專利名稱：一種智能壓井系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種壓井系統(tǒng)，尤其涉及一種用于準(zhǔn)確、及時(shí)、智能控制的壓井系統(tǒng)，屬于油氣井壓力控制和油氣田鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著對(duì)石油天然氣勘探開(kāi)發(fā)力度的加大，各種復(fù)雜地區(qū)鉆井日益增多，也必然導(dǎo)致鉆遇高壓油氣的機(jī)會(huì)增加。井控規(guī)定，在鉆遇高壓油氣時(shí)，必須開(kāi)展壓井處理，避免地層油氣大量涌出井口，防止地面設(shè)備損毀、作業(yè)人員受到傷亡。目前的壓井處理常采用人工控制的方式，這種控制方式存在一定的弊端。尤其，在溢流量較大、關(guān)井后井口套壓過(guò)高時(shí)，就存在較大的井控設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)進(jìn)行人工控制壓井，技術(shù)人員必須具備清醒的頭腦和較強(qiáng)的心理素質(zhì)，若技術(shù)人員心理素質(zhì)較差，在進(jìn)行壓井處理時(shí)，就容易出現(xiàn)多種技術(shù)上的失誤。例如(I)關(guān)井求壓不準(zhǔn)確，導(dǎo)致壓井液密度設(shè)計(jì)差異較大。不同類型的儲(chǔ)層，關(guān)井求壓的時(shí)間有一定的差異，如低滲透儲(chǔ)層，要求關(guān)井時(shí)間較長(zhǎng)；高滲透性儲(chǔ)層，關(guān)井時(shí)間則較少，技術(shù)人員必須根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行準(zhǔn)確分析和判斷。(2)若設(shè)計(jì)壓井液密度不合理，易出現(xiàn)壓漏地層和多次反復(fù)的壓井。據(jù)調(diào)研，目前壓井液設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致壓漏地層的例子不在少數(shù)，每年損失的鉆井液量不計(jì)其數(shù)，同時(shí)，多次反復(fù)的壓井耗費(fèi)井隊(duì)大量的人力和物力，也是鉆井成本增加的一個(gè)重要因素。(3)循環(huán)排氣時(shí)套壓越控越高，井控風(fēng)險(xiǎn)倍增。在循環(huán)排氣時(shí)，若技術(shù)人員對(duì)控壓不熟悉，不清楚井內(nèi)氣體的狀態(tài)，容易出現(xiàn)套壓高時(shí)就控高，低時(shí)就控低的錯(cuò)誤，使井內(nèi)氣體不能及時(shí)、有效的排除。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決上述問(wèn)題中的不足之處，本實(shí)用新型提供了一種智能壓井系統(tǒng)。為了解決以上技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種智能壓井系統(tǒng)，它由壓井?dāng)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、壓井設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)模塊和循環(huán)排氣自動(dòng)控制系統(tǒng)組成；壓井?dāng)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)由上位工控監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)、自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)和井口監(jiān)控模塊組成；上位工控監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)由工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信接口組成，工控機(jī)采集端口與綜合錄井系統(tǒng)局域網(wǎng)連接，工控機(jī)監(jiān)控端口通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信接口與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)和井口監(jiān)控模塊連接；自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)由傳感器、入口流量計(jì)、出口流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制器和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器構(gòu)成；所述入口流量計(jì)、出口流量計(jì)和傳感器由數(shù)據(jù)線和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器連接。傳感器由壓力傳感器、溫度傳感器和閥位傳感器組成；壓力傳感器裝在節(jié)流閥進(jìn)口端，出口流量計(jì)安裝在節(jié)流管匯出口端，閥位傳感器安裝在節(jié)流閥內(nèi)。井口監(jiān)控模塊由攝像頭、氣體監(jiān)測(cè)儀、數(shù)據(jù)線組成；攝像頭和氣體監(jiān)測(cè)儀安裝在井口附近，并通過(guò)數(shù)據(jù)線連接至工控機(jī)監(jiān)控端口。循環(huán)排氣自動(dòng)控制系統(tǒng)由自動(dòng)節(jié)流閥、自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和操作平臺(tái)組成；自動(dòng)節(jié)流閥安裝在井隊(duì)節(jié)流管匯入口 ；自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)由現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)、控制器和驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成；操作平臺(tái)安裝在鉆臺(tái)樓梯口與風(fēng)動(dòng)絞車間。本實(shí)用新型基于自動(dòng)化理念，在不太改變現(xiàn)有鉆井設(shè)備和技術(shù)人員操作習(xí)慣的前提下，通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析與處理，準(zhǔn)確獲取地層壓力系數(shù)，再按照壓井系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓井液密度，并自動(dòng)控制循環(huán)排氣時(shí)套壓，使整個(gè)壓井安全順利的實(shí)施，使鉆井過(guò)程更加安全。
以下結(jié)合附圖
