自动灌浆控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种自动灌浆控制系统，它包括灌浆泵、泥浆泵、低压回水阀、低压回水管线、高压阀、泥浆罐、功能阀、灌浆阀、泄压阀、灌浆管线、回流槽、井筒、封井器、流速传感器、喇叭口、灌浆泵控制柜、单向阀、悬重传感器、绞车、绞车传感器、液压大钳、进液口和出液口、卸扣传感器、上扣传感器、立管、立压传感器、第一管线、钻具和缆绳。本实用新型自动判断起下钻工况，并准确计算起下钻具数量和补浆量，及时判定是否有井涌井漏发生，可选择自动或者手动灌浆，具有响应速度快、可靠性高、可维护性高等优点。
【专利说明】自动?雈楽彳￡制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自动灌浆控制系统。
【背景技术】
[0002]油气钻井过程中，井喷、井漏都是灾难性的事故，而井喷的主要原因就是井筒内的液柱压力不能平衡底层压力导致地层流体进入井筒内，轻则溢流重则井喷。起钻时由于上提钻具，井筒内液面下降，并且上行的钻头在井底形成一定的抽吸压力，造成井底压力下降，为了保持压力平衡，必需及时向井筒内灌浆，否则很容易发生井涌事故；而井漏的主要原因是在钻井过程中，井筒内钻井液或其他介质(固井水泥浆等)漏入地层孔隙、裂缝等空间的现象，若未能及时发现并堵漏，井漏会导致井筒内压力下降，影响正常钻井、引起井壁失稳或坍塌、诱发地层流体涌入井筒，严重的造成井喷。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种自动灌浆控制系统，解决现有灌浆技术中不能实现自动连续灌浆和实时监测井涌井漏的问题。
[0004]本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:自动灌浆控制系统，它包括灌浆泵、泥浆泵、低压回水阀、低压回水管线、高压阀、泥浆罐、功能阀、灌浆阀、泄压阀、灌浆管线、回流槽、井筒、封井器、流速传感器、喇叭口、灌浆泵控制柜、单向阀、悬重传感器、绞车、绞车传感器、液压大钳、进液口和出液口、卸扣传感器、上扣传感器、立管、立压传感器、第一管线、钻具和缆绳，所述的泥浆泵通过低压回水管线与泥浆罐的第一入口连接，所述的低压回水阀设置在低压回水管线上，所述的泥浆泵还依次通过高压阀、灌浆阀和泄压阀与灌浆管线连接，所述的泥浆泵还依次通过高压阀和功能阀与立管连接，所述的立压传感器设置在立管上，所述的泥浆罐上设置有灌浆泵，所述的灌浆泵与灌浆泵控制柜连接，所述的泥浆罐的第一出口通过第一管线与泥浆泵连接，所述的泥浆罐的第二出口依次通过单向阀和灌浆管线与井筒连接，所述的井筒顶端有喇叭口，所述的喇叭口处设置有流速传感器，所述的喇叭口下方设置有回流槽与泥浆罐的第二入口连接，所述的回流槽在灌浆管线的上方，所述的井筒上设置有封井器，所述的绞车通过缆绳与钻具顶端连接，所述的绞车传感器设置在绞车上，所述的缆绳上设置有悬重传感器，所述的钻具上设置有液压大钳，所述的液压大钳的进液口和出液口上设置有卸扣传感器和上扣传感器。
[0005]自动灌浆控制系统还包括一个声光指示模块，所述的声光指示模块包括泄压阀反馈指示、传感器状态指示、溢流报警指示、井漏报警指示和返浆指示，所述的声光指示模块分别与泄压阀、流速传感器、悬重传感器、绞车传感器、卸扣传感器、上扣传感器和立压传感器连接。
[0006]自动灌浆控制系统还包括一个参数设置模块，所述的参数设置模块包括灌浆时间设置、灌浆量设置、灌浆注数设置、灌浆液位设置、排代量设置、游车高度设置、空钩悬重设置和灌浆间隔时间设置。
[0007]所述的灌浆泵控制柜上设置有触摸屏。
[0008]自动灌浆控制系统还包括一个提供现场传感器正常工作的稳压电源。
[0009]本实用新型的有益效果是:(1)本实用新型自动判断起下钻工况，并准确计算起下钻具数量和补浆量，及时判定是否有井涌井漏发生；(2)本实用新型按照设定自动开启灌浆系统及时有效的灌浆，也可以使用手动模式；(3)本实用新型的各模块之间的通信都是直接的，因此系统响应速度快；(4)现场各个部件之间都是独立的运行，因此有良好的可靠性，传感器出现故障后，发出报警信息，工程技术人员维修更换后完成后，系统自动检测无误后恢复上线；(5)该系统具有良好的可维护性，只要通信线和各类传感器不出现故障，系统均能够正常进行自动灌浆作业和井涌井漏判定。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本实用新型结构图；
[0011]图2为声光指示模块功能框图；
