CN111396031A - 一种钻探流体参数监测***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻探流体参数监测***及方法，具体体统一种钻探流体参数监测***包括钻探结构、参数监测装置，所述参数监测装置安装在钻探结构上，所述参数监测装置包括通讯机构、射频机构、监测机构以及控制器，所述射频机构包括射频载体、温度测量载体，所述温度测量载体设在射频载体上，该***通过射频机构在钻探机构内的流动连检测钻探流体的实时温度参数，本发明还提供一种钻探流体参数监测***的方法。
Description
技术领域
本发明涉及钻探***，具体是一种钻探流体参数监测***及方法。
背景技术
钻探流体主要成分有:淡水或盐水、饱和盐水，钠膨润土或钙膨润土、有机土(经表面活性剂处理的土)、抗盐土，无机或有机化合物如天然或合成高分子化合物、表面活性剂，柴油、原油等(用于油基钻探液)空气、天然气等(用于气体钻探)。不同成分的组合，形成各种类型的钻探流体。从物理化学观点看，钻探液是一种多相不稳定体系。包括“悬浮体”(如重晶石粉、钻屑、粘土粉)、胶体(如高聚物、膨润土粉)和真溶液(如氯化钠、碳酸钠)。其中起主要作用的是胶体成分，一般称胶态-悬浮体。
钻探流体主要用于以下功能，第一：清洗井底，携带岩屑；第二：冷却和润滑钻头及钻柱；第三：形成泥饼，封护井壁；第四：控制与平衡地层压力；第五：循环停止时，能悬浮岩屑和加重剂；第六：在地面沉除岩屑；第七：提供所钻地层的岩屑、泥浆、气测等有关资料；第八：将流体功率传给钻头(在用井下动力钻具时)等。
其中冷却润滑钻头是保护钻头的重要技术手段，而现有技术中对钻头以及与钻头相连部分结构的温度检测手段落后，不具有实时性。从而造成了大量的钻头以及相关设备的损坏，不仅造成物质上的浪费，也会影响工程的周期进度。
发明内容
本发明目的是解决在钻探领域中，对钻头以及相关结构的温度检测时间延迟而造成的设备损坏的问题。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种钻探流体参数监测***，包括钻探结构、参数监测装置，所述参数监测装置安装在钻探结构上，所述参数监测装置包括通讯机构、射频机构、监测机构以及控制器，所述射频机构包括射频载体、温度测量载体，所述温度测量载体设在射频载体上，所述射频机构测量钻探流体温度信息，通过通讯机构把钻探流体温度信息传输给控制器以计算得到该钻探流体的温度信息，所述检测机构监测射频机构位置信息，并通过通讯机构把位置信息传输给控制器以得到各个射频机构在钻探流体中所处的位置，结合钻探流体的温度信息以及射频机构所处在钻探流体的位置，得到钻探流体各处的温度信息。
进一步的，所述钻探结构连接在钻探平台和井口之间以用于钻探井孔。
进一步的，所述钻探结构包括立管、钻柱、钻头，所述钻头连接在立管底部，所述钻柱设在立管外部，所述检测机构均匀分布在钻柱内壁，所述通讯机构设在钻柱内壁上，钻探流体内设有射频机构，所述钻探流体通过立管内部。
进一步的，所述射频机构包括第一承载板，所述第一承载板上设有电源装置、温度传感器、第一信号发射器、无线射频卡。
进一步的，所述通讯机构包括第二承载板，所述第二承载板上设有第一信号接收器、第二信号发射器。
进一步的，所述检测机构包括第三承载板、阅读器，所述阅读器固定连接在第三承载板上。
进一步的，所述钻探机构还包括井口，管道、泵体、电机，所述井口设在地面上，所述电机设在钻柱顶部，所述管道一端设在进口，另一端设在管道顶部，所述泵体设在管道之间。
一种钻探流体参数监测方法，包括以下步骤，
S1：使用控制器设定钻探流体的预警温度；
S2：将至少一个射频机构混合在钻探流体内；
S3：电机带动立管和钻头转动，立管和钻头沿井口向下转动，同时开动泵体，将钻探流体从钻柱顶部注入到立管内，钻头与地面形成立柱；
S4：钻探流体流经立管、立柱、管道、水泵，再通过管道输送到立管顶部，形成循环；
S5：在步骤S4中，钻探流体流经管道是时射频机构监测钻柱内各个地方的钻探流体的实时温度，并发送给通讯机构，通讯机构将温度传输给控制器，控制器记录钻探流体的实时温度；
