[发明专利]井控工程监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种井控工程监测系统，该设备适用于各种石油钻井、大修井作业施工过程中的井控工程实时在线监测，特别适用于海上钻井、超深井、探井、“三高”油气井作业施工中的井控工程实时监测。

背景技术

随着钻井技术的不断进步和新工艺的实施，钻井深度的增大，钻井所遇到的地层复杂性和难度越来越大；钻井过程中一旦发生井喷失控会造成巨大的灾难性损失。往往会造成设备毁坏、人员伤亡、油气井报废、环境污染及不良的社会影响；而钻修井过程中井控工程监测技术是实现本质安全的一项关键技术。

但现有的井控工程监测技术是用超声波液位传感测量的方法和靶式相对流量传感测量的方法。这种办法有以下缺点：1泥浆罐体积影响：（泥浆罐表面积大，液面高度微小变化涉及泥浆量很大）；2、超声波液位传感器精度影响：（安装位置、倾角、液面波动、温度、蒸汽、罐体震动等导致误差大）；3、工程施工影响：（配泥浆加水加药、搅拌器的扰动、除砂流失泥浆、跑泥浆等导致计量不准）；4 、出口靶式流量测量精度低：（导管倾角、泥浆密度、靶片长短、温度、震动等导致精度低）；5、泵冲测量流量和出口靶式流量测量不配套：（泥浆含气、泥浆粘度、泵上水效率、缸套尺寸等导致测量相对流量误差大）。以上诸多因素，导致井控工程监测不准。

所以，在井控工程监测方法中，诸多的弊端导致时常发生井控险情和井喷失控等恶性事故（如2010年美国墨西哥湾钻井井喷失控爆炸着火事故）。特别是海上钻井平台井控风险极大，一旦失去控制后果不堪设想。所以为了切实保证钻修井安全施工，必须要研制高精度的井控工程监测系统来确保钻修井施工的本质安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种井控工程监测系统，该井控工程监测系统性能稳定，能够实时记录及无线远传现场的工作信息。实现现场和基地于一体、信息共享、遥控指挥、事故回放、调查处理提供依据。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种井控工程监测系统，包括在钻台上的调整装置，钻具通过钻台调整装置插入到井眼内，泥浆循环系统通过钻具的内腔在井眼环形空间内循环，在井眼的上方连接防溢管，防溢管的上端设有井口密封器，在防溢管下部设有防喷器，在井口密封器与防喷器之间依次通过灌浆管和灌浆泵后与泥浆罐连接，在灌浆管上设有灌浆管流量传感器；在泥浆循环系统在防溢管的出口的导管处设有导管流量传感器，在泥浆循环系统的入口处设置立管流量传感器；在安全区内设有上位机，上位机内的PLC和UPS，上位机通过数据线分别与灌浆管流量传感器、立管流量传感器和导管流量传感器连接。

所述的钻台调整装置结构为，钻台的中心设有钻盘，在转台的上方设有天车，天车通过游车连接钻具；在转台的两端分别设有绞车和死绳固定器，钢丝绳一端与绞车连接，另一端绕过天车、游车与死绳固定器连接；在绞车上设有绞车编码器，在死绳固定器上设置死绳固定器悬重压力传感器；在钻台上设置液气大钳，液气大钳上设置液气大钳扭矩传感器；绞车编码器、液气大钳扭矩传感器和死绳固定器悬重压力传感器分别通过数据线与上位机连接。

所述的泥浆循环系统结构为，在防溢管上设有导管，导管一端位于井口密封器与防喷器之间，导管另一端与泥浆罐相通；在泥浆罐通过泥浆泵连接立管，立管上端依次连接油壬和水龙带后与钻具上端相通；所述的立管流量传感器设有在立管下部；所述的导管流量传感器位于导管的入口处。

所述的防溢管的上方设置钻具识别传感器，钻具识别传感器通过数据线与上位机连接。

一种井控工程检测方法，包括以下步骤：

1）利用上位机内的软件对绞车编码器、液气大钳扭矩传感器、死绳固定器悬重压力传感器、钻具识别传感器、立管流量传感器、导管流量传感器和灌浆管流量传感器七个传感器进行自动识别，并记录实时的流量曲线；

2）当识别的立管流量大于零，导管流量大于零时，判断为钻进(循环)工况；并将立管流量传感器出口瞬时流量与导管流量传感器入口瞬时流量实时比对，当立管流量大于导管流量时，说明井漏；当导管流量大于立管流量时，说明溢流；

3）当钻进识别传感器识别钻具向上运动，绞车编码器数值大于26，液气大钳扭矩大于3MPa时，为起钻，并且起出一柱钻具，确定为起钻工况；确定起出钻具的柱数，由上位机来控制PLC控制器的启停，控制灌浆泵定柱定量灌浆，利用灌浆管流量传感器和导管流量传感器流量对比，精确计算出起出钻具的体积，精确计算出应该灌入的泥浆体积，通过上位机软件计算得出是否抽吸、溢流及井漏的现象；