[发明专利]石油钻井井深测量系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井井深测量系统及方法。

背景技术

在以往的石油钻井过程中，井深测量通常采用绞车传感器计量圈数与悬重结合计算的方式，其实质是通过绞车圈数值乘以绞车钢绳绕盘直径得到钢绳卷出或卷入长度，进而得到钻杆下降或上升距离，和大钩悬重变化配合计算，得出钻头起下钻移动数值，进而得到钻头位置和井深数值。测井中为了准确获得各地层参数必须保证测量参数与地层深度值的准确对应，因此，采用了预先测量钻杆长度的方法；具体为先测出每根钻杆长度并编号，下仪器时根据所下钻杆编号进行长度累加得到准确的井深值，单根钻杆下钻过程中的实时下移距离（井深变化）还是由绞车传感器获得。

上述两种井深测量方法中第一种测量所得出的数值不准确，它由多种因素造成，首先是绞车绞盘各层钢绳旋绕直径不一样，用直径计算长度的方式不准确，每次加入钻杆计量井深值都会有一定误差；再次司钻在钻进或起下钻过程中绞车操作方式多样，悬重值由于钻杆与井壁摩擦或钻头卡阻等也会变化，因此实际过程中会产生与程序设计井深计量方式不一样的情况，带来井深计量误差；这些误差逐渐累积，钻进越深误差值越大，到最后测量值与真实值偏离较大而失去意义。第二种测量方式由于得每根钻杆测量长度，在钻井过程中采用比较繁琐，增加钻井工作量；另外现场条件有限，钻杆编号不易分辨，每次需手动输入钻杆编号，增加操作工序。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种克服传统的测量方式测量不准确或测量工作繁琐、不便操作的缺点，为作业现场提供了一套可准确测量井深及钻头位置、能实时显示井深数据、不需人工操作的石油钻井井深测量系统及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：石油钻井井深测量系统，它包括绞车传感器、压力传感器、悬重传感器、激光测距仪、现场控制器和监视操作终端组成，所述的绞车传感器通过转轴固定在绞车滚筒轴上，所述的压力传感器有两个，分别设置在液压大钳马达油路的上扣旋向进油端与卸扣旋向进油端；所述的悬重传感器设置在井架下方死绳固定器上，所述的激光测距仪固定在大钩上，所述的绞车传感器、压力传感器和悬重传感器通过电缆与现场控制器连接，所述的激光测距仪与现场控制器连接；现场控制器与监视操作终端连接。

所述的监视操作终端设置有可视化窗口，可实时显示钻头与地面距离值，同时显示井深数据。

所述的激光测距仪与现场控制器通过供电及通讯同轴电缆连接，现场控制器与监视操作终端通过同轴电缆连接。

所述的绞车传感器为一个旋转编码器。

石油钻井井深测量方法，它包括如下步骤：

S1：绞车传感器实时测量绞车的旋转圈数；

S2：激光测距仪在设备安装调试过程中，绞车拖拉大钩在井架中上下移动时精确测量大钩与平台台面的实时距离；

S3：现场控制器接收绞车的实时圈数值和大钩与平台台面的实时距离值，以时间为基点，将实时圈数与实时距离值形成对应关系，即圈数反映距离，并记录此对应关系；

S4：设备安装调试完成后，拆除激光测距仪，钻机正常作业时根据绞车的圈数值得到大钩与平台的准确距离值；

S5：压力传感器检测实时压力值，当钻机加入钻杆时，钻杆上扣油压腔压力传感器检测到压力，当钻机移出钻杆时，钻杆卸扣油压腔压力传感器检测到压力；

S6：现场控制器接收压力值，配合悬重传感器检测值的变换，对大钩与平台距离值进行累加或减得到钻头深度值，获得井深数据。

本发明的有益效果是：本发明提供一种克服传统的测量方式测量不准确或测量工作繁琐、不便操作的缺点，为作业现场提供了一套可准确测量井深及钻头位置、能实时显示井深数据、不需人工操作的石油钻井井深测量系统及方法。 

附图说明

图1为石油钻井井深测量系统现场安装结构示意图；

图2为石油钻井井深测量系统原理框图；

图3为石油钻井井深测量方法框图；

图中，1-激光测距仪，2-压力传感器，3-液压大钳，4-悬重传感器，5-绞车传感器，6-绞车，7-现场控制器，8-大钩，9-井架。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。