[实用新型]钻井井涌井漏实时监测系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钻井井涌井漏实时监测系统，该设备适用于各种石油钻井、大修井作业施工过程中的井涌井漏实时监测，特别适用于探井、“三高”油气井作业施工中的井涌井漏实时监测。 

背景技术

随着油气田勘探开发领域的不断扩展延伸，钻井所遇到的地层复杂性和难度越来越大；钻井过程中一旦油气井失去控制往往会造成设备毁坏、人员伤亡、油气井报废、环境污染及不良的社会影响；而井涌井漏监测技术是钻井过程中实现本质安全的一项关键技术。 

但现有的井涌井漏监测技术是用人坐岗观察的方法和液面传感器及计量罐计量罐内泥浆量的办法，这种办法有以下缺点：1人坐岗观察难免有疏漏和脱岗，而且难于准确判断是否发生溢流；2由于泥浆罐体积过大，液面微小变化涉及泥浆量很大，且传感器不易识别；3现场配泥浆及处理泥浆是经常进行的日常工作而导致液面经常发生变化；4由于搅拌器的使用造成液面波动较大使传感器产生误差；5振动筛和除沙器的使用会损失泥浆使泥浆量减少；6由于固控设备使用不当跑泥浆造成泥浆量减少；7由于钻进施工井深增加导致泥浆量减少。 

上述井涌井漏监测方法中，用人坐岗观察的方法发现溢流，还有用液面传感器及计量罐计量罐内泥浆量的办法发现溢流，往往发现井涌井漏现象较晚，错失了十分宝贵的关井时机而导致无法关井进而演化成井喷失控（如大港的9.9井喷事故），特别是浅气层由于埋藏浅更易造成来不及关井而发生井喷失控，所以必须有精确的井涌井漏监测设备来确保钻井（大修井）施工的本质安全。 

发明内容

本实用新型的目的是提供一种钻井井涌井漏实时监测系统，性能稳定，无需现场人员操作，能够实时记录现场的工作状态。为井下险情判断和操作正误提供及时准确的证据，为下一步及时关井赢得宝贵的时间，并且能够为后续现场事故的调查及处理提供依据。 

本实用新型的技术方案：一种钻井井涌井漏实时监测系统，包括天车、水龙头及游车、钻杆、绞车、死绳固定器、高压泥浆泵、普通灌浆泵和泥浆循环罐，在水龙头及游车和高压泥浆泵的连接管道Ⅰ上设有靶式泥浆流量计，在井口与泥浆循环罐的连接管道Ⅱ上设有出口明渠流量计，在井筒与普通灌浆泵的连接管道Ⅲ上设有电磁流量计，在绞车上设有绞车编码器，在死绳固定器上设有悬重压力传感器，在泥浆循环罐上设有视频头，靶式泥浆流量计、出口明渠流量计、电磁流量计、绞车编码器、悬重压力传感器和视频头分别与上位机连接。 

视频头依次通过220V电源线、视频线、视频转换卡、运行软件传到上位机；出口明渠流量计依次通过220V交流电源线、滤波器、信号线、ARM804串口卡传到上位机；电磁流量计依次通过24V直流电源线、信号线、ARM804串口卡传到上位机；靶式泥浆流量计依次通过24V直流电源线、信号线、ARM804串口卡传到上位机；绞车编码器依次通过信号线、数显仪表、ARM804串口卡传到上位机；悬重压力传感器依次通过信号线、4-20毫安转换模块传到上位机。 

连接管道Ⅱ上采用了堰槽结构，其具体结构为：外管通过卡子与管道Ⅱ垂直连接且相通，外管内部设有内管且同轴，内管的上端设有出口明渠流量计，内管的下端与管道Ⅱ的管壁留有空隙；在泥浆流出的方向上设有堰槽，堰槽的下部设有斜体。 

本套钻井井涌井漏实时监测系统比现有井涌井漏监测方法相比，具有以下优点： 

1、本套监测系统由性能稳定的上位机及力控组态软件运行，把现场六个传感器的实时信号通过屏蔽信号线上传到上位机，由力控组态软件作出判断及计算，显示在显示屏上，及时准确的预报井涌井漏现象，通过界面和声音报警。

2、本套监测系统无需现场人员操作，全套程序自动运行，自动执行动作的输出、状态采集、显示、自身状态的监视，自动识别各种工况，自动识别和运行各种工况下的界面参数，自动判断井涌及井漏，自动记录井涌量和漏失量，自动记录现场工作状态，通过视频头实时掌握现场工作状态，为井下险情判断和操作正误提供及时准确的证据，为后续现场事故的调查及处理提供依据，不会产生误判现象。 

3、在钻进的工况下，由靶式泥浆流量计和明渠流量计传来的数据实时对比，判断是否发生井涌和井漏，精度极高，并能及时预报泥浆流量增减量变化，直到关井后准确得出井涌量或漏失量，为下一步压井提供准确数据。 

4、在起钻工况下，钻柱起出的数量由编码器和悬重传感器自动得出，并作累计；依据起出钻柱占有的体积计算出应灌进的泥浆体积，通过电磁流量计和明渠流量计做灌浆量实时检查，核对灌入的泥浆量，判断出是抽吸现象还是井涌现象，得出准确的抽吸量或溢流量，为下一步的施工处理提供准确的数据。