[发明专利]一种钻井井控参数智能监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及石油安全生产监测仪器，特别涉及一种钻井井控参数智能监测系统。

背景技术

在油田石油钻探过程中，由于井下地质复杂，特别是进入水层，油气层时，油水气随钻 井液一起带到地面，可使钻井液密度下降，液柱井压降低，井底压力大于液柱井压，油气大 量上返，造成井涌即井喷重大事故发生，而当井底发生断层或溶洞，钻井液漏失而造成井壁 坍塌，发生卡钻事故。因此，实时监测钻井液在钻井过程中的变化量，及时准确地判断是否 发生井涌或井漏现象是十分重要的。

目前，国内外在监测井涌井漏中有采用超声波液位计计量体积，采用泵冲次计量进口流 量，但由于超声波精度较低、且重复稳性差、误报率较高、泵冲计量流量误差太大，对目前 国家规定的一方报警，二方停钻的指标相差太远。迄今为止，尚未发现具有全方位、高清度 的钻井井控监测仪，特别是钻井井控参数智能监测系统装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种钻井井控参数智能监测系统，以克服现有监测井涌井漏仪器精 度较低、重复稳性差、误报率较高、泵冲计量流量误差太大等不足。

实现本发明的技术方案如下：

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，其包括激光液位计、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头位置的变化，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，即全程测量，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，以此为标准，与以后每次所采数据相减，多 则为井涌，少则为井漏，如超限则报警；

钻井液进出口流量监测部分，其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，冲板式液位计在检测时冲板靠自重可 以压住水头，起平衡流速的作用，其精度与满管电磁流量计一样，因此，出口流量减去进口 流量之正负差值可得出井涌、井漏值，泵压传感器在这里为判断正常钻进或起钻或下钻时停 泵而引起的逆流多为2～4方，而容易引起报警，此时超限值另存不作为体积变化，从而排除 误报；

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，钻井液进口 密度、出口密度、钻井温度、出口天燃气、H₂S浓度的检测可对井涌井漏现象进行预报，如 果密度值低于设计值，则有可能地下水渗入或气体渗入均可引起密度变低，天燃气及H₂S浓 度增加，说明已进入油气层，浓度超过设计值，报警采取措施预防事故发生；

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，如果井底 空洞，泥浆漏失或流失，上返不到井筒出口(此时极易发生井壁坍塌，发生卡钻重大事故)， 则转盘扭矩增大，从而判断预测及时处理，防止事故发生；

采集仪部分，前四个部分通过485网线送来的信号进入采集仪输入端，所述采集仪分两 种：一种是一般设备通用配套为单片机采集仪，其参数较少，如只配罐液面体积或进出口流 量，另一种如深井等重要大型井深设备，由于参数多，则配置为工业控制计算机，但其功能 都一样，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，同时将所处理好后所有数据，通过数传电台发 送到钻台参数显示器和井队值班室主机；

钻台参数显示器部分，由单片机和高亮大型LED数码管组成，直接放在司钻旁边，其 显示数据均为重要参数，让司钻及时进行事故发生前预警处理，将事故消失在萌芽之前；

主机部分，其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，同样，主机也和采集仪一样分通用型和全程型，通用型为单片 机处理器，全程型为工业控制计算机；