和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖I是本實(shí)用新型的組成框圖。圖2是本實(shí)用新型的操作流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型由壓井?dāng)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、壓井設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)模塊、循環(huán)排氣自動(dòng)控制系統(tǒng)組成。I、壓井?dāng)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)包括上位工控監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)、自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)、井口監(jiān)控模塊。(I)上位工控監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)由工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信接口(路由器、網(wǎng)線、接口 )組成，工控機(jī)采集端口與綜合錄井系統(tǒng)(或鉆機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))局域網(wǎng)連接，工控機(jī)監(jiān)控端口通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信接口與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)和井口監(jiān)控模塊連接。(2)自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)由傳感器(壓力傳感器、溫度傳感器和閥位傳感器)、入口流量計(jì)、出口流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制器、本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器構(gòu)成。入口流量計(jì)、出口流量計(jì)和傳感器由數(shù)據(jù)線與本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器連接；壓力傳感器裝在節(jié)流閥進(jìn)口端，出口流量計(jì)安裝在節(jié)流管匯出口端，閥位傳感器安裝在節(jié)流閥內(nèi)；(3)井口監(jiān)控模塊由攝像頭、氣體監(jiān)測(cè)儀、數(shù)據(jù)線組成。攝像頭和氣體監(jiān)測(cè)儀安裝在井口附近，并通過(guò)數(shù)據(jù)線連接至工控機(jī)監(jiān)控端口，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控井口情況。2、壓井設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)模塊模塊壓井設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)模塊模塊，為技術(shù)人員提供決策，包括地層壓力系數(shù)求取模塊、壓井設(shè)計(jì)模塊、壓井分析模塊。地層壓力系數(shù)求取模塊，是根據(jù)關(guān)井后設(shè)置在防噴管線上的套壓傳感器上傳的數(shù)據(jù)，依據(jù)井口壓力的變化曲線，確定井口壓力的穩(wěn)定點(diǎn)，若鉆具組合有回壓凡爾則通過(guò)憋泵法或循環(huán)法求取，若無(wú)回壓凡爾，則直接讀取井口壓力值，并通過(guò)計(jì)算，求取地層壓力。壓井設(shè)計(jì)模塊是通過(guò)壓井?dāng)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取的參數(shù)，進(jìn)行工程師法壓井與司鉆法壓井計(jì)算，確定出合理的壓井液密度。壓井分析模塊是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備的壓井液密度、粘度參數(shù)，進(jìn)行壓井計(jì)算，分析壓井是否存在危險(xiǎn)。[0030]3、循環(huán)排氣自動(dòng)控制系統(tǒng)循環(huán)排氣自動(dòng)控制系統(tǒng)由自動(dòng)節(jié)流閥、自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和操作平臺(tái)組成。自動(dòng)節(jié)流閥安裝在井隊(duì)節(jié)流管匯入口，該自動(dòng)節(jié)流閥的壓力級(jí)別可達(dá)到70MPa或135MPa,通過(guò)閥的自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉,逐漸控制排氣量。自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)由現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)、控制器和驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成?，F(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)是現(xiàn)場(chǎng)采集控制中樞?？刂破魇秦?fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)所有信號(hào)的采集、處理、轉(zhuǎn)發(fā)中間指令。驅(qū)動(dòng)器是執(zhí)行控制器發(fā)出的指令，通過(guò)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)啟，實(shí)現(xiàn)套壓的準(zhǔn)確控制，并反饋閥門(mén)開(kāi)度。操作平臺(tái)是安裝在鉆臺(tái)樓梯口與風(fēng)動(dòng)絞車間，技術(shù)人員可通過(guò)操作平臺(tái)直接進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)壓井作業(yè)。如圖I、圖2所示，智能化壓井系統(tǒng)的具體實(shí)施步驟如下(I)上位工控監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)包括工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信接口(路由器、網(wǎng)線、接口)，工控機(jī)采集端口與綜合錄井系統(tǒng)(或鉆機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))局域網(wǎng)連接，工控機(jī)監(jiān)控端口通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信接口與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)和井口監(jiān)控模塊連接。(2)自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)的傳感器(壓力傳感器、溫度傳感器和閥位傳感器)、入口流量計(jì)、出口流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制器、本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器由數(shù)據(jù)線傳遞給工控機(jī)。工控機(jī)用于獲取壓井所需的鉆井?dāng)?shù)據(jù)。(3)井口監(jiān)控單元的攝像頭和氣體監(jiān)測(cè)儀安裝在井口附近，并通過(guò)數(shù)據(jù)線連接至工控機(jī)監(jiān)控端口，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控井口情況。(4)上位工控機(jī)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)接受到所有壓井參數(shù)后，計(jì)算分析和決策井口控制套壓值，并下達(dá)套壓值控制指令。I)在系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制前，人工錄入井筒、鉆具組合、鉆井液性能、地層預(yù)測(cè)壓力系數(shù)等相關(guān)參數(shù)，實(shí)時(shí)計(jì)算井底壓力值；2)發(fā)現(xiàn)溢流后，系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警，進(jìn)行關(guān)井作業(yè)。