S6：在步骤S4中，钻探流体流经管道是时射频机构与各个检测机构进行数据交换形成位置信息，各个经过数据交换的检测机构将位置信息传输给通讯机构，通讯结构将实时位置信息发送给控制器。
S7：控制器将实时位置信息数据与实时温度汇总。
进一步的，所述控制器电性连接泵体、通讯机构、检测机构。
进一步的，所述温度传感器型号为LM335Z/NOPB。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明中采用射频机构设在钻探流体中循环流动，该射频机构设有第一承载板以及，电源装置、温度传感器、第一信号发射器、无线射频卡，通过射频机构与通讯机构，检测机构的数据交换，通过通讯机构发送给控制器汇总从而汇总出射频机构在各个部位的实时温度，从而不仅监测了钻探流体的实时温度，也能得到钻探机构各处的实时温度，一旦温度超过控制器的阈值，可人工停止设备动力，保护钻探机构，并且控制也汇总了钻探流程中的温度数据，可以对多组温度数据进行比对，可以对优化钻探流程，优化钻探流体成分提供数据帮助。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明立柱局部结构图；
图3为本发明射频机构结构图；
图4为本发明检测机构结构图；
图5为本发明通讯机构结构图；
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足***相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“设置”或者“连接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
如图1-图5所示，一种钻探流体2参数监测***，包括钻探结构、参数监测装置，所述参数监测装置安装在钻探结构上，所述参数监测装置包括通讯机构、射频机构3、监测机构以及控制器1，所述射频机构3包括射频载体、温度测量载体，所述温度测量载体设在射频载体上，所述射频机构3测量钻探流体2温度信息，通过通讯机构把钻探流体2温度信息传输给控制器1以计算得到该钻探流体2的温度信息，所述检测机构监测射频机构3位置信息，并通过通讯机构把位置信息传输给控制器1以得到各个射频机构3在钻探流体2中所处的位置，结合钻探流体2的温度信息以及射频机构3所处在钻探流体2的位置，得到钻探流体2各处的温度信息。
本实施例中，所述钻探结构连接在钻探平台和井口之间以用于钻探井孔。
本实施例中，所述钻探结构包括立管6、钻柱5、钻头4，所述钻头4连接在立管6底部，所述钻柱设5在立管6外部，所述检测机构51均匀分布在钻柱5内壁，所述通讯机构52设在钻柱5内壁上，钻探流体2内设有射频机构3，所述钻探流体2通过钻柱5内部。
本实施例中，所述射频机构3包括第一承载板34，所述第一承载板34上设有电源装置31、温度传感器32、第一信号发射器33、无线射频卡35。
本实施例中，所述通讯机构52包括第二承载板521，所述第二承载板521上设有第一信号接收器522、第二信号发射器523。
本实施例中，所述检测机构51包括第三承载板511、阅读器512，所述阅读器511固定连接在第三承载板522上。
本实施例中，所述钻探机构还包括井口，管道8、泵体7、电机9，所述井口设在地面上，所述电机9设在钻柱6顶部，所述管道8一端设在井口，另一端设在钻柱6顶部，所述泵体7设在管道8之间。
一种钻探流体2参数监测方法，包括以下步骤，
S1：使用控制器1设定钻探流体2的预警温度；
S2：将至少一个射频机构3混合在钻探流体2内；
S3：电机9带动立管6和钻头4转动，立管6和钻头4沿井口向下转动，同时开动泵体8，将钻探流体2从钻柱顶部注入到钻柱5内，钻头4与地面形成立柱10；
S4：钻探流体2流经钻柱5、立柱10、管道8、水泵7，再通过管道输送到钻柱5顶部，形成循环；
S5：在步骤S4中，钻探流体2流经管道8是时射频机构3监测钻柱6内各个地方的钻探流体2的实时温度，并发送给通讯机构52，通讯机构52将温度传输给控制器1，控制器1记录钻探流体2的实时温度；
