专利名称：高压密闭过滤器堵塞自动检测报警装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压密闭过滤器堵塞自动检测报警装置，属于油气钻井工程技术领域。
背景技术：
随着勘探开发活动向深水和深部复杂地层的日益增多，钻井工程使用的地面节流管汇的应用日益广泛。因憋压调节范围有限，所以就要求流经节流阀的泥浆中的岩屑颗粒不宜过大，以避免堵塞节流阀导致其失效而发生钻井事故。为保护节流阀不被堵塞，往往在节流阀安装位置之前，使用高压密闭过滤器过滤掉钻井液中携带的较大颗粒的岩屑。但是高压密闭过滤器收集过滤岩屑的能力是有限的，当过滤物过多造成其严重堵塞时，必须及时检修，以免因高压密闭过滤器堵塞过度引起憋压过大而损坏，使节流管汇中的其他阀门也受损。有些过滤器上安装压力检测仪，但那仅仅是指示过滤器内部的压力，即对于常压下的流体，有时通过观察过滤器内部压力的波动得知其是否堵塞。但对于高压密闭过滤器来说，流经其内部的本身就是有压力波动的高压流体，所以不能由这种方式判断其是否被
严重堵塞。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种高压密闭过滤器堵塞自动检测报警装置，其能对高压密闭过滤器的堵塞进行自动检测和报警，保证地面节流管汇或其他高压油气输送管线的作业安全。高压密闭过滤器堵塞自动检测报警装置的具体内容如下高压密闭过滤器内设有过滤网。在高压密闭过滤器入口通路设有入口压力检测仪和入口质量流量计，在高压密闭过滤器出口通路设有出口压力检测仪。入口压力检测仪、入口质量流量计和出口压力检测仪均通过信号线连接核心控制器，核心控制器与声光报警器和计算机连接。本实用新型在自动检出高压密闭过滤器被严重堵塞时，能及时报警通知钻井技术人员检修，为节流管汇和其他高压油气输送管线的作业安全提供了重要的安全保障。
附图为高压密闭过滤器堵塞自动检测报警装置示意图。
具体实施方式
实施例参照附图至对本实用新型的实施例进一步说明(I)在高压密闭过滤器4内设置过滤网5。将入口压力检测仪2和入口质量流量计3安装于高压密闭过滤器的入口通路1，将出口压力检测仪6安装于高压密闭过滤器的出口通路7。将入口压力检测仪2、入口质量流量计3和出口压力检测仪6分别通过信号线9、10和11接入核心控制器8的对应信号输入端口，再将声光报警器12和计算机13与核心控制器8连接。(如果不需要计算机监控此装置的工作状态，也可以选择不连接计算机)。(2)在核心控制器8上选择使用“实验经验设定堵塞报警阈值模式”或“达西公式计算堵塞报警阈值模式”。(3)核心控制器根据所选择的报警阈值计算模式F，结合入口质量流量计测得的入口流体密度P和入口流体速度v(入口流体速度V实际是由入口质量流量计3直接测得的入口流体质量流量M和入口流体密度P，以及在核心控制器8中输入的常量入口通路截面积S，由核心控制器8通过V = M/ ( P *S)计算得到，为全文表述简洁清晰起见，以下统称入口质量流量计3测得的入口流体速度V)，自动计算得出堵塞报警阈值Pd = F(P7V)0同时根据入口压力检测仪2测得的入口压力Pi和出口压力检测仪6测得的出口压力Po的实时数据，自动计算得出压差Pd i =Po Pi。如果Pd i大于Pd，则激发声光报警器12鸣声报警。而且，核心控制器8会向计算机13传输报警信号、入口流体密度、入口流体速度、 入口压力和出口压力等数据供计算机13监控、记录、分析使用。本实用新型的设计原理如下一般来说，过滤器的入口通路口径、出口通路口径和垂直高度差为定值，而流经过滤器的流体密度P、流体流速V和过滤器的堵塞程度Θ为变量，过滤器入口通路和出口通路的压差Pd i可以表示为因P、ν、Θ而变化的函数FF JPPd i = FF(p , V, Θ)。当高压密闭过滤器没有任何堵塞，S卩Θ很小时，Pdi值记为PdO。