：（安装位置、倾角、液面波动、温度、 蒸汽、罐体震动等导致误差大）；3、工程施工影响：（配泥浆加水加药、搅拌器的扰动、除砂流 失泥浆、跑泥浆等导致计量不准);4、出口靶式流量测量精度低：（导管倾角、泥浆密度、靶片 长短、温度、震动等导致精度低）；5、泵冲测量流量和出口靶式流量测量不配套：（泥浆含气、 泥浆粘度、泵上水效率、缸套尺寸等导致测量相对流量误差大)。以上诸多因素，导致井控工 程监测不准。 所以，在井控工程监测方法中，诸多的弊端导致时常发生井控险情和井喷失控等 恶性事故(如2010年美国墨西哥湾钻井井喷失控爆炸着火事故)。特别是海上钻井平台井 控风险极大，一旦失去控制后果不堪设想。所以为了切实保证钻修井安全施工，必须要研制 高精度的井控工程监测系统来确保钻修井施工的本质安全。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种井控工程监测系统，该井控工程监测系统性 能稳定，能够实时记录及无线远传现场的工作信息。实现现场和基地于一体、信息共享、遥 控指挥、事故回放、调查处理提供依据。 为解决以上问题，本专利技术的具体技术方案如下：一种井控工程监测系统，包括在钻 台上的调整装置，钻具通过钻台调整装置插入到井眼内，泥浆循环系统通过钻具的内腔在 井眼环形空间内循环，在井眼的上方连接防溢管，防溢管的上端设有井口密封器，在防溢管 下部设有防喷器，在井口密封器与防喷器之间依次通过灌浆管和灌浆泵后与泥浆罐连接， 在灌浆管上设有灌浆管流量传感器；在泥浆循环系统在防溢管的出口的导管处设有导管流 量传感器，在泥浆循环系统的入口处设置立管流量传感器；在安全区内设有上位机，上位机 内的PLC和UPS，上位机通过数据线分别与灌浆管流量传感器、立管流量传感器和导管流量 传感器连接。 所述的钻台调整装置结构为，钻台的中心设有钻盘，在转台的上方设有天车，天车 通过游车连接钻具；在转台的两端分别设有绞车和死绳固定器，钢丝绳一端与绞车连接，另 一端绕过天车、游车与死绳固定器连接；在绞车上设有绞车编码器，在死绳固定器上设置死 绳固定器悬重压力传感器；在钻台上设置液气大钳，液气大钳上设置液气大钳扭矩传感器； 绞车编码器、液气大钳扭矩传感器和死绳固定器悬重压力传感器分别通过数据线与上位机 连接。 所述的泥浆循环系统结构为，在防溢管上设有导管，导管一端位于井口密封器与 防喷器之间，导管另一端与泥浆罐相通；在泥浆罐通过泥浆泵连接立管，立管上端依次连接 油壬和水龙带后与钻具上端相通；所述的立管流量传感器设有在立管下部；所述的导管流 量传感器位于导管的入口处。 所述的防溢管的上方设置钻具识别传感器，钻具识别传感器通过数据线与上位机 连接。 一种井控工程检测方法，包括以下步骤： 1) 利用上位机内的软件对绞车编码器、液气大钳扭矩传感器、死绳固定器悬重压力传 感器、钻具识别传感器、立管流量传感器、导管流量传感器和灌浆管流量传感器七个传感器 进行自动识别，并记录实时的流量曲线； 2) 当识别的立管流量大于零，导管流量大于零时，判断为钻进（循环）工况；并将立管 流量传感器出口瞬时流量与导管流量传感器入口瞬时流量实时比对，当立管流量大于导管 流量时，说明井漏；当导管流量大于立管流量时，说明溢流； 3) 当钻进识别传感器识别钻具向上运动，绞车编码器数值大于26,液气大钳扭矩大于 3MPa时，为起钻，并且起出一柱钻具，确定为起钻工况；确定起出钻具的柱数，由上位机来 控制PLC控制器的启停，控制灌浆泵定柱定量灌浆，利用灌浆管流量传感器和导管流量传 感器流量对比，精确计算出起出钻具的体积，精确计算出应该灌入的泥浆体积，通过上位机 软件计算得出是否抽吸、溢流及井漏的现象； 4) 当钻进识别传感器识别井筒内无钻具时，判定为空井工况，通过灌浆管流量传感器 和导管流量传感器流量对比，确定是否溢流、井漏的现象； 5) 当钻进识别传感器识别钻进不上下运动时，判定为暂停工况，则按前一个工况运行 识别； 6) 如果不与步骤2-5中任意一种工况相同，即为下钻工况；确定下入井内钻具的尺寸、 柱数和下入的速度，由上位机来计算应返出的泥浆体积、返出的速度和导管流量传感器流 量实时对比，确定是否溢流、井漏的现象； 7) 在步骤2-6中若判断为发生抽吸情况后及时并报警，显示每柱的抽吸量、发生抽吸 现象时间、累积抽吸量、并保存曲线，直至警报解除；若判断为发生溢流现象时计时并报警， 显示瞬时溢流速度、溢流时间、累积溢流量、并保存曲线，直至警报解除；若判断为发生井漏 现象时计时并报警，显示瞬时漏速、漏失时间、累积漏失量、并保存曲线，直至警报解除。 该井控工程监测系统采用了灌浆泵和灌浆管的结构，从而可以与导管中的流量进 行对比，保证了测量精度，可及时的对抽吸、溢流或井漏进行判断，及时报警并处理，实现了 钻井工程安全监测的自动化和数字化，实现现场和基地井控一体化大格局。 