[发明专利]石油钻井起钻作业中自动灌浆控制方法及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井起钻作业中的自动灌浆控制方法，特别是涉及一种石油钻井起钻作业中自动灌浆控制方法及其控制系统。

背景技术

在石油钻井起钻作业中，改泥浆泵灌浆为小电泵自动灌浆，不仅可以提升钻井工作的本质安全水平，更能够节约能源、降低能耗、减少碳排量。但目前的自动灌浆技术，由于存在工艺路线不合理、计量不准、灌浆不及时、监测判断有误、设备运行不稳定等诸多缺陷，加之目前对井涌井漏的监测技术水平还停留在依靠人工监测泥浆的液位方量阶段，因此未能达到真正的自动化控制水平。目前有一些方案是在高架回流槽上安装液位传感器，拟在此监测泥浆出口流量的变化，以达到及时监测井涌井漏的目的，但由于监测点选择不合理以及使用的传感器不能满足技术要求，因此不能达到及时、准确、稳定、可靠的监测井涌井漏的目的，影响灌浆自动控制技术的实现。尤其是，由于现有灌浆路线工艺设计的不合理，导致目前的自动灌浆技术实现成本非常高，工艺复杂，不容易安装，操作不方便，不利于节能降耗。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种自动灌浆控制方法及一种自动灌浆控制系统，全新的灌浆路线设计充分利用了原有管线，降低了工程建设成本；

独特的监测方法，能够为控制中心提供准确的状态参量，提高了井涌井漏监测的准确性、可靠性。

本发明所采用的技术方案：

一种石油钻井起钻作业中自动灌浆控制方法，采用灌浆泵自动灌浆，其特征是：将低压回水管线（3）通过阀门（19）接入高压管线（6），同时将所述低压回水管线（3）通过一三通转换阀（2）分别连接灌浆泵（1）出口与泥浆罐罐面管网（4），其采用的灌浆路线如下：

未起钻时，控制中心发出控制指令操作三通转换阀，使三通转换阀P—A通道连接低压回水管线（3）与泥浆罐罐面管网（4）；

起钻时，控制中心发出控制指令操作三通转换阀，使三通转换阀P—B通道连接低压回水管线（3）与灌浆泵（1），灌浆时泥浆的行进路线为：灌浆泵（1）—三通转换阀（2）—低压回水管线（3）—高压管线（6）—灌浆管线（7）。

所述的石油钻井起钻作业中自动灌浆控制方法，在溢流口（8）与封井器（9）之间的喇叭口套管（10）上溢流口位置安装液位传感器（11），喇叭口套管上封井器上方位置安装压力传感器（12），通过所述液位传感器和压力传感器这两个点在喇叭口套管上获取一个固定的容积，该容积大于一个立柱的排代量，

当起出一个立柱灌浆时，控制中心根据检测的压力传感器信号判断井漏和溢流情况，在压力传感器一直有信号时，表示喇叭口套管内的灌浆液位不低于压力传感器；若压力传感器无信号则表示有井漏发生；若未灌浆而液位传感器指示灯亮，表示有溢流发生；

在起出一个立柱时，控制中心根据绞车传感器、悬重传感器检测的实时数据，准确分析判断起出了立柱并发出控制指令操作灌浆泵灌浆，当灌浆液面到达溢流口液位传感器时，控制中心指令灌浆泵停止灌浆。

如上所述的石油钻井起钻作业中自动灌浆控制方法，在地面高压管线上安装流量计（13），在封井器下方地面井口的井筒外壁安装外夹式井口液位传感器（18），通过所述溢流口液位传感器（11）和外夹式井口液位传感器（18）这两个点获取一个固定的容积，该容积大于3个立柱的排代量，

1）当起出3个立柱灌浆时，井筒内的灌浆液位不会低于井口液位传感器，即井口液位传感器应该一直有信号，若无信号则表示有井漏发生；若未灌浆而溢流口液位传感器、压力传感器指示灯亮，表示有溢流发生；

在起出3个立柱时，控制中心根据绞车传感器、悬重传感器检测的实时数据，准确分析判断起出了立柱并发出控制指令操作灌浆泵灌浆，当灌浆液面到达溢流口液位传感器时，控制中心指令灌浆泵停止灌浆；

2）当起出3个以上的立柱灌浆时，控制中心根据绞车传感器、悬重传感器检测的实时数据，准确分析判断起出立柱的数量并发出控制指令操作灌浆泵灌浆，当灌浆液面到达井口液位传感器时，井口液位传感器指示灯亮，控制中心指令灌浆泵停止灌浆；若灌浆量小于对应的起出立柱的排代量，井口液位传感器指示灯亮，表示有溢流发生；若灌浆量大于对应的起出立柱的排代量，井口液位传感器指示灯亮，表示有井漏发生。

所述的石油钻井起钻作业中自动灌浆控制方法，在溢流口（8）与封井器（9）之间的喇叭口套管（10）上安装有温度传感器、电导率传感器，或者在泥浆泵上安装泵冲传感器；