由于此时过滤器中的摩阻很小，所以PdO值一般很小。当高压密闭过滤器被严重堵塞，S卩Θ很大时，过滤器内部流体通路截面积显著减小，这时的Pdi值记为Pdl。Pdl会远远大于PdO,而且Pdl会随着过滤器堵塞程度Θ的加剧而陡然增大。所以可在某严重堵塞程度下，根据不同流体密度P值和流速V值，计算压差Pd i的堵塞报警阈值Pd, Pd = F(P7V)0F(P ,V)可以通过两种堵塞报警阈值计算模式一实验经验设定模式或达西公式计算模式计算得到。如果Pd = F(P，V)中的F采用实验经验设定模式时，Pd = F(P，V)是一个三列组成的查询表格，第一列为流体密度区间(如流体密度区间为密度大于O. 8克每立方厘米，小于I. I克每立方厘米)，第二列为流体流速区间(如流体速度区间为速度大于I米每秒，小于2米每秒)，第三列为Pd堵塞报警阈值。当核心控制器需要计算堵塞报警阈值Pd =F(P，V)时，通过测得的入口通路流体密度P值和流速V值查询这个根据实验经验得到的分段函数关系表格即可得到。这种模式可由用户通过在核心控制器上选择“实验经验计算预警阈值”模式设定。第三列中的Pd堵塞报警阈值设定的越大，则本装置开始报警的过滤器堵塞程度就越严重。如果堵塞报警阈值Pd = F( P ,V)中的F通过达西公式模式计算时，核心控制器会根据测得的入口流体密度P和入口流体流速V自动计算堵塞报警阈值Pd:Pd = Δ P ( P , V) +K[0024]K为常量，受入口通路和出口通路的垂直落差等装置实体的固有因素影响；A P计算公式如下Ajp = A — - OV2
d 2上式中入为达西摩擦因子，4为几何因子，P为过滤器入口流体密度，V为过滤器
Cl
入口流体速度。 公式中的K、A为常量，可以通过实验测得装置样机多组P、V、Pd值并代入上
Cl
述公式建立方程组计算得到，并通过在核心控制器上的键盘输入核心控制器。这种模式可以通过在核心控制器上选择“达西公式计算预警阈值”模式设定。当本装置检测到高压密闭过滤器入口通路压力Pi和出口通路压力Po之压差Pd i=Po Pi，在某一个入口流体密度P和流速V下大于对应的由核心控制器计算出的堵塞报警阈值Pd(p，V)时，就认为过滤器已被过滤物严重堵塞，报警器发出鸣声报警，提示过滤器需要释放过滤物或者清洗过滤网。
权利要求1. 一种高压密闭过滤器堵塞自动检测报警装置，其特征在于 高压密闭过滤器(4)内设有过滤网(5);在高压密闭过滤器入口通路(I)设有入口压力检测仪(2)和入口质量流量计(3)，在高压密闭过滤器出口通路(7)设有出口压力检测仪(6);入口压力检测仪(2)、入口质量流量计(3)和出口压力检测仪(6)均通过信号线连接核心控制器(8)，核心控制器(8)与声光报警器(12)和计算机(13)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种高压密闭过滤器堵塞自动检测报警装置，是为自动检测和报警高压密闭过滤器的严重堵塞状况而设计的，即在高压密闭过滤器出、入通道分别设置与核心控制器连接的出、入口压力检测仪和入口质量流量计，在核心控制器上使用“实验经验设定堵塞报警阈值模式”或“达西公式计算堵塞报警阈值模式”确定堵塞报警阈值，根据实际测量数据由核心控制器计算出过滤器入口与出口间的压差值并与堵塞报警阈值比较，实现过滤器发生严重堵塞时报警器实时地鸣声报警，提示钻井技术人员检修，为控压钻井节流管汇和其他高压油气输送管线的作业安全提供重要的安全保障。
文档编号B01D35/143GK202526999SQ20112052396
公开日2012年11月14日 申请日期2011年12月15日 优先权日2011年12月15日
发明者周英操, 宋鹏, 张冬梅, 朱卫新, 王倩, 翟小强, 蒋宏伟, 赵庆 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院