[发明专利]一种钻井用泥浆返回管路自动控制装置

说明书

技术领域

本发明属于油气井工程领域，具体涉及一种钻井用泥浆返回管路自动控制装置。

背景技术

由于钻井自身结构特点，在钻井过程中常常出现环空井眼出砂严重，或者出现井塌等复杂事故。这样随着泥浆的返出，泥浆的成分中固态的物质占主体。如果固态的成分太多，颗粒又大，会导致当泥浆流经振动筛的时候，其中的固态成分直接堵塞振动筛的筛布，进而导致泥浆来不及进行固液分离而直接到污水池。尤其是在地质胶结强度不高的地层中，如果使用的泥浆性能不大好的话，使得这一情况更是糟糕。如果能及时自动打开旁通阀的阀门，让泥浆不通过振动筛而直接到达沉砂池，会达到保证泥浆不浪费的目的。钻井中为了能及时控制泥浆量的损失，目前主要有以下几种处理方式：

一、减小泥浆排量

很多的情况下，一旦有专门的人员告诉钻井工程师振动筛的筛布被堵住了，钻井工程师就立刻命令司钻减小泥浆排量，并且将钻头提离井底使钻进过程停止下来。这样做虽然能对筛布的进一步堵塞起到减缓的效果，但其存在以下三方面的缺陷：1突然将泥浆排量减小，导致井眼环空中泥浆上返速度减小，加大了钻具“沉砂”卡钻的风险。2由于停止继续钻进，工程进度会变慢，钻井周期会增加很多。3虽然在一定程度上能减轻振动筛筛布上固态物质的进一步堆积，但其实并没有从根本上解决振动筛筛布继续堵塞的趋势。

二、人工快速清理振动筛上的固态物质

现在很大一部分钻井队在施工过程中，会派专人实时看管振动筛，当专人发现振动筛筛布被堵塞后，就会用专用工具快速清理振动筛上的固态物质。这也是一种有效的方法，但是需要在短时间内清理干净，会造成很仓促的场面，而且要是固态物质泛出很多，无法一直人工清理下去。

三、人工开启旁通阀

在现场目前应用最为广泛和有效的一种方法是，在发现振动筛被堵塞后，就直接打开振动筛前面的旁通阀，使得从井口返出的泥浆不经过振动筛而直接流到沉沙池，然后再安排专门的人员去清理振动筛筛布上的固态物质，等清理干净后再关闭旁通阀。但其存在的缺陷是：必须得有专门的人员在振动筛处看管，一旦发现筛布被堵后，就人工去开启旁通阀，这样耗费人力，没有实现控制的自动化。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钻井用泥浆返回管路自动控制装置。在发现振动筛被堵塞后，就自动打开振动筛前面的旁通阀，使得从井口返出的泥浆不经过振动筛而直接流到沉砂池，然后再安排专人去清理振动筛筛布上的固态物质，等一段时间后自动关闭旁通阀，如果检测到筛布清理得不干净就再重新自动打开旁通阀，直到振动筛上堆积的固态物全部被清理干净后泥浆返回管路恢复正常循环。达到减少泥浆浪费的目的。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

钻井用泥浆返回管路自动控制装置，其特征在于：它包括开环控制系统，所述的开环控制系统包括PLC控制器，所述的PLC控制器前部相连有流量计，所述的PLC控制器下方连接接触器，所述的接触器连接有电磁阀，利用对电磁阀的开启和闭合实现对泥浆返回管路自动控制。

按上述方案，所述的PLC控制器可以对旁通阀开启状态的时间调节；也可以对流量的初始值进行设置，在实际过程中根据具体情况设置。

本发明的设计原理：

在钻井过程中，在振动筛下面的泥浆槽里安置一个流量计，并且在正常循环时记录一个初始值输入到PLC控制器里面，当振动筛的筛布被堵塞时，所述的流量计会检测到流量值减小，当泥浆返回量小到一定值后，PLC控制器通过接触器指挥执行器(阀门)的动作，自动打开振动筛前面的旁通阀，而旁通阀处于打开状态的时间T可以由PLC控制器来设定，使得从井口返出的泥浆不经过振动筛而直接流到沉砂池进行固态物质的自然沉降，然后再安排专人去清理振动筛筛布上的固态物质，等T这段时间过后旁通阀自动关闭，尝试恢复正常循环。如果筛布清理不够干净就重新自动打开旁通阀，直到振动筛上堆积的固态物全部被清理干净后泥浆返回管路恢复正常循环。这样可以达到减少泥浆浪费的目的。

所述流量初始值的设定，一方面考虑到初始值太低会导致即使振动筛被堵塞也无法及时检测到的问题；另一方面为了防止因为渗透性漏失或者人为需要降低排量而导致旁通阀的随意打开，初始值不能太高，所以应根据不同的井段来确定不同的流量初始值。