[发明专利]一种具有智能化的钻机固控系统

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种石油钻井液固控系统，尤其是涉及一种具有智能化的钻机固控系统。

背景技术

目前的地质钻机井场所需的固控机械，基本上还停留在人工操作，凭经验判断、最后成品是否合格靠大致估摸阶段，现场施工比较混乱，缺乏科学性基础性的判断依据，而且现场噪声大、粉尘重、危险性很高，非常不适宜人员在现场操作施工。

发明内容

地质钻机井场所需的固控机械是技术含量和集成化要求很高的装备，新设备的开发中不断将人类在各领域成果融合进来，随着材料科学、制造工艺、信息技术、计算机技术的进步，每一轮产品都有新的技术注入，零部件的更新周期越来越短、新设备换代越来越快，尤其是大型固控机械的开发，无成熟的经验可借鉴，而又不允许设计中出现任何失误，因此必须借助多学科技术的融合，提高设计效率和设计质量，提升企业自主创新能力和市场竞争力。固控机械和计算机技术、网络技术综合的基础上形成了数字化发展趋势。智能自动化、无人工作面作业是固控系统的发展方向，也是保障工作面安全作业的有效途径。综合运用采矿学、自动化技术、通讯技术、计算机科学与技术等，进行自动化无人工作面开采的基础理论研究和开发新技术、新装备，使钻机井场内固控系统机械向着机器人化和智能化方向发展。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：在钻机井场，对需要固控设备处理的出井口泥浆，通过多种传感器的监控探测，获得的数据和PLC里面存储的数据做比对，然后再给予相应的处理，直到得到需要的结果为止。

本发明的有益效果是： 

1）本发明采用多种不同的传感器，对固控设备处理的泥浆进行现场监控，现场提取数据，进行比较分析对比，建立起了科学分析比较的基础，避免了盲目性和随意性；

2）本发明采用了可编程控制器PLC，由PLC存储了预先要求的数据和图形，并设立了处理的流程程序，建立了严格的判断依据和标准；

3）本发明能够通过智能化无人操作管理的新型固控系统，实现了自动处理泥浆流程，具有快速、可靠、节能 、技术指标先进的特点。

 

附图说明

图1为发明器件连接示意图；

图中，它包括可视摄像头1、气体传感器2、温度传感器3、压力传感器4，泥浆粒度传感器5、泥浆粘度传感器6、可编程控制器PLC7、电子开关8，固控设备9、传送带10、存储罐11及连接电缆12等设备器件构成。

 

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案。目前，大家已经公认泥浆是关系钻井成败的关键因素之一，泥浆的作用和地位更加突出，它也更受到普遍的重视。泥浆的体积或质量百分比即为我们通常所说的钻井液的固相含量，一般把钻井液称为泥浆，而把泥浆的固相控制简称为固控，钻井液的固相按其作用分为两类：有用固相和有害固相。固相控制的过程就是一个清除有害固相，保留有用固相的过程。

泥浆的主要功用是：

（1）   携带和悬浮钻屑。就是要把钻头破碎的岩屑从井底带出井眼，保持井眼净化。当

临时停止循环时，泥浆又能把井眼内的钻屑悬浮住，使它不至于很快下沉，防止尘沙卡钻，这就要求泥浆具有适当的粘度和流变性能；

    （2）稳定井壁：井壁稳定、井眼规则是优质快速钻井的重要基础条件，也是泥浆措施的基本立足点，泥浆的组成必须对钻遇的泥页岩水化膨胀和分散具有较强的抑制作用，同时，泥浆的滤失性能应有利于井壁上形成簿而韧、摩擦系数小的泥饼。

（3）冷却和冲洗钻头，清扫井底钻屑。如果泥浆液柱压力大于地层液体压力，这个压力差将把钻头破碎的岩屑紧紧的吸在井底，同时泥浆固相颗粒还可能在井底形成泥饼。如果泥浆液流不能及时清扫井底钻屑保持井底净化，就会造成钻头重复切削，降低钻头的进钻效率。

（4）泥浆比重能在较大范围内调节，以建立与地层压力相平衡的液柱压力，防止喷、漏、塌、卡等井下复杂状况发生。平衡钻井部压力仅仅是一种防喷、漏的措施，它对井底净化、提高钻速、减小泥浆对油层的侵害，提高油井产量等方面仍然具有重要意义。

如图1所示，本发明包括可视摄像头1、气体传感器2、温度传感器3、压力传感器4，泥浆粒度传感器5、泥浆粘度传感器6、可编程控制器PLC7、电子开关8，固控设备9、传送带10、存储罐11及连接电缆12等设备器件构成，要根据当地地层的结构来选择对固控系统处理泥浆的要求，对非加重泥浆，固控系统处理的主要目的是回收液相；对加重泥浆，处理的主要目的是回收加重材料，排出超细岩屑颗粒，控制粘度，粘度主要体现在固相含量上，当在7%以下时，钻速会提高很多，对粒度的要求是在2—5μm最佳，太细或是太粗都不好，对泥浆温度要求小于70℃。当泥浆从钻井排出来，可视摄像头，监测它的运动过程是否有异样，然后经过气体传感器，如果可燃性气体含量太高，可能发生危险，泥浆就会被送入除气机先行进行除气；然后再经过温度传感器，如果温度过高，也是需要先进行处理并会报警，以便检查钻井内温度过高的原因，及时避免钻头被伤害。随后再进入各个固控设备进行处理，处理完毕，都要经过粒度传感器和粘度传感器进行检测和分析，以便送入下一个处理程序或是送入储存罐备用，这个过程都是由PLC做分析控制，由PLC指挥电子开关做出动作，把泥浆送入相应的固控设备或是根据需要加入一些添加剂后搅拌再送出由传感器进行检测，其数据由电缆送到PLC进行比对分析后，再决定泥浆的去处。