[发明专利]一种防止钻井泵憋泵的预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。一种石油钻井工程中防止钻井泵憋泵的预测判断方法，在钻井泵启动时，采用传感器及控制器实时检测立管内的泥浆压力LP以及钻井泵出水口的泥浆压力BP，控制器根据获得的钻井泵出水口的泥浆压力BP实时计算BP的上升速率S1：根据获得的立管内的压力LP实时计算LP的上升速率S2：然后实时计算S1‑S2的差值，以此差值的大小判断是否有憋死泵的情况发生。一种石油钻井工程防止钻井泵误操作的泵压防护系统，包括控制器以及执行机构，所述控制器输入端与立管压力传感器、泵压检测传感器输出信号连接，控制器控制输出端连接执行机构，在判断出有憋死泵的可能情况发生时，切断钻井泵的控制气路或电路使其不能启动。

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误操作的监测及预防判断处理方法及泵压防护系统。

背景技术

石油钻井中使用的钻井泵，都配备有一个高压阀和一个低压回水阀。若钻井泵出现故障需维修或低压循环作业时，一般会关闭钻井泵的高压阀。维修或低压循环作业完毕，必须在高压管线无压力的条件下,先打开关闭的高压阀，然后才允许重新启动钻井泵。

但在实际工作中，由于人为的操作失误，发生钻井泵的高压阀和低压回水阀都处于关闭状态，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极速升高，最终导致极端憋泵（俗称憋死泵）事故发生。

申请人之前提出的发明专利《石油钻井工程中防止钻井泵误操作的方法及其泵压防护系统》（专利号：201811049380.2），提出了一种石油钻井工程中防止钻井泵误操作的方法，在钻井泵和立管上各安装一个压力传感器，通过对比立管压力与钻井泵压力的差值，判断是否有钻井泵误操作发生。但这种方法在实际应用中有一定的局限性，当泵压波动和立压波动的范围较大时，使二者的对比差值达到了判断值，系统会误判为憋死泵事故发生。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种石油钻井工程中防止钻井泵憋泵的预测判断方法，可以有效防止由于泵压波动和立压波动的范围较大而导致的误判；

同时，基于所述防止钻井泵憋泵的预测判断方法，本发明提出一种可以防止钻井泵误操作的泵压防护系统，以有效防止和避免憋死泵事故发生。

本发明采用的技术方案：

一种石油钻井工程中防止钻井泵憋泵的预测判断方法，在钻井泵启动时，采用传感器及控制器实时检测立管内的泥浆压力LP以及钻井泵出水口的泥浆压力BP，控制器通过执行如下的计算机程序，判断钻井泵是否有憋泵的情况发生：

1）根据获得的钻井泵出水口的泥浆压力BP实时计算BP的上升速率S1：

S1=BPt/BPt-1；式中：BPt表示某一时刻t的钻井泵出水口的泥浆压力；BPt-1表示某一时刻t的前一时刻t-1的钻井泵出水口的泥浆压力；t的单位为ms，取值范围t≤1000ms；

2）根据获得的立管内的压力LP实时计算LP的上升速率S2：S2=LPt/LPt-1；式中：LPt表示某一时刻t的立管内的泥浆压力；LPt-1表示某一时刻t的前一时刻t-1的立管内的泥浆压力；t的单位ms，取值范围t≤1000ms；

3）实时计算S1-S2的差值，以此差值的大小判断是否有憋死泵的情况发生：

（1）如果S1-S2≤n，则判断钻井泵的高压阀处于开启状态，不会有憋死泵的情况发生，钻井泵可以启动；

（2）如果S1-S2＞n,则判断钻井泵的高压阀和低压阀均处于关闭状态，可能有憋死泵的情况发生，钻井泵不能启动；所述n为设定的判断值。

（3）如果钻井泵出水口的泥浆压力BP实时上升速率S1≤N，则判断钻井泵的高压阀处于开启状态，钻井泵可以启动；