[0012]图3为参数设置模块功能框图；
[0013]图中，1-灌浆泵，2-泥浆泵，3-低压回水阀，4-低压回水管线，5-高压阀，6-泥浆罐，7-功能阀，8-灌浆阀，9-泄压阀，10-灌浆管线，11-回流槽，12-井筒，13-封井器，14-流速传感器，15-喇叭口，16-灌浆泵控制柜，17-单向阀，18-悬重传感器，19-绞车，20-绞车传感器，21-液压大钳，22-进液口和出液口，23-卸扣传感器，24-上扣传感器，25-立管，26-立压传感器，27-第一管线，28-钻具，29-缆绳。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。
[0015]如图1所示，自动灌浆控制系统，它包括灌浆泵1、泥浆泵2、低压回水阀3、低压回水管线4、高压阀5、泥浆罐6、功能阀7、灌浆阀8、泄压阀9、灌浆管线10、回流槽11、井筒12、封井器13、流速传感器14、喇叭口 15、灌浆泵控制柜16、单向阀17、悬重传感器18、绞车19、绞车传感器20、液压大钳21、进液口和出液口 22、卸扣传感器23、上扣传感器24、立管25、立压传感器26、第一管线27、钻具28和缆绳29，所述的泥浆泵2通过低压回水管线4与泥浆罐6的第一入口连接，所述的低压回水阀3设置在低压回水管线4上，所述的泥浆泵2还依次通过高压阀5、灌浆阀8和泄压阀9与灌浆管线10连接，所述的泥浆泵2还依次通过高压阀5和功能阀7与立管25连接，所述的立压传感器26设置在立管25上，所述的泥浆罐6上设置有灌浆泵I，所述的灌浆泵I与灌浆泵控制柜16连接，所述的泥浆罐6的第一出口通过第一管线27与泥浆泵2连接，所述的泥浆罐6的第二出口依次通过单向阀17和灌浆管线10与井筒12连接，所述的井筒12顶端有喇叭口 15，所述的喇叭口 15处设置有流速传感器14，所述的喇叭口 15下方设置有回流槽11与泥浆罐6的第二入口连接，所述的回流槽11在灌浆管线10的上方，所述的井筒上12设置有封井器13，所述的绞车19通过缆绳29与钻具28顶端连接，所述的绞车传感器20设置在绞车19上，所述的缆绳29上设置有悬重传感器18，所述的钻具28上设置有液压大钳21，所述的液压大钳21的进液口和出液口 22上设置有卸扣传感器23和上扣传感器24。
[0016]如图2所示，自动灌浆控制系统还包括一个声光指示模块，所述的声光指示模块包括泄压阀9反馈指示、传感器状态指示、溢流报警指示、井漏报警指示和返浆指示，所述的声光指示模块分别与泄压阀9、流速传感器14、悬重传感器18、绞车传感器20、卸扣传感器23、上扣传感器24和立压传感器26连接。
[0017]如图3所示，自动灌浆控制系统还包括一个参数设置模块，所述的参数设置模块包括灌浆时间设置、灌浆量设置、灌浆注数设置、灌浆液位设置、排代量设置、游车高度设置、空钩悬重设置和灌浆间隔时间设置。
[0018]所述的灌浆泵控制柜16上设置有触摸屏。
[0019]自动灌浆控制系统还包括一个提供现场传感器正常工作的稳压电源。
[0020]如图1所示，起钻时，立管25压力趋近于零，在使用泥浆泵2进行补浆的过程中，低压回水阀3和高压阀5打开，功能阀7关闭，灌浆阀8打开，泥浆经低压回水管线4回流至泥浆罐6。若按下触摸屏界面上的大泵补浆，此时，泄压阀9打开，部分泥浆通过高压阀5一一灌浆阀8一一泄压阀9一一灌浆管线10从回流槽11下方灌入井筒12内，流速传感器14实时检测液位是否达到喇叭口，并在触摸屏上实时显示井筒12内液位高度，只需按下界面上停止泄压按钮，即可关闭泄压阀9，停止灌浆。
[0021]在不使用泥浆泵2进行灌浆时，系统通过灌浆泵I来进行灌浆，系统可在控制柜上选择手动或自动两种档位，手动档时灌浆泵I 一直处于开启状态进行灌浆，切换开关即可停止；自动档时完全由设定好的数据(通过参数设置模块设置)处理判断是否灌浆、何时灌浆、灌多少等。初次按下自动灌浆按钮(有立压时无法开启)，流速传感器14检测液位，未达到设定高度时开启自动灌浆，泥浆经单向阀17—一灌浆管线10从回流槽11下方灌入井筒12内，达到设定液位回流槽11返浆后灌浆泵I自动停止，等待执行下一步操作，当检测到起出钻具28数量达到了设定值后，系统开启自动灌浆，此时，灌浆泵I开启，泥浆经单向阀17—一灌浆管线10从回流槽11下方灌入井筒12内，达到平衡地层压力的作用，回流槽11见浆后自动停止。在起钻过程中，如果在设定的时间内没有起出设定的钻具28数量，系统也会开启自动灌浆，并灌浆至返浆，有效的防止了井涌井漏的发生。在使用灌浆泵I进行灌浆时，必须先按下停止泄压按钮来关闭泄压阀9。
