CN102561996A - 一种智能压井*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能压井***,它由压井数据采集与监控***、压井设计与分析***模块和循环排气自动控制***组成;压井数据采集与监控***由上位工控监测机构、自动节流***监控机构和井口监控模块组成;上位工控监测机构由工控机、网络通信接口组成,工控机采集端口与综合录井***局域网连接,工控机监控端口通过网络通信接口与自动节流***监控机构和井口监控模块连接;自动节流***监控机构由传感器、出、入口流量计、节流阀调节控制器和本地数据采集与控制器构成;所述出、入口流量计和传感器由数据线和本地数据采集与控制器连接。本发明基于自动化理念,自动控制循环排气时套压,使整个压井安全顺利的实施,使钻井过程更加安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种压井***,尤其涉及一种用于准确、及时、智能控制的压井***,属于油气井压力控制和油气田钻井工程技术领域。
背景技术
近年来,随着对石油天然气勘探开发力度的加大,各种复杂地区钻井日益增多,也必然导致钻遇高压油气的机会增加。井控规定,在钻遇高压油气时,必须开展压井处理,避免地层油气大量涌出井口,防止地面设备损毁、作业人员受到伤亡。
目前的压井处理常采用人工控制的方式,这种控制方式存在一定的弊端。尤其,在溢流量较大、关井后井口套压过高时,就存在较大的井控设备风险,此时进行人工控制压井,技术人员必须具备清醒的头脑和较强的心理素质,若技术人员心理素质较差,在进行压井处理时,就容易出现多种技术上的失误。例如:
(1)关井求压不准确,导致压井液密度设计差异较大。不同类型的储层,关井求压的时间有一定的差异,如低渗透储层,要求关井时间较长;高渗透性储层,关井时间则较少,技术人员必须根据实际情况进行准确分析和判断。
(2)若设计压井液密度不合理,易出现压漏地层和多次反复的压井。据调研,目前压井液设计不合理导致压漏地层的例子不在少数,每年损失的钻井液量不计其数,同时,多次反复的压井耗费井队大量的人力和物力,也是钻井成本增加的一个重要因素。
(3)循环排气时套压越控越高,井控风险倍增。在循环排气时,若技术人员对控压不熟悉,不清楚井内气体的状态,容易出现套压高时就控高,低时就控低的错误,使井内气体不能及时、有效的排除。
发明内容
为了解决上述问题中的不足之处,本发明提供了一种智能压井***。
为了解决以上技术问题,本发明采用的技术方案是:一种智能压井***,它由压井数据采集与监控***、压井设计与分析***模块和循环排气自动控制***组成;
压井数据采集与监控***由上位工控监测机构、自动节流***监控机构和井口监控模块组成;
上位工控监测机构由工控机、网络通信接口组成,工控机采集端口与综合录井***局域网连接,工控机监控端口通过网络通信接口与自动节流***监控机构和井口监控模块连接;
自动节流***监控机构由传感器、入口流量计、出口流量计、节流阀调节控制器和本地数据采集与控制器构成;所述入口流量计、出口流量计和传感器由数据线和本地数据采集与控制器连接。
传感器由压力传感器、温度传感器和阀位传感器组成;
压力传感器装在节流阀进口端,出口流量计安装在节流管汇出口端,阀位传感器安装在节流阀内。
井口监控模块由摄像头、气体监测仪、数据线组成;摄像头和气体监测仪安装在井口附近,并通过数据线连接至工控机监控端口。
循环排气自动控制***由自动节流阀、自动控制机构和操作平台组成;自动节流阀安装在井队节流管汇入口;自动控制机构由现场工控机、控制器和驱动器构成;操作平台安装在钻台楼梯口与风动绞车间。
本发明基于自动化理念,在不太改变现有钻井设备和技术人员操作习惯的前提下,通过实时数据分析与处理,准确获取地层压力系数,再按照压井***设计压井液密度,并自动控制循环排气时套压,使整个压井安全顺利的实施,使钻井过程更加安全。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的组成框图。
图2是本发明的操作流程图。
具体实施方式
如图1所示,本发明由压井数据采集与监控***、压井设计与分析***模块、循环排气自动控制***组成。
1、压井数据采集与监控***包括上位工控监测机构、自动节流***监控机构、井口监控模块。
(1)上位工控监测机构由工控机、网络通信接口(路由器、网线、接口)组成,工控机采集端口与综合录井***(或钻机数据采集***)局域网连接,工控机监控端口通过网络通信接口与自动节流***监控机构和井口监控模块连接。
(2)自动节流***监控机构由传感器(压力传感器、温度传感器和阀位传感器)、入口流量计、出口流量计、节流阀调节控制器、本地数据采集与控制器构成。入口流量计、出口流量计和传感器由数据线与本地数据采集与控制器连接;压力传感器装在节流阀进口端,出口流量计安装在节流管汇出口端,阀位传感器安装在节流阀内;
