[实用新型]欠平衡钻井井底压力精确控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及油气田钻井作业工具，特别是欠平衡钻井井底压力精确控制系统。

背景技术

近年来，随着低压、低渗地层、深层及复杂地区油气藏勘探、开发工作量的增加，由于投入大、钻井作业周期长，如何提高油气产出、尽早回收钻井成本是上述复杂油田经济勘探开发要考虑的重点问题，而欠平衡钻井利于储层保护、能够提高钻速等方面的技术优势，逐渐受到国内外各大油田公司决策者们的重视，得益于上述市场的需求以及欠平衡钻井本身工艺技术的不断发展和完善，目前国内已形成应用欠平衡钻井的热潮。

而在液相欠平衡钻井中欠压差值对于井底欠平衡状态控制至关重要，欠压值是指井底压力与井底地层孔隙压力之差值，如果欠压值过大，地面设备控制和处理困难，并可能导致地层坍塌、出砂，破坏地层渗透网的连通，导致地层渗透率严重下降。因此，如何准确控制欠平衡钻进过程中井底压力保持在设计范围内以确保欠平衡钻井作业的安全性和可靠性，是欠平衡技术服务人员首先要考虑的问题。

目前，在欠平衡钻井现场作业中多采用理论模型与现场实测井口立压、套压相结合，通过软件计算得出井底压力，然后控制(自动控制或手动控制)地面设备，调整井口套压，从而控制井底欠压值保持在设计范围内。这些方法可在一定程度上控制欠压值，但受多相流流型多样性的影响，导致理论计算不精确，某些参数的微小变化常常造成欠平衡钻井状态的消失，导致井底实际上并没有达到欠平衡状态，从而影响欠平衡钻井作业质量以及作业安全。

发明内容

本实用新型提供的欠平衡钻井井底压力精确控制系统，能够采集井底压力，将井底压力数据实时传输至地面，并利用实时井底压力数据与预设计的压力值进行比较，精确控制欠平衡钻井井底欠压值，确保井底欠平衡状态。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：主要由欠平衡钻井数据采集系统、节流管汇、CAN_BUS总线(ControllerAreaNetwork-BUS的简称，即控制器局域网总线技术)系统、套压传感器、执行器、脉冲压力传感器和井底压力采集单元组成，井底采集单元安装在近钻头位置的钻柱上，其采集的压力温度数据转变成脉冲信号上传至安装在泥浆管线至立管入口端位置的脉冲压力传感器，脉冲压力传感器通过数据线将接收脉冲信号传输至CAN_BUS总线系统，欠平衡钻井数据采集系统有数据线与CAN_BUS总线系统连接，并对脉冲数据进行解码、分析、判断，由控制计算机向安置于节流管汇上的执行器发出指令，控制液动节流阀开、关动作，套压传感器采集套压值经数据线传输至CAN_BUS总线系统再传送给欠平衡钻井数据采集系统进行分析，再精确控制。

本实用新型涉及的井底压力采集单元已由西部钻探克拉玛依钻井工艺研究院申请的专利(实用新型名称：一种井底数据采集传输装置，申请号：2008200063778)中已经批露，属于现有技术。

本实用新型的有益效果：由于采用实时将井底压力数据传输至地面，从而实时控制地面设备，确保井底欠平衡压力状态，有效避免了多相流型模型计算与井底实际压力数据的误差及滞后而造成对欠压值控制精度的影响。

附图说明

图1本实用新型结构示意图。

具体实施方案

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型主要由欠平衡钻井数据采集系统5、节流管汇6、CAN_BUS总线系统4、套压传感器8、执行器7、脉冲压力传感器3和井底压力采集单元1组成，井底采集单元1接在近钻头位置的钻柱上，其采集的压力温度数据，以脉冲方式向地面传输至安装在泥浆管线至立管入口端位置的脉冲压力传感器3，脉冲压力传感器3通过数据线将接收脉冲信号传输至CAN_BUS总线系统4，欠平衡钻井数据采集系统5有数据线与CAN_BUS总线系统4连接，并对脉冲数据进行解码、分析、判断，安置于节流管汇6的液动节流阀上的执行器7内的节流阀开度传感器有数据线连接到CAN_BUS总线系统4中，由控制计算机向执行器7发出指令，控制液动节流阀开、关动作，安装在套压表上的套压传感器8采集套压值经数据线传输给CAN_BUS总线系统4再传送给欠平衡钻井数据采集系统5进行分析，再精确控制。

其工作原理为：井底压力采集单元1采集井底压力、温度数据，以脉冲方式向地面传输，地面压力传感器3接收脉冲信号，通过CAN_BUS总线系统4传送至欠平衡钻井数据采集计算机8进行滤波、识别、解码还原成压力数据，通过欠平衡钻井数据采集系统5中的井底压力处理模块的计算分析，得出实测井底压力值与预设计压力值的偏差，并判断偏差是否超出范围。如果超出范围则由欠平衡钻井数据采集系统5的控制模块向执行器7发出控制指令，由执行器7内的步进电机驱动对液动节流阀产生动作，控制其开、关程度；执行器7的开度传感器向控制模块反馈开度是否到位；液动节流阀的开、关程度直接影响井口套压的变化，并作用在井底，使井底压力产生变化。