S6：在步骤S4中，钻探流体2流经管道是时射频机构3与各个检测机构51进行数据交换形成位置信息，各个经过数据交换的检测机构51将位置信息传输给通讯机构52，通讯机构52将实时位置信息发送给控制器1。
S7：控制器1将实时位置信息数据与实时温度汇总。
本实施例中，所述控制器1电性连接泵体7、通讯机构52、检测机构51。
本实施例中，所述温度传感器型号为LM335Z/NOPB。
本发明中采用射频机构3设在钻探流体2中循环流动，该射频机构3设有第一承载板以及，电源装置、温度传感器、第一信号发射器、无线射频卡，通过射频机构3与通讯机构，检测机构的数据交换，通过通讯机构发送给控制器1汇总从而汇总出射频机构3在各个部位的实时温度，从而不仅监测了钻探流体2的实时温度，也能得到钻探机构各处的实时温度，一旦温度超过控制器1的阈值，可人工停止设备动力，保护钻探机构，并且控制也汇总了钻探流程中的温度数据，可以对多组温度数据进行比对，可以对优化钻探流程，优化钻探流体2成分提供数据帮助。
Claims (10)
1.一种钻探流体参数监测***，其特征在于，包括钻探结构、参数监测装置，所述参数监测装置安装在钻探结构上，所述参数监测装置包括通讯机构、射频机构、监测机构以及控制器，所述射频机构包括射频载体、温度测量载体，所述温度测量载体设在射频载体上，所述射频机构测量钻探流体温度信息，通过通讯机构把钻探流体温度信息传输给控制器以计算得到该钻探流体的温度信息，所述检测机构监测射频机构位置信息，并通过通讯机构把位置信息传输给控制器以得到各个射频机构在钻探流体中所处的位置，结合钻探流体的温度信息以及射频机构所处在钻探流体的位置，得到钻探流体各处的温度信息。
2.根据权利要求1所述的钻探流体参数监测***，其特征在于，所述钻探结构连接在钻探平台和井口之间以用于钻探井孔。
3.根据权利要求1所述的钻探流体参数监测***，其特征在于，所述钻探结构包括立管、钻柱、钻头，所述钻头连接在立管底部，所述钻柱设在立管外部，所述检测机构均匀分布在钻柱内壁，所述通讯机构设在钻柱内壁上，钻探流体内设有射频机构，所述钻探流体通过立管内部。
4.根据权利要求1所述的钻探流体参数监测***，其特征在于，所述射频机构包括第一承载板，所述第一承载板上设有电源装置、温度传感器、第一信号发射器、无线射频卡。
5.根据权利要求1所述的钻探流体参数监测***，其特征在于，所述通讯机构包括第二承载板，所述第二承载板上设有第一信号接收器、第二信号发射器。
6.根据权利要求1所述的钻探流体参数监测***，其特征在于，所述检测机构包括第三承载板、阅读器，所述阅读器固定连接在第三承载板上。
7.根据权利要求1所述的钻探流体参数监测***，其特征在于，所述钻探机构还包括井口，管道、泵体、电机，所述井口设在地面上，所述电机设在钻柱顶部，所述管道一端设在进口，另一端设在管道顶部，所述泵体设在管道之间。
8.一种钻探流体参数监测方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：使用控制器设定钻探流体的预警温度；
S2：将至少一个射频机构混合在钻探流体内；
S3：电机带动立管和钻头转动，立管和钻头沿井口向下转动，同时开动泵体，将钻探流体从钻柱顶部注入到立管内，钻头与地面形成立柱；
S4：钻探流体流经立管、管道、立柱、水泵，再通过管道输送到立管顶部，形成循环；
S5：在步骤S4中，钻探流体流经管道是时射频机构监测钻柱内各个地方的钻探流体的实时温度，并发送给通讯机构，通讯机构将温度传输给控制器，控制器记录钻探流体的实时温度；
S6：在步骤S4中，钻探流体流经管道是时射频机构与各个检测机构进行数据交换形成位置信息，各个经过数据交换的检测机构将位置信息传输给通讯机构，通讯结构将实时位置信息发送给控制器。
S7：控制器将实时位置信息数据与实时温度汇总。
9.根据权利要求1所述的钻探流体监测***，其特征在于，所述控制器电性连接泵体、通讯机构、检测机构。
10.根据权利要求1所述的钻探流体监测***，其特征在于，所述温度传感器型号为LM335Z/NOPB。
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