[发明专利]粒子冲击钻井检测与控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种粒子冲击钻井检测与控制系统，属于石油钻井领域。

背景技术

随着石油钻井所钻遇地层岩石越来越硬，地层越来越复杂，石油钻井面临着巨大的技术挑战。粒子冲击钻井技术是一种有效提高硬地层、复杂地层钻井速度，降低钻井成本的有效手段。粒子冲击钻井通过地面在钻井液中加入一定比例的钢质粒子，钢质粒子在钻井液携带下，到达井下钻头，钢质粒子与钻井液从钻头喷嘴高速喷出，通过粒子冲击和钻头机械联合破岩方式，有效提高了岩石的破岩效率，因此可以大幅度的提高石油钻井速度。

粒子冲击钻井技术装备主要包括粒子注入系统装置、粒子回收系统装置、专用粒子冲击钻头、检测与控制系统四大部分。其中粒子注入系统装置、粒子回收系统装置、专用粒子冲击钻头的研究起步较早，已经取得了显著成果。

粒子冲击钻井检测与控制系统是粒子钻井系统的关键部分，检测与控制系统可检测粒子钻井的粒子注入量、粒子浓度、螺杆转速、温度、压力、流量、液位等参数，并将测得的数据通过线路传输到上位机，实现数据的实时传输现实和控制。利用粒子冲击钻井检测与控制系统可及时准确得到系统的各运行参数，同时可减轻现场操作人员的劳动强度，实现数据的远程采集和各设备的远程控制，对采集到的数据进行存储，可为技术人员分析系统的运行状况，及时处理相应故障，并利用控制系统进行相应的控制提供保障，极大提高了粒子冲击钻井系统的可操作性和安全性，因此粒子冲击钻井检测与控制系统研究显得尤为重要。

本发明提出了一套粒子冲击钻井检测与控制系统，实现了系统粒子注入量、粒子浓度、螺杆转速、温度、压力、流量、液位等参数的实时监控，实时采集系统各参数，并能够通过控制系统对相应的参数进行调控，极大了提高了粒子冲击钻井系统的可操作性和安全性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一套粒子冲击钻井检测与控制系统，实现系统粒子注入量、粒子浓度、螺杆转速、温度、压力、流量、液位等参数的实时监控，实时采集系统各参数，并能够通过控制系统对相应的参数进行调控，极大了提高了粒子冲击钻井系统的可操作性和安全性。

本发明所述的粒子冲击钻井检测与控制系统由压力表、压力传感器、质量流量计、质量传感器、高压粒子储罐、螺旋输送机、质量传感器、转速传感器、温度传感器、液压工作站、摄像机、射吸漏斗、磁选机、振动筛、泥浆储罐、螺杆泵、旋转储罐、输送带、砂泵、高低压阀门、高低压管线组成。

钻井液经过泥浆泵加压后，经高压管线到达高压粒子罐的底部，压力表、压力传感器、质量流量计分别安装于入口高压管线上。高压粒子罐中的粒子在螺旋输送机的作用下，螺杆旋转将高压罐的粒子旋转进入高压钻井液中。高压粒子罐压力平衡管线上安装压力表和压力传感器。螺旋输送机由液压马达控制螺杆的旋转，液压马达由液压工作站控制。螺旋输送机螺杆外筒上安装转速传感器、温度传感器。高压粒子罐底部安装重量传感器。粒子从高压粒子罐中流出和钻井液混合后，形成粒子和钻井液混合液，经过高压管线达到钻井平台立管，出口的高压管线安装质量流量计。粒子和钻井液通过立管进入到井下钻头，粒子从钻头喷嘴高速喷出，实现了粒子冲击辅助钻头破岩，破岩后的粒子和岩屑在钻井液携带下，从井队环空中上返到井口。两个高压粒子罐交替运行，实现粒子的不间断注入。

返回的粒子和岩屑混合物进入输送带中，由输送带输送至射吸漏斗，射吸漏斗由砂泵提供动力液。粒子和岩屑在液体的携带下，达到磁选机，磁选机磁选作用下，粒子和岩屑分开，分离得到的粒子进入旋转储罐中，分离出的岩屑由振动筛筛出。剩余的液体进入到泥浆罐中，在泥浆罐的一侧安装有液位传感器。粒子在旋转储罐中，不断的旋转运动，可防止粒子的粘结。旋转储罐的底部安装有质量传感器，当需要粒子时，旋转储罐反转，粒子旋转储罐进入到螺杆泵漏斗中，螺杆泵上安装有转速传感器，粒子在螺杆泵作用下，被输送到射吸漏斗中，射吸漏斗动力液来自砂泵，粒子在砂泵液体的携带下进入到高压粒子罐中，实现了对高压粒子罐的供料。

全场设置共设置13处摄像机，实现全场的视频监控，两个高压粒子罐顶部各设置一处摄像机，两个螺旋输送机附近各设置一处摄像机、高压管线附近设置一处摄像机、场地设置一处摄像机、磁选机附近设置一处摄像机，振动筛附近设置一处摄像机、泥浆罐上部设置一处摄像机、旋转储罐附近设置一处摄像机、螺杆输送机附近设置一处摄像机、输送带附近设置一处摄像机、砂泵附近设置一处摄像机，各个摄像机信号通过信号传输线输送到硬盘录像机上。