[0022]1-灌浆泵，2-泥浆泵，3-低压回水阀，4-低压回水管线，5-高压阀，6-泥浆罐，7-功能阀，8-灌浆阀，9-泄压阀，10-灌浆管线，11-回流槽，12-井筒，13-封井器，14-流速传感器，15-喇叭口，16-灌浆泵控制柜，17-单向阀，18-悬重传感器，19-绞车，20-绞车传感器，21-液压大钳，22-进液口和出液口，23-卸扣传感器，24-上扣传感器，25-立管，26-立压传感器，27-第一管线，28-钻具，29-缆绳
[0023]下钻时，正常情况下流速传感器14会持续检测到回流槽11有返浆信号，当停止下钻后，流速传感器14 一直还检测到液位信号时，此时系统发出井涌声光报警信息，方便技术人员及时有效采取处理措施。当正常下钻时，流速传感器14会一直检测到液位信号，当出现井漏时，流速传感器14未能检测到液位信号，回流槽11迟迟不见浆，此时系统也会检测下钻具28数达到设定值与否，达到后开启自动灌浆，并灌浆至返浆，若连续灌浆时间达到设定时间后还未能检测到返浆信号，系统提示井漏报警，并继续灌浆。
[0024]整个过程的起钻、下钻过程及起下钻具28数量由悬重传感器18、绞车传感器20、液压大钳进液口和出液口的卸扣传感器23和上扣传感器24协同判断，系统还提供了计量灌浆、计时灌浆两种模式，系统通过计算起出的钻具28数量，求出排代量，比较每次流过流量计的补浆量，综合判断是否有井涌、井漏的发生。
【权利要求】
1.自动灌浆控制系统，其特征在于:它包括灌浆泵(I)、泥浆泵(2)、低压回水阀(3)、低压回水管线(4)、高压阀(5)、泥浆罐(6)、功能阀(7)、灌浆阀(8)、泄压阀(9)、灌浆管线(10)、回流槽(11)、井筒(12)、封井器(13)、流速传感器(14)、喇叭口(15)、灌浆泵控制柜(16)、单向阀(17)、悬重传感器(18)、绞车(19)、绞车传感器(20)、液压大钳(21)、进液口和出液口(22)、卸扣传感器(23)、上扣传感器(24)、立管(25)、立压传感器(26)、第一管线(27)、钻具(28)和缆绳(29)，所述的泥浆泵(2)通过低压回水管线(4)与泥浆罐(6)的第一入口连接，所述的低压回水阀(3)设置在低压回水管线(4)上，所述的泥浆泵(2)还依次通过高压阀(5 )、灌浆阀(8 )和泄压阀(9 )与灌浆管线(10 )连接，所述的泥浆泵(2 )还依次通过高压阀(5)和功能阀(7)与立管(25)连接，所述的立压传感器(26)设置在立管(25)上，所述的泥浆罐(6)上设置有灌浆泵(I )，所述的灌浆泵(I)与灌浆泵控制柜(16)连接，所述的泥浆罐(6)的第一出口通过第一管线(27)与泥浆泵(2)连接，所述的泥浆罐(6)的第二出口还依次通过单向阀(17)和灌浆管线(10)与井筒(12)连接，所述的井筒(12)顶端有喇叭口( 15 )，所述的喇叭口( 15 )处设置有流速传感器(14 )，所述的喇叭口( 15 )下方设置有回流槽(11)与泥浆罐(6)第二入口连接，所述的回流槽(11)在灌浆管线(10)的上方，所述的井筒上(12)设置有封井器(13)，所述的绞车(19)通过缆绳(29)与钻具(28)顶端连接，所述的绞车传感器(20)设置在绞车(19)上，所述的缆绳(29)上设置有悬重传感器(18)，所述的钻具(28)上设置有液压大钳(21)，所述的液压大钳(21)的进液口和出液口(22)上设置有卸扣传感器(23)和上扣传感器(24)。
2.根据权利要求1所述的自动灌浆控制系统，其特征在于:它还包括一个声光指示模块，所述的声光指示模块包括泄压阀(9)反馈指示、传感器状态指示、溢流报警指示、井漏报警指示和返浆指示，所述的声光指示模块分别与泄压阀(9)、流速传感器(14)、悬重传感器(18),绞车传感器(20)、卸扣传感器(23)、上扣传感器(24)和立压传感器(26)连接。
3.根据权利要求1所述的自动灌浆控制系统，其特征在于:它还包括一个参数设置模块，所述的参数设置模块包括灌浆时间设置、灌浆量设置、灌浆注数设置、灌浆液位设置、排代量设置、游车高度设置、空钩悬重设置和灌浆间隔时间设置。
4.根据权利要求1所述的自动灌浆控制系统，其特征在于:所述的灌浆泵控制柜(16)上设置有触摸屏。
5.根据权利要求1所述的自动灌浆控制系统，其特征在于:它还包括一个提供现场传感器正常工作的稳压电源。
【文档编号】E21B21/08GK204175211SQ201420601556
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】舒坦, 沈雪松, 黄仁亮 申请人:四川航天电液控制有限公司