专利名称：一体化钻井泥浆参数监测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油天然气钻井技术领域，特别涉及钻井液固控系统中钻井液参 数的监测，是一种一体化钻井泥浆参数监测系统。
背景技术：
在石油天然气钻井中，钻井液体积变化和密度变化是监测井涌和井漏的重要参 数。目前采用人工或技术手段分别测量和监视钻井液体积变化和密度变化，尚无一体化的 通过监测钻井液体积和密度变化对井涌井漏做出预警的专用仪器。钻井液体积的监测，是在储罐结构尺寸已知的情况下，采用监测液面高度，以液面 高度换算出钻井液总体积。监测液面高度的方法主要有以下几种压力式测量，采用压力传 感器，通过压力变化值反映钻井液液面的变化；机械接触式测量，采用液位浮子反映钻井液 液面变化；采用超声波直接测量钻井液液面高度。钻井液密度的监测，采用密度仪测量钻井液密度或采用天平测量法测量钻井液密度。目前，监测钻井液体积和钻井液密度的方法存在的缺点是钻井液体积与密度分 别独立监测；另外不能及时准确地获得井涌和井漏预兆信息。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种一体化钻井泥浆参数监测系统，使用三个以上的 微压变送器同时监测钻井液体积和密度参数，并综合其中两个微压变送器监测钻井液体积 和密度的参数值变化情况。对钻井液实际参数进行准确判断，分析出获得井涌和井漏的信 肩、ο本实用新型采用的技术方案是一体化钻井泥浆参数监测系统，主要由微压变送 器、温度变送器、钻井储液罐、报警盒和人机界面组成，报警盒与人机界面之间有信号线连 接。其特征在于在钻井储液罐内固定有三个或多个微压变送器，每个微压变送器有信号线 连接报警盒，在钻井储液罐内固定有温度变送器，温度变送器有信号线连接报警盒。所述的三个或多个微压变送器固定在支架上，支架固定在钻井储液罐内。三个或 多个微压变送器固定在不同的高度上。一体化钻井泥浆参数监测系统的工作原理在钻井储液罐5内的不同高度位置安 装三个或多个微压变送器。当微压变送器采集的压力信号传送到PLC或工控机上，通过计 算得出各个微压变送器之间的压力差，并根据他们之间的固定间距计算出钻井液的密度， 同时通过得到的密度来计算出液面的高度，并实时监测钻井液的高度变化值及密度变化 值。当变化值高于设定的初始值时，报警盒发出报警信号。由于每两个微压变送器可以采集 一组压力信号并分析计算钻井液参数，根据排列组合公式，系统的3+N个微压变送器可以
提供(3 + N:>$(2 + N:>组相互独立的钻井液参数，这些参数能互为备份和互相校正，避免由于某个微压变送器失效或偏差导致系统失效或偏差，提高参数监测的可靠性和准确程度。 能通过触摸屏、计算机或直接使用工控机设置钻井液密度和体积的报警值。本系统同时使 用温度变送器实时监测钻井液储罐中的温度参数。本实用新型的有益效果本实用新型一体化钻井泥浆参数监测系统，能实时监测 钻井液体积、密度、温度参数的变化，而井涌、井漏发生初期的主要表现就是钻井液参数的 改变。通过对钻井液体积、密度、温度参数的监测，能实时监控井涌和井漏等异常情况，同时 判断监测系统中微压变送器的失效或偏差情况，提高参数检测的准确程度。经过逻辑控制 发出预信息，辅助相关人员做出判断。根据设定的报警点对井涌井漏的异常进行监测和报 警。该系统信号传递可靠、动作灵敏，能够有效的监测钻井液参数的变化。
图1是本实用新型一体化钻井泥浆参数监测系统的结构示意图。图中，1. SPl微压变送器，2. SP2微压变送器，3. SP3微压变送器，4.温度变送器，
5.钻井储液罐，6.报警盒，7.人机界面。
具体实施方式