(3)井口监控模块由摄像头、气体监测仪、数据线组成。摄像头和气体监测仪安装在井口附近,并通过数据线连接至工控机监控端口,用于实时监控井口情况。
2、压井设计与分析***模块模块
压井设计与分析***模块模块,为技术人员提供决策,包括地层压力系数求取模块、压井设计模块、压井分析模块。
地层压力系数求取模块,是根据关井后设置在防喷管线上的套压传感器上传的数据,依据井口压力的变化曲线,确定井口压力的稳定点,若钻具组合有回压凡尔则通过憋泵法或循环法求取,若无回压凡尔,则直接读取井口压力值,并通过计算,求取地层压力。
压井设计模块是通过压井数据采集与监控***实时获取的参数,进行工程师法压井与司钻法压井计算,确定出合理的压井液密度。
压井分析模块是通过现场储备的压井液密度、粘度参数,进行压井计算,分析压井是否存在危险。
3、循环排气自动控制***
循环排气自动控制***由自动节流阀、自动控制机构和操作平台组成。
自动节流阀安装在井队节流管汇入口,该自动节流阀的压力级别可达到70MPa或135MPa,通过阀的自动开启、关闭,逐渐控制排气量。
自动控制机构由现场工控机、控制器和驱动器构成。现场工控机是现场采集控制中枢。控制器是负责现场所行信号的采集、处理、转发中间指令。驱动器是执行控制器发出的指令,通过调节阀的开启,实现套压的准确控制,并反馈阀门开度。
操作平台是安装在钻台楼梯口与风动绞车间,技术人员可通过操作平台直接进行现场压井作业。
如图1、图2所示,智能化压井***的具体实施步骤如下:
(1)上位工控监测机构包括工控机、网络通信接口(路由器、网线、接口),工控机采集端口与综合录井***(或钻机数据采集***)局域网连接,工控机监控端口通过网络通信接口与自动节流***监控机构和井口监控模块连接。
(2)自动节流***监控机构的传感器(压力传感器、温度传感器和阀位传感器)、入口流量计、出口流量计、节流阀调节控制器、本地数据采集与控制器由数据线传递给工控机。工控机用于获取压井所需的钻井数据。
(3)井口监控单元的摄像头和气体监测仪安装在井口附近,并通过数据线连接至工控机监控端口,用于实时监控井口情况。
(4)上位工控机监测机构接受到所有压井参数后,计算分析和决策井口控制套压值,并下达套压值控制指令。
1)在***进行自动监测与控制前,人工录入井筒、钻具组合、钻井液性能、地层预测压力系数等相关参数,实时计算井底压力值;
2)发现溢流后,***进行报警,进行关井作业。
3)根据关井后设置在防喷管线上的套压传感器上传的数据,依据井口压力的变化曲线,确定井口压力的稳定点。
4)若钻具组合有回压凡尔则通过憋泵法或循环法求取,若无回压凡尔,则直接读取井口压力值,并通过计算,求取地层压力系数。
5)通过数据采集与监控***实时获取的参数,进行工程师法压井与司钻法压井计算,确定出合理的压井液密度。
6)通过现场储备的压井液密度、粘度参数,进行压井计算,分析压井是否存在危险。
7)通过循环排气自动控制***,自动调节节流阀开度,控制井口套压值,进行自动循环排气。
上述实施方式并非是对本发明的限制,本发明也并不仅限于上述举例,本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换,也均属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种智能压井***,其特征在于:它由压井数据采集与监控***、压井设计与分析***模块和循环排气自动控制***组成;
所述压井数据采集与监控***由上位工控监测机构、自动节流***监控机构和井口监控模块构成;
所述上位工控监测机构由工控机、网络通信接口组成,工控机采集端口与综合录井***局域网连接,工控机监控端口通过网络通信接口与自动节流***监控机构和井口监控模块连接;
所述自动节流***监控机构由传感器、入口流量计、出口流量计、节流阀调节控制器和本地数据采集与控制器构成;所述入口流量计、出口流量计和传感器由数据线和本地数据采集与控制器连接。
2.根据权利要求1所述的智能压井***,其特征在于:所述传感器由压力传感器、温度传感器和阀位传感器组成;
所述压力传感器装在节流阀进口端,出口流量计安装在节流管汇出口端,阀位传感器安装在节流阀内。
3.根据权利要求1所述的智能压井***,其特征在于:所述井口监控模块由摄像头、气体监测仪、数据线组成;所述摄像头和气体监测仪安装在井口附近,并通过数据线连接至工控机监控端口。
4.根据权利要求1所述的智能压井***,其特征在于:所述循环排气自动控制***由自动节流阀、自动控制机构和操作平台组成;所述自动节流阀安装在井队节流管汇入口;所述自动控制机构由现场工控机、控制器和驱动器构成;所述操作平台安装在钻台楼梯口与风动绞车间。
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