[发明专利]石油钻井工程钻井泵憋泵的监测判断方法及其泵压防护系统

说明书

本发明涉及石油钻井工程安全控制技术。一种石油钻井工程钻井泵憋泵的监测判断方法，在钻井泵出水口安装压力传感器，检测高压阀上游管线内的泥浆压力P1；使用压力传感器检测高压阀下游管线内的泥浆压力P2；根据正常工况下高压阀上、下游管线内泥浆压力差的平均值,设定判断常数N；钻井泵启动时，实时比较高压阀上游管线内的泥浆压力P1和高压阀下游管线内的泥浆压力P2，如果P1‑P2≤N,则判断高压阀处于开启状态，钻井泵可正常运行；如果P1‑P2＞N，则判断高压阀处于关闭状态，钻井泵有憋泵的情况发生。一种石油钻井工程防止钻井泵憋泵的泵压防护系统，采用所述的监测判断方法识别钻井泵憋泵的情况发生，进而通过钻井泵泵压防护系统进行停泵泄压。

技术领域

本发明涉及石油钻井工程安全控制技术，尤其是涉及一种防止钻井泵憋泵的监测及预防处理方法及泵压防护系统。

背景技术

在石油勘探开发与钻井过程中，防止钻井泵憋泵是安全生产的本质要求。

目前，国内钻井作业过程中一部钻机会配备两台钻井泵，在每台钻井泵出水口的设计中，一般都配备一个高压阀和一个低压回水阀。若两台钻井泵的某一个钻井泵出现故障需维修时，必须关闭有故障的钻井泵的高压阀，以防止另一台钻井泵运行时产生的高压泥浆流窜到正在维修的钻井泵中而伤害到维修人员。维修完毕必须在高压管线无压力的条件下,先打开维修时关闭的高压阀，然后才允许重新启动钻井泵。

但在现实钻井过程中，由于人为的因素影响，屡屡会有失误发生，以致出现未打开高压阀就重新启动钻井泵的错误操作，这种错误操作会使钻井泵泵压在瞬间迅速升高导致极端憋泵（俗称憋死泵），其结果往往造成人员伤害甚至机毁人亡。

申请人之前提出的发明专利《泥浆泵电控安全系统》（专利号：201110158925.5）和实用新型《泥浆泵电控安全系统》（专利号：201120199304.7）是在钻井泵的高压管线上或钻井泵出水管线上安装一个压力传感器，通过与PLC和AD模块、工控机以及泄压阀等设备的配合使用，采取当泵压超过正常值时停泵泄压的方法，有效的解决了钻井作业中泵压超高时憋泵产生的安全隐患。但这种方法由于不能判断高压阀是否关闭，所以也就不能解决憋死泵的问题。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出了一种石油钻井工程钻井泵憋泵的监测判断方法，可以充分利用压力传感器防止钻进时钻井泵泵压超高产生的安全隐患，经济适用；

本发明在前述基础上，提出了一种可以防止钻井泵憋泵的泵压防护系统，既实现了泵压安全防护，又可以有效防止钻井泵憋死泵事故的发生。

本发明所采用的技术方案：

一种石油钻井工程钻井泵憋泵的监测判断方法，1）在连接钻井泵出水口与高压阀的管线上安装压力传感器，检测高压阀上游管线内的泥浆压力P1；在连接高压阀与立管的管线上安装压力传感器，检测高压阀下游管线内的泥浆压力P2；

2）根据正常工况下高压阀上、下游管线内泥浆压力差的平均值,设定判断常数N；

3）钻井泵启动时，控制器根据获得高压阀上游管线内的泥浆压力P1和高压阀下游管线内的泥浆压力P2，并实时进行比较：

（1）如果P1-P2≤N,则判断高压阀处于开启状态，钻井泵可正常运行；

（2）如果P1-P2＞N，则判断高压阀处于关闭状态，钻井泵有憋泵的情况发生。

所述的石油钻井工程钻井泵憋泵的监测判断方法，设正常工况下高压阀上、下游管线内泥浆压力差的平均值为n，结合采用的钻井设备参数，设定1≤N-n≤3。

所述的石油钻井工程钻井泵憋泵的监测判断方法，在检测到高压阀处于关闭状态，钻井泵有憋泵的情况发生时，及时发出预警。