[发明专利]一种钻井井控参数智能监测系统

权利要求书

1.一种钻井井控参数智能监测系统，包括钻井液循环体积监测部分，钻井液进出口流量监测部分，钻井液进口密度、出口密度、钻井温度、出口天燃气、H₂S浓度监测部分，井口井筒动液面及转盘扭矩监测部分，采集仪部分，钻台参数显示器，主机以及GPRS数据传输信息平台，其特征在于：

钻井液循环体积监测部分包括激光液位计、钻井深度仪、绝对旋转编码器、悬重传感器、泵压传感器，激光液位计对多个钻井液罐内液位进行测量，从而计算出罐内钻井液体积，安装在绞车滚筒旁的绝对旋转编码器的信号传至钻井深度仪，由单片机进行数据处理， 计算出游车高度，同时悬重传感器的信号控制钻台位置的变化，从而算出实时的钻头位置和井深深度，通过这三者的关系，计算出井筒内的钻井液体积，该体积与罐内体积以及与罐外高压管汇内体积相加算出总体积，其中，激光液位计包括激光传感器、排风筒、风机、安装法兰及防爆表头，防爆表头将激光传感器测出的信号通过单片机进行数据处理得出泥浆罐内液面高度，同时计算出体积；风机、排风筒将光线内的雾气吹散以实现正常检测，同时防爆表头内单片机进行数据处理，安装法兰与泥浆罐罐面法兰连接；

钻井液进出口流量监测部分包括井口高压电磁流量计、出口非满管电磁流量计、泵压传感器，其中非满管电磁流量计一部分是方管电磁流量计，另一部分是冲板式液位计，方管电磁流量计在非满管时其电极结构为条形，此时检测的是流速，此流速是在不同液位高度时的截面积中流过的瞬时流速，其乘积为体积流量，其中非满管电磁流量计包括液位计、扇形齿轮传动机构、冲板、斜坡进口槽、测量槽、条形电极、电磁流量计磁场本体、流量信号处理器，当液体通过矩形管内时将冲板抬高，同时由于冲板的重量使液体的水头被压住，使瞬时浪头被压缩，平稳流过电磁流量计的出口槽；条形电极是一对长形电板，主要是在切割磁力线产生感应电动势；电磁流量计磁场本体在测量槽内产生上下的交变磁场，当介质液体通过测量槽时切割磁力线，使两端电极产生感应电动势，而该感应电动势与通过测量槽的液体流速成正比，流量信号处理器产生交变电源供给线圈产生交变磁场，同时采集两端电板的流速信号，另外，将冲板带动的液面计的信号与流速信号相乘，即得出瞬时体积流量；

钻井液进口密度、出口密度、钻井温度、出口天燃气、H₂S浓度监测部分包括密度计；

井口井筒动液面及转盘扭矩监测部分包括井口井筒动液面计、转盘扭矩仪；

所述的钻井液循环体积监测部分，钻井液进出口流量监测部分，钻井液进口密度、出口密度、钻井温度、出口天燃气、H₂S浓度监测部分以及井口井筒动液面及转盘扭矩监测部分通过485网线送来的信号进入所述采集仪部分的采集仪输入端，所述采集仪为单片机采集仪或工业控制计算机，数据送入采集仪后，进行分析比较，判断出井涌、井漏值以及相关超限报警并通过显示器进行显示，超限通过高音喇叭报警，同时将所处理好的所有数据通过数传电台发送到钻台参数显示器和主机；   

钻台参数显示器直接放在司钻旁边，由单片机和高亮大型LED数码管组成；

主机收到从采集仪发来的信号接收后进行存储，数据处理，打印，显示，同时又通过GPRS无线远传到总部指挥中心，他们的通讯方式是双工的，既可发送数据，又可接收指挥部发来的各种指令；

GPRS数据传输信息平台主要包括GPRS数传机，能够同时接收多至2048个井队所发的实时信号，当任一井队有超限报警信号出现，该机立即将该队画面显示出来，并指出报警部位和参数。

2.如权利要求1所述的钻井井控参数智能监测系统，其特征在于：密度计包括防爆表头、安装法兰、连接杆上微压传感器、连接杆下微压传感器、上挡板、下挡板，防爆表头将两支高精度微压压力传感器的信号通过单片机进行处理，可得出密度值，并可设置高、低限报警；安装法兰与泥浆罐面法兰相配，上、下微压传感器的固定安装高度为H。

3.如权利要求1所述的钻井井控参数智能监测系统，其特征在于：井筒动液面计包括井口探头，该探头为声波发射头、接收头合为一体并安装在井口出口管下端；转盘扭矩仪包括压传感器、锂充电电池、信号采集处理器、发射天线、信号接收器、方瓦，其中压传感器安装在方瓦的一侧并将压头露出，信号采集处理器采集信号并无线发射出去，其内部有一支随动开关，发射天线在方瓦的底部，信号接收机安装在转盘固定架底部。

4.如权利要求1所述的钻井井控参数智能监测系统，其特征在于：钻井深度仪包括：旋转编码器，安装在钻机绞车滚筒轴上；悬重传感器，安装在高压立管上；旋转编码器及悬重信号送进深度仪内进行数据处理，得出井深深度、钻头位置、井筒体积参数，进行显示并通过485网线将数据传输到钻台参数显示器。