在钻台调整装置设置绞车编码器、液气大钳扭矩传感器和死绳固定器悬重压力传 感器，可以通过上述传感器判别钻具的下降或上升位置，或起钻钻具的注数，实现钻具的自 动化判断， 在泥浆循环系统设置防溢管，且在防溢管上设置井口密封器，可保证井筒内的所有流 体都从导管流出，这样防止了有毒有害气体的扩散，防止了井下落物，使起出的钻具干净， 同时也减轻了现场操作人员的劳动强度。 【附图说明】 图1为井控工程监测系统结构示意图。 图2为井控工程监测系统主机与传感器布局图。 【具体实施方式】 如图1和图2所示，一种井控工程监测系统，包括在钻台调整装置，钻具14通过钻 台调整装置插入到井眼22内，泥浆循环系统通过钻具14的内腔在井眼环形空间29内循 环，在井眼22的上方连接防溢管30,防溢管30的上端设有井口密封器20,在防溢管下部设 有防喷器21，在井口密封器20与防喷器21之间依次通过灌浆管32和灌浆泵23后与泥浆 罐17连接，在灌浆管32上设有灌浆管流量传感器7,灌浆管流量传感器7用于监测灌浆管 32内向井眼22内灌浆的流量；在泥浆循环系统在防溢管30的出口的导管处设有导管流量 传感器6,导管流量传感器6监测泥浆循环系统出口流量，在泥浆循环系统的入口处设置立 管流量传感器5,用来监测泥浆循环系统入口流量；在安全区内设有上位机8,上位机8内的 PLC通过数据线分别与灌浆管流量传感器7、本文档来自技高网...

【技术保护点】
井控工程监测系统，包括在钻台调整装置，钻具（14）通过钻台调整装置插入到井眼（22）内，泥浆循环系统通过钻具（14）的内腔在井眼环形空间（29）内循环，其特征在于：在井眼（22）的上方连接防溢管（30），防溢管（30）的上端设有井口密封器（20），在防溢管下部设有防喷器（21），在井口密封器（20）与防喷器（21）之间依次通过灌浆管（32）和灌浆泵（23）后与泥浆罐（17）连接，在灌浆管（32）上设有灌浆管流量传感器（7）；在泥浆循环系统在防溢管（30）的出口的导管处设有导管流量传感器（6），在泥浆循环系统的入口处设置立管流量传感器（5）；在安全区内设有上位机（8），上位机（8）通过数据线分别与灌浆管流量传感器（7）、立管流量传感器（5）和导管流量传感器（6）连接。

【技术特征摘要】
1. 井控工程监测系统，包括在钻台调整装置，钻具（14)通过钻台调整装置插入到井眼 (22) 内，泥浆循环系统通过钻具（14)的内腔在井眼环形空间（29)内循环，其特征在于：在 井眼（22)的上方连接防溢管（30)，防溢管（30)的上端设有井口密封器（20)，在防溢管下 部设有防喷器（21)，在井口密封器（20)与防喷器（21)之间依次通过灌浆管（32)和灌浆泵 (23) 后与泥浆罐（17)连接，在灌浆管（32)上设有灌浆管流量传感器（7);在泥浆循环系统 在防溢管（30)的出口的导管处设有导管流量传感器（6)，在泥浆循环系统的入口处设置立 管流量传感器（5);在安全区内设有上位机（8)，上位机（8)通过数据线分别与灌浆管流量 传感器（7)、立管流量传感器（5)和导管流量传感器（6)连接。2. 如权利要求1所述的井控工程监测系统，其特征在于：所述的钻台调整装置结构 为，钻台（19 )的中心设有钻盘（33 )，在转台（19 )的上方设有天车（11 )，天车（11)通过游车 (12)连接钻具（14);在转台（19)的两端分别设有绞车（18)和死绳固定器（16)，钢丝绳（25) 一端与绞车（18)连接，另一端绕过天车（11)与死绳固定器（16)连接；在绞车（18)上设有 绞车编码器（1)，在死绳固定器（16)上设置死绳固定器悬重压力传感器（3);在钻台（19)上 设置液气大钳（15)，液气大钳（15)上设置液气大钳扭矩传感器（2);绞车编码器（1)、液气 大钳扭矩传感器（2 )和死绳固定器悬重压力传感器（3 )分别通过数据线与上位机（8 )连接。3. 如权利要求1或2所述的井控工程监测系统，其特征在于：所述的泥浆循环系统结 构为，在防溢管（30)上设有导管（31)，导管（31) -端位于井口密封器（20)与防喷器（21) 之间，导管另一端与泥浆罐（17)相通；在泥浆罐（17)通过泥浆泵（24)连接立管（13)，立管 上端依次连接油壬（28)和水龙带（27)后与钻具（14)上端相通；所述的立管流量传感器（5) 设有在立管（13)下部；所述的导管流量传感器（6)位于导管的入口处。4. 如权利要求1所述的井控工程监测系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：许广奎，赵家敏，王铁晨，任洪生，刘宝学，李永亮，尚久红，吴淑萍，高雅静，丛玉丽，许珊珊，文舜智，孙小迪，任会来，李璐，刘传义，沈磊，赵明明，
申请(专利权)人：盘锦春亚石油科技有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21