实施例1 以三个微压变送器的一体化钻井液参数监测系统为例，对本实用新型 作进一步详细说明。参阅图1。本实用新型一体化钻井泥浆参数监测系统，一体化钻井泥浆参数监测系 统，主要由微压变送器、温度变送器4、钻井储液罐5、报警盒6和人机界面7组成，报警盒6 与人机界面7之间有信号线连接。在钻井储液罐5内固定有三个微压变送器，三个微压变送器分别是SPl微压变送 器1、SP2微压变送器2和SP3微压变送器3。三个固定在一个支架上，支架直立固定在钻 井储液罐5的底部。三个微压变送器固定在不同的高度上。SPl微压变送器1距离储液罐 5底部50毫米，SP2微压变送器2距离储液罐5底部550毫米，SP3微压变送器3距离储液 罐5底部1050毫米。SPl微压变送器1、SP2微压变送器2和SP3微压变送器3的型号是 DS1300-QS-C-2-0. 1/AA/GW。三个微压变送器由信号线连接报警盒6。在钻井储液罐5内固定有一个温度变送器4，温度变送器4有信号线连接报警盒
6。温度变送器4的型号是PT400-0-200。本领域技术人员能实现报警盒6和人机界面7，不详细叙述。SPl微压变送器、SP2微压变送器、SP3微压变送器测得的压力值分别为Pa、Pb、P。， 贝Ij Pa_Pb — Pab ； Pa-Pc 一 Pac 'Pb-Pc 一 Pbc。根据公式ΔΡ = pgAh，其中Ah为两个微压变送器之间的距离，为固定值。根据上式，可以根据通过任意两个微压变送器的测量值计算出一组钻井液参数， 方法如下钻井液密度的确定ρ = ΔΡ/gAh钻井液液面的确定h = P/ P g[0025]钻井液体积的确定V = AXh其中A为钻井液储罐的截面积。井涌的判断发生井涌时，伴随着大量含油气井液进入钻井液储罐，钻井液的体积 和密度会发生变化，一般表现为体积增加或密度降低。在系统中设定钻井液体积或液面高 度的报警点，当出现钻井液体积或液面高度超过设定时，发出报警提醒相关人员注意采取 操作。报警值能根据实际的情况由相关人员调整。井漏的判断发生井漏时，表现为大量钻井液的缺失。在系统中设定钻井液体积或 液面高度的报警点，当出现钻井液体积或液面高度低于设定时，发出报警提醒相关人员注 意。报警值可以根据实际的情况由相关人员调整。钻井液异常的判断在复杂钻井条件下，钻井液的体积或液面没有发生变化，但密 度发生变化。其中钻井液密度下降是导致井涌的一个最常见的原因。因此，在系统中设定 钻井液密度变化的报警点。钻井液密度低于或高于设定的密度范围时发生报警。当根据钻 井需要改变泥浆的密度时，也可以通过系统实时监测到改变后密度值。比较计算得出的密度值，当出现三个计算的密度差别较大时，则在人机界面上提 示有微压变送器有误差，这样可以互为校验微压变送器的测量值。当密度的变化量超过人 机界面上设定的变化值时，则发出报警，提示相关人员注意是否井底有异常情况发生。计算
出钻井液池的液位密度P后，再根据公式h = !算出液位，当单位时间内，液位的变化量超
PS
过人机界面上设定的变化值时，则发出报警，提示相关人员注意是否有井涌井漏及其他异 常情况。
权利要求一种一体化钻井泥浆参数监测系统，主要由微压变送器、温度变送器(4)、钻井储液罐(5)、报警盒(6)和人机界面(7)组成，报警盒(6)与人机界面(7)之间有信号线连接，其特征在于在钻井储液罐(5)内固定有三个或多个微压变送器，每个微压变送器有信号线连接报警盒(6)，在钻井储液罐(5)内固定有温度变送器(4)，温度变送器(4)有信号线连接报警盒(6)。
2.根据权利要求1所述的一体化钻井泥浆参数监测系统，其特征是所述的三个或多 个微压变送器固定在支架上，支架固定在钻井储液罐(5)内；三个或多个微压变送器固定 在不同的高度上。
专利摘要一体化钻井泥浆参数监测系统，应用于石油天然气钻井液固控系统中钻井液参数的监测。主要由微压变送器、温度变送器、钻井储液罐、报警盒和人机界面组成，报警盒与人机界面之间有信号线连接。在钻井储液罐内固定有三个或多个微压变送器，每个微压变送器有信号线连接报警盒，在钻井储液罐内固定有温度变送器，温度变送器有信号线连接报警盒。效果是能实时监测钻井液体积、密度、温度参数的变化，通过对钻井液体积、密度、温度参数的监测，能实时监控井涌和井漏等异常情况，同时判断监测系统中微压变送器的失效或偏差情况，提高参数检测的准确程度。
文档编号E21F17/18GK201568047SQ20092024684
公开日2010年9月1日 申请日期2009年11月11日 优先权日2009年11月11日
发明者刘加良, 刘海密, 张立刚, 李东阳, 王宪, 王晓颖, 王金宏, 邹连阳 申请人:中国石油天然气集团公司;北京石油机械厂