专利名称：回压补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种回压补偿装置，适用于欠平衡钻井和控压钻井接单根、起下钻过程中，维持设定井口回压情况下，实现自动控压灌注，取代现有靠第三方灌浆控压方式，属于自动灌浆控压系统设备改造技术领域。
背景技术：
现有技术中，在欠平衡钻井、控压钻井起下钻过程中，已采用了国内或国外公司研制的局部连续灌浆系统(回压补偿系统)进行连续灌浆，并进行压力控制，以维持井口套压控制在设计范围内。现场应用表明，在停止钻井泵运行状态下，该设备实现了钻井液局部循环和井口套压的控制，同时也发现了存在的不足1、使用国内现有的或国外公司(如哈里伯顿)的回压补偿系统时，需要使用一根临时上水管线，其一头与回压补偿系统连接，另一头与井队循环罐连接，而目前国内井队的循环罐没有相符合的上水口，因此需要在现场进行改造，给现场施工作业带来了不便；2、由于施工场地空间限制，回压补偿系统与井队循环罐之间的距离较长，一般2(T25m，因此会影响钻井液上水效率，现场应用表明，回压使用过程中均出现了排量不稳定，波动较大的情况，导致井口压力控制波动大、精度低，经分析都是由于钻井液上水距离太长造成的上水效率低，目前国外哈里伯顿公司通过在回压补偿系统与井队循环罐之间增加一台砂泵，以提高上水效率，避免由于局部循环过程中排量波动较大造成的井口压力控制波动大的问题。3、目前使用的回压补偿系统仅能在施工现场进行数据采集、交换与控制，未达到后方基地网络系统控制的能力，因此，现场需要配备更多的技术人员，便于系统出错时进行维修，提高了成本。
发明内容本实用新型的目的在于克服在欠平衡钻井、控压钻井起下钻过程中存在的上述问题，提供一种回压补偿装置，本实用新型适用于欠平衡钻井、控压钻井接单根、起下钻过程， 维持设定井口压力情况下，实现自动控压灌浆，可简化现场安装程序，提高回压泵上水效率，并为后方基地提供实时监测参数，使现场作业更加安全，更加满足现场施工作业要求。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下一种回压补偿装置，其特征在于包括灌浆系统、上水系统、液面监测系统和操作控制机构；所述灌浆系统包括泥浆泵、流量计、泵冲感应器和压力传感器，泥浆泵分别与流量计和泵冲感应器连接，且泥浆泵还连接有电机动力单元，压力传感器与流量计连接；所述上水系统包括储液罐和砂泵，砂泵与储液罐连接，储液罐与泥浆泵连接；所述液面监测系统包括液位传感器，液位传感器设置在储液罐内且与数据采集控制器连接；所述操作控制机构包括工控机和数据采集控制器，工控机与数据采集控制器连接，数据采集控制器分别与压力传感器、流量计、泵冲传感器、液位传感器、泥浆泵和砂泵连接。所述泥浆泵一端与储液罐出口端连接，另一端与流量计入口端连接。所述压力传感器与流量计出口端连接。[0008]所述储液罐内部设置有排污阀、出口阀、连接管节和清洗阀。所述储液罐一端与砂泵出口端连接，另一端与泥浆泵入口端连接。采用本实用新型的优点在于一、采用本实用新型后，在回压补偿作业过程中，采用高压泥浆泵将钻井液从储液罐中灌入井筒，解决了由于管线距离长导致的上水效率低的难题，使回压补偿作业更加安全、可靠，取代原来靠第三方灌浆控压方式。二、本实用新型中，回压补偿装置中包括了储液罐，采用一般软管线通过大功率砂泵就可将钻井液注入储液罐，再用高压泥浆泵将储液罐中的钻井液灌入井筒中，避免了在现场采用硬管线连接和对循环罐进行改造作业，节约了成本和劳动力。三、本实用新型能实现设备状态和全参数的监测，为生产上结合其他参数判定风险和预警提供支撑。四、本实用新型采用“顺控方式”进行灌浆作业，在进行自动灌浆回压补偿作业时， 有效控制储液罐内钻井液量，避免储液罐内钻井液过多溢出罐体或过少影响回压补偿作业；并确保了泥浆泵出口的流量平稳、实现连续稳定的钻井液在井口部分局部循环，确保回压补偿施工作业安全、可靠。
图1为本实用新型结构示意图图中标记为1、砂泵，2、泥浆泵，3、储液罐，4、泵冲感应器，5、液位传感器，6、流量计，7、压力传感器，8、数据采集控制器，9、工控机，10、井队循环罐，11、电机动力单元。
具体实施方式