3)根據(jù)關(guān)井后設(shè)置在防噴管線上的套壓傳感器上傳的數(shù)據(jù)，依據(jù)井口壓力的變化曲線，確定井口壓力的穩(wěn)定點(diǎn)。4)若鉆具組合有回壓凡爾則通過(guò)憋泵法或循環(huán)法求取，若無(wú)回壓凡爾，則直接讀取井口壓力值，并通過(guò)計(jì)算，求取地層壓力系數(shù)。5)通過(guò)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取的參數(shù)，進(jìn)行工程師法壓井與司鉆法壓井計(jì)算，確定出合理的壓井液密度。6)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)備的壓井液密度、粘度參數(shù)，進(jìn)行壓井計(jì)算，分析壓井是否存在危險(xiǎn)。7)通過(guò)循環(huán)排氣自動(dòng)控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥開(kāi)度，控制井口套壓值，進(jìn)行自動(dòng)循環(huán)排氣。上述實(shí)施方式并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型的技術(shù)方案范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種智能壓井系統(tǒng)，其特征在于它由壓井?dāng)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、壓井設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)模塊和循環(huán)排氣自動(dòng)控制系統(tǒng)組成； 所述壓井?dāng)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)由上位工控監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)、自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)和井口監(jiān)控模塊構(gòu)成； 所述上位工控監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)由工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信接口組成，工控機(jī)采集端口與綜合錄井系統(tǒng)局域網(wǎng)連接，工控機(jī)監(jiān)控端口通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信接口與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)和井口監(jiān)控模塊連接； 所述自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)由傳感器、入口流量計(jì)、出口流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制器和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器構(gòu)成；所述入口流量計(jì)、出口流量計(jì)和傳感器由數(shù)據(jù)線和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能壓井系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器由壓力傳感器、溫度傳感器和閥位傳感器組成；所述壓力傳感器裝在節(jié)流閥進(jìn)口端，出口流量計(jì)安裝在節(jié)流管匯出口端，閥位傳感器安裝在節(jié)流閥內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能壓井系統(tǒng)，其特征在于所述井口監(jiān)控模塊由攝像頭、氣體監(jiān)測(cè)儀、數(shù)據(jù)線組成；所述攝像頭和氣體監(jiān)測(cè)儀安裝在井口附近，并通過(guò)數(shù)據(jù)線連接至工控機(jī)監(jiān)控端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能壓井系統(tǒng)，其特征在于所述循環(huán)排氣自動(dòng)控制系統(tǒng)由自動(dòng)節(jié)流閥、自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)和操作平臺(tái)組成；所述自動(dòng)節(jié)流閥安裝在井隊(duì)節(jié)流管匯入口 ；所述自動(dòng)控制機(jī)構(gòu)由現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)、控制器和驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成；所述操作平臺(tái)安裝在鉆臺(tái)樓梯口與風(fēng)動(dòng)絞車間。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種智能壓井系統(tǒng)，它由壓井?dāng)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、壓井設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)模塊和循環(huán)排氣自動(dòng)控制系統(tǒng)組成；壓井?dāng)?shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)由上位工控監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)、自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)和井口監(jiān)控模塊組成；上位工控監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)由工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信接口組成，工控機(jī)采集端口與綜合錄井系統(tǒng)局域網(wǎng)連接，工控機(jī)監(jiān)控端口通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信接口與自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)和井口監(jiān)控模塊連接；自動(dòng)節(jié)流系統(tǒng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)由傳感器、出、入口流量計(jì)、節(jié)流閥調(diào)節(jié)控制器和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器構(gòu)成；所述出、入口流量計(jì)和傳感器由數(shù)據(jù)線和本地?cái)?shù)據(jù)采集與控制器連接。本實(shí)用新型基于自動(dòng)化理念，自動(dòng)控制循環(huán)排氣時(shí)套壓，使整個(gè)壓井安全順利的實(shí)施，使鉆井過(guò)程更加安全。
文檔編號(hào)E21B47/00GK202510089SQ20122010467
公開(kāi)日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月20日
發(fā)明者李洪波, 李自力, 魏強(qiáng) 申請(qǐng)人:李洪波