[发明专利]起下钻综合性监控操作系统

说明书

所属技术领域

本发明属于石油钻井工程技术领域，涉及一种在起下钻过程中能监测井涌井漏、立柱单根计时计数、智能灌浆和防碰天车综合性监控操作系统，尤其是可以根据井涌井漏的程度逐级预警报警，可以在井漏发生时迅速监测出漏失速度和漏失量。

背景技术

首先，在石油勘探开发钻井起下钻过程中，目前对井涌井漏的监测一是靠人工间隔测量钻井液(俗称泥浆)的液位方量，二是靠液位监测仪(如浮球式或超声波液位监测仪)来监测泥浆液位方量的变化。以上方法的缺失在于：其一不够科学严谨。较好的监测方法应该是先定性分析再定量分析，定性与定量相结合。而现有方法是由定量分析来推断定性分析，这不太符合分析判断事物的逻辑。其二不及时。由于是靠定量推断分析，因此只有等到量的积累达到一定数值，才能分析判断是否发生异常。这一过程需要的时间长，不能在井涌井漏发生的第一时间预警报警。其三不准确。人工间隔测量人为性误差因素大。浮球式和超声波式因其测量精度不够，经常发生误报漏报。其四不稳定。现有的各类传感器如压力型、流量型、温度型、液位型等，使用在高温强腐、粘稠混合性液体泥浆上，都不能稳定发挥其功能。

其次，在钻井起下钻过程中，为了平衡井底压力防止井涌井漏，需要在起出立柱(三根钻杆连在一起称为一个立柱)的同时，向井筒内的钻杆与套管之间的环空补充泥浆。现有技术采用两种方法：一是倒换泥浆泵流程，用泥浆泵人工操作灌浆。这种做法的弊端不仅是“大马拉小车”浪费能源问题，它最大的危险是把安全性完全建立在人的自觉性上。灌与不灌、什么时候灌、灌多灌少完全是人为因素，安全可靠性差。二是采用小灌浆泵灌浆。这种方法虽然解决了“大马拉小车”浪费能源问题，但无法解决防瀑浆和井漏预警的矛盾，即为了防瀑浆就采取起3个立柱灌一次浆，而这样做就不能及时发现井漏。若为了及时发现井漏就要每起一个立柱灌一次浆，这样做又不能解决防瀑浆问题。

第三，在钻井起下钻过程中，对于立柱单根的计时计数，目前的做法是人工记录，容易出现误记漏记。

第四，在钻井起下钻过程中，为防止游车上碰天车下砸平台，目前采取脱重式、过卷式和电子式三种防碰方法。这些方法存在的弊端一是游车高位置0，二是不能解决游车二次冲顶问题，三是不能解决游车超速下行预警刹车问题。

综上所述，钻井过程中的起下钻是一个系统性和综合性工作，从起下钻的井涌井漏监测、立柱单根计时计数，到灌浆和防碰天车这一系列工作过程，是一个不可割裂的有机统一体。现有技术之所以存在这样或那样的问题，就是因为没有把起下钻过程中的诸项工作做为有机统一体来运作，各工作环节只有独立运行而无系统综合，必然会导致挂一漏万，潜伏巨大安全隐患。

发明内容

为了克服现有技术在钻井起下钻过程中存在的种种不足，本发明提供了一种能监测井涌井漏、可以对立柱单根计时计数、可以智能灌浆和防碰天车的综合性操控系统，尤其是可以根据井涌井漏的程度逐级预警报警，可以在井漏发生时迅速监测出漏失速度和漏失量。

本发明解决其技术问题所遵循的原则是：安全性、合理性、系统性、综合性。所要达到的目标是：及时、准确、稳定、可靠。所采取的技术方案是：在溢流口到振动筛之间的高架回流槽上开一孔，孔口朝上，孔内安装一个可以探测液体到达的回流槽传感器。在井口防喷器上方的喇叭口套管的侧壁上开一孔，开孔的位置必须在喇叭口套管的溢流口下方，孔口安装一个可以探测液体到达的井口传感器，在绞车上安装绞车传感器，在死绳固定器的压力传感系统上安装悬重传感器，在刹车气路上安装刹车控制器。在泥浆罐上安装灌浆控制器和灌浆泵。声光预警报警指示器安装在监控操作系统的控制面板上，触摸屏工控机、PLC、输入输出接口安装在监控操作系统的控制柜内，各种传感器并行连接到PLC的输入信号采集端口，灌浆控制器、刹车控制器、声光预警报警指示器并行连接到PLC的输出端口，PLC和远程办公系统打印输出系统分别通过串口、usb口、以太网口与高性能嵌入式一体化触摸屏工控机进行通讯连接。起下钻过程中，绞车通过定滑轮组天车牵引动滑轮组游车、大钩、吊环、吊卡、立柱等上行或下行，绞车传感器和悬重传感器同时把这些实时信息传输给PLC，根据设定的程序PLC可以准确判断起下钻状况，触摸屏工控机显示和记录起下立柱的时间和数量、显示和记录甩单根数或接单根数。对立柱单根计时计数最重要的目的就是为监测井涌井漏提供依据，为智能灌浆创造条件。