[发明专利]基于煤层气充气欠平衡的压力监控系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种钻井地面监测装置，特别是一种基于煤层气充气欠平衡的压力监控系统。

背景技术

煤层气作为一种新型清洁能源，其开发利用一方面可在一定程度上弥补常规油气资源的不足，另一方面还可有效降低煤矿瓦斯灾害程度。在我国乃是世界都有广阔的应用前景。煤层气赋存于煤层中，由于煤层与常规油、气储集层不同，具有储层埋藏浅，极易垮塌、污染，压力敏感性强等特征，在钻井时普遍采用充气欠平衡钻井工艺，对于压力的监控就成为此工艺的关键技术。

目前，采用的煤层气欠平衡钻井多为常规欠平衡钻井中所使用的压力监控系统，其相对于煤层气的开发存在以下局限性：

1. 由于煤层气具有易塌、易污染等特性，只能使用欠平衡技术，而对于煤层气所采用的充气欠平衡工艺技术，常规的压力监测与控制系统过于繁琐，不符合煤层气开发低成本的要求。

2. 由于充气欠平衡工艺的复杂性，常规的压力监测与控制系统在钻井过程中往往无法对其工艺的特殊性，对特殊区域进行有效的监测、控制。

3. 对于煤层气充气欠平衡中存在的安全隐患问题，通常都是依靠钻井人员自身经验来判定的。这在很大程度上依赖于从事煤层气钻井人员的从事时间及其钻井经验，具有很大的依赖性，风险判定效率低。同时，煤层气充气欠平衡压力控制的安全问题一直是行业中公认的难题，常规的监控系统并不能及时的预测、判定钻井过程中的风险。

国内早期的压力监控硬件及配套监控软件仅适用于常规油气井的井底压力监控，而用于非常规天然气开采，尤其是煤层气开采时，国内目前应用的常规油气井压力监控系统则存在上述局限性，不能充分满足煤层气钻井现场压力监控的需求。经过调研发现，目前国内外还没有一套完整的专门用于煤层气充气欠平衡钻井的压力监测与控制系统。

发明内容

为了克服现有煤层气压力监控装置的不足，本发明提供一种基于煤层气充气欠平衡的压力监控系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于煤层气充气欠平衡的压力监控系统，包括泵冲传感器、流量传感器、立压传感器、套压传感器、温度传感器，其特征在于，还包括数据采集箱、上位机和触摸式液晶显示台，所述的上位机分别与数据采集箱和触摸式液晶显示台联接，上位机内设有总线接口；所述数据采集箱分别与泵冲传感器、流量传感器、立压传感器、套压传感器、温度传感器联接，数据采集箱内设有数据采集模块和数据传输模块。

实时传感器数据、气测录井数据、MWD实时数据等现场数据转换为电信号，传至数据采集箱中进行A/D转换、放大，经过数据传输模块总线传输与上位机，采集的参数有：大钩悬重、大钩高度、转盘扭矩、转盘转速、泵冲速、立管压力、套管压力、钻井液出口流量、注气量、注气压力、井口回压、吊钳扭矩、钻时、井深、泥浆温度、泥浆密度等；上位机将实时采集到的监测数据进行集中存储与分析显示，建立各传感器与监测软件系统的连接。

进一步，上位机采用基于VB开发一套煤层气充气欠平衡钻井压力监测与控制分析软件，该软件包括参数实时采集软件、煤层气欠平衡井底压力实时监测分析软件。煤层气欠平衡井底压力实时监测分析软件包含：煤层气水平井流体流动参数分析模块；煤层气水平井充气欠平衡井筒流动参数分析模块；煤层气充气欠平衡钻井井底压力实时监测与控制分析模块。

通过搭建的煤层气充气欠平衡监测与控制系统及配套的新型钻井参数采集仪，能够实现煤层气充气欠平衡监测与控制的软硬件结合；可以实时的进行监测与分析，软硬件结合方式搭建系统主要是为了做到实时性、准确性。

基于煤层气充气欠平衡的压力监控系统通过现场的煤层气钻井中所产生的垮塌、卡钻、钻具事故和钻头事故等情况进行实时的预测分析，配套新型钻参仪硬件系统。替换常规的录井仪器，使得技术人员能够更加快速、及时的预测或探查到钻井中的风险问题。并提出快速的风险控制方案。

本发明的有益效果是：通过相关传感器配套及采集系统配套搭建的硬件系统，更能有利于煤层气充气欠平衡钻进过程中的实时监测与分析计算，利用配套软件系统实现现场钻进状况的实时监测与实时分析。针对煤层气的垮塌，卡钻，携岩性差等风险，从而达到对煤层气充气欠平衡钻井实时钻井状况的及时预测，以及风险的实时判定；保证煤层气钻井的安全；本系统填补国内在煤层气钻井方面压力监测与控制的空白，实现大幅提高钻井工作效率和降低钻井成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。