一种回压补偿装置，主要包括灌浆系统、上水系统、液面监测系统和操作控制机构，以下对本实用新型作具体说明灌浆系统包括一台专用钻井高压泥浆泵2，提供灌浆系统所需的钻井液，泥浆泵与电机动力单元11连接，为泥浆泵2提供动力和匹配的转速；流量计6，用于计量灌入钻井液量；泵冲感应器4，用于监测高压泥浆泵工作状况；压力传感器7，用于监测井口压力。高压泥浆泵2位于储液罐3出口端，位于流量计6入口端；泵冲传感器4连接在高压泥浆泵2上； 压力传感器7位于流量计(6)出口端。灌浆系统与上水系统连接，同时通过数据线与数据采集控制器8连接。上水系统包括一台储液罐3，其内部设置排污阀、出口阀、连接管节、清洗阀，安装于撬装底座，用于存放钻井液，供系统钻井液循环使用；大功率砂泵1，将井队循环罐里的钻井液注入储液罐内。储液罐3位于大功率砂泵1出口端，位于高压泥浆泵2入口端。上水系统与灌浆系统相连接，同时通过数据线与数据采集控制器8连接。液面监测系统包括液位传感器5，用于监测储液罐中钻井液液面高度。液位传感器 5安装于储液罐3内，同时通过数据线与数据采集控制器8连接。操作控制机构包括现场工控机9，是现场采集控制中枢；数据采集控制器8，包括各种数据连接接口和网络接口，负责现场所有信号采集、处理、执行控制命令、驱动执行机构。现场工控机9安装于撬装底座，通过数据线与数据采集控制器8连接，数据采集控制器8安装于撬装底座通过数据线与现场工控机9、压力传感器7、流量计6、泵冲传感器4、液位传感器5、高压泥浆泵2和大功率砂泵1连接。采用本实用新型后，实施回压补偿作业前，先将储液罐灌满，并通过控制机构设定储液罐内钻井液面高度启动/停止大功率砂泵和高压泥浆泵。回压补偿作业时，通过高压泥浆泵将储液罐内钻井液注入井筒，同时通过液面监测系统实时监测储液罐内钻井液面高度，当液面低于系统设置低点时操作控制机构启动大功率砂泵，将井队循环罐内的钻井液补充到回压补偿系统储液罐中，当储液罐内钻井液面高度高于设定高点时停止大功率砂泵，以保证储液罐内钻井液充足。同时，还设定了液位最低点，当液面降到最低点时，操作控制机构会发出警报并停止高压泥浆泵，以到达防止抽空保护高压泥浆泵的目的。在回压补偿作业实施过程中，通过系统远程控制接口将各种参数实时传输至后方基地，后方基地根据参数变化掌握设备运转状态及现场施工情况，可针对现场情况发出各种施工作业指令，并可对系统进行实时维护，提高了整个施工作业的安全性和系统软件的可靠性。
权利要求1.一种回压补偿装置，其特征在于包括灌浆系统、上水系统、液面监测系统和操作控制机构；所述灌浆系统包括泥浆泵、流量计、泵冲感应器和压力传感器，泥浆泵分别与流量计和泵冲感应器连接，且泥浆泵还连接有电机动力单元，压力传感器与流量计连接；所述上水系统包括储液罐和砂泵，砂泵与储液罐连接，储液罐与泥浆泵连接；所述液面监测系统包括液位传感器，液位传感器设置在储液罐内且与数据采集控制器连接；所述操作控制机构包括工控机和数据采集控制器，工控机与数据采集控制器连接，数据采集控制器分别与压力传感器、流量计、泵冲传感器、液位传感器、泥浆泵和砂泵连接。
2.根据权利要求1所述的回压补偿装置，其特征在于所述泥浆泵一端与储液罐出口端连接，另一端与流量计入口端连接。
3.根据权利要求1或2所述的回压补偿装置，其特征在于所述压力传感器与流量计出口端连接。
4.根据权利要求3所述的回压补偿装置，其特征在于所述储液罐内部设置有排污阀、 出口阀、连接管节和清洗阀。
5.根据权利要求1、2或4所述的回压补偿装置，其特征在于所述储液罐一端与砂泵出口端连接，另一端与泥浆泵入口端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种回压补偿装置，包括灌浆系统、上水系统、液面监测系统和操作控制机构；灌浆系统包括泥浆泵、流量计、泵冲感应器和压力传感器，泥浆泵分别与流量计和泵冲感应器连接，压力传感器与流量计连接；上水系统包括储液罐和砂泵，砂泵与储液罐连接，储液罐与泥浆泵连接；液面监测系统包括液位传感器，液位传感器设置在储液罐内且与数据采集控制器连接；操作控制机构包括工控机和数据采集控制器，工控机与数据采集控制器连接，数据采集控制器分别与压力传感器、流量计、泵冲传感器、液位传感器、泥浆泵和砂泵连接。本实用新型可提高回压泵上水效率，并为后方基地提供实时监测参数，使现场作业更加安全，更加满足现场施工作业要求。
文档编号E21B21/08GK202228023SQ20112035772
公开日2012年5月23日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者唐国军, 孙海芳, 左星, 李枝林, 杨玻, 潘登, 祝秀娟, 肖润德 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司