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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