一种一体式集成的油气井井口自动压力控制系统的制作方法

1.本发明涉及石油井施工领域，具体涉及一种一体式集成的油气井井口自动压力控制系统。


背景技术：

2.在油气井钻井过程中，控压钻井技术通常被用于钻井提速增效和井控安全保障，但是现有精细控压装置包括设置在井口的控制头，其旋转控制头中有两个接头连接有软管，在其中一根软管用于控压，其需要连接管汇设备，然后再通过软管连接到阀门控制设备，最后流向震动筛和泥浆池；另一根软管也是通过管汇设备流向震动筛和泥浆池，现有设备复杂，体积庞大，费用高昂，不便安装、运输。


技术实现要素：

3.本发明为解决上述的技术问题提供一种一体式集成的油气井井口自动压力控制系统，以改善现有井口控压设备杂，体积庞大，费用高昂，不便安装、运输的问题。
4.本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种一体式集成的油气井井口自动压力控制系统，
5.包括旋转控制头、第一电动阀、电动节流阀；所述旋转控制头具有三个端口，其第一端口与井口连通，第二端口与所述第一电动阀的一端通过硬管连通，第三端口与电动节流阀的一端通过硬管连通；
6.所述第一电动阀的另一端与所述电动节流阀的另一端通过三通接头连接。
7.本发明的工作原理及有益效果是：设置第一电动阀、电动节流阀，可以通过远程控制将整个井口压力控制系统设置在井口平台上，当需要进行控压时，关闭第一电动阀，开启并调节电动节流阀使井液的流向为旋转控制头、电动节流阀、三通接头，最后流向震动筛和泥浆池，实现了控压功能；在不需要控压的时候，开启第一电动阀，关闭电动节流阀，使井液的流向为旋转控制头、第一电动阀、三通接头，最后流向震动筛和泥浆池。实现简化设备，成本更低且组合灵活，满足在井口平台受限空间安装控压设备，实现远程控制，在井口不需要人员操作，降低了成本，减少了安全隐患。同时，由于管路设置成硬管，管路可以承受流体的压力，可以直接安装在井口平台上。
8.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
9.进一步，所述第三端口与所述电动节流阀之间的硬管上连接有第二电动阀。
10.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置第二电动阀，在不需要控压的时候，关闭第二电动阀，避免了井液对电动节流阀的冲击。
11.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
12.进一步，还包括质量流量计和第三电动阀，所述质量流量计和所述第三电动阀按顺序设置在所述电动节流阀的另一端和所述三通接头之间的硬管上。
13.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置质量流量计，实现了对控压井液实
现流量监控；同时，设置第三电动阀，在井液不需要控压的时候，将其关闭，避免了井液对质量流量计的损坏。
14.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
15.进一步，所述电动节流阀的两个端口相互垂直，所述三通接头具有第一接头、第二接头和第三接头，所述第一接头和所述第二接头相互垂直，所述第一电动阀的另一端与所述第一接头连通，所述第三电动阀与所述第二接头通过90度弯管连通，所述电动节流阀的另一端通过90度弯管与所述电动节流阀连通。
16.采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置两个90度弯管，节约了整体空间，便于将整个系统设置在井口平台上。
17.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
18.进一步，所述质量流量计和所述第三电动阀所在的管线的所述硬管与所述第一电动阀和所述第二电动阀的管线的所述硬管平行。
19.采用上述进一步方案的有益效果是：两个流道的管线平行，便于进行模块化设置和处理。
20.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
21.进一步，所述第一电动阀和所述第二电动阀的管线上设有第一硬管短接，所述第一硬管短接的长度与所述质量流量计的长度相等。
22.采用上述进一步方案的有益效果是：所述第一硬管短接的长度与所述质量流量计的长度相等，在不需要对控压井液进行流量监控的时候，可以直接取消第一硬管短接和质量流量计，从而不影响其他管路的连接。
23.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
24.进一步，所述质量流量计和所述第三电动阀所在的管线上设有第二硬管短接，所述第二硬管短接的长度与所述第二电动阀的长度相等。
25.采用上述进一步方案的有益效果是：在简化管路连接和减轻控制系统重量的时候，可以直接取消第二硬管短接和第二电动阀，从而不影响其他管路的连接；同时，控制系统也具有流量监控功能。
26.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
27.进一步，所述第一电动阀、所述第二电动阀和所述第三电动阀都为电动平板阀。
28.采用上述进一步方案的有益效果是：电动平板阀具有流阻小，不缩口等特点，同时，具有结构较小重量轻无需人工手动控制等特点适合安装在井口平台上。
29.在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
30.进一步，还包括设置在井口平台上的承载支架，用于承载所述旋转控制头之外的其他部件。
31.采用上述进一步方案的有益效果是：通过支撑架将控制系统的部件支撑固定在井口平台上，进一步提高了控制系统的可靠性和稳定性。
附图说明
32.图1是本发明控制系统实施例一结构示意图；
33.图2是本发明控制系统实施例二结构示意图；
34.图3是本发明控制系统实施例三结构示意图。
35.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
36.1、旋转控制头，2、第一电动阀、3、第二电动阀，4、电动节流阀，5、质量流量计、6、第三电动阀，7、三通接头，8、第一硬管短接，9、第二硬管短接
具体实施方式
37.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
38.本发明一体式集成的油气井井口自动压力控制系统实施例一的结构示意图参见图1。
39.一体式集成的油气井井口自动压力控制系统，包括旋转控制头1、第一电动阀2、电动节流阀4；所述旋转控制头1具有三个端口，其第一端口与井口连通，第二端口与所述第一电动阀2的一端通过硬管连通，第三端口与电动节流阀4的一端通过硬管连通。
40.所述第一电动阀2的另一端与所述电动节流阀4的另一端通过三通接头7连接。
41.在本实施例中，直接将整个控制系统设置在井口平台上，通过设置第一电动阀2、电动节流阀4，可以通过远程控制将整个井口压力控制系统设置在井口平台上，当需要进行控压时，关闭第一电动阀2，开启并调节电动节流阀4使井液的流向为旋转控制头1、电动节流阀4、三通接头7，最后流向震动筛和泥浆池，实现了控压功能；在不需要控压的时候，开启第一电动阀2，关闭电动节流阀4，使井液的流向为旋转控制头1、第一电动阀2、三通接头7，最后流向震动筛和泥浆池。实现简化设备，成本很低，满足在井口平台受限空间安装控压设备，实现远程控制，在井口不需要人员操作，降低了成本，减少了安全隐患。同时，由于管路设置成硬管，管路可以承受流体的压力，可以直接安装在井口平台上。
42.其中，电动节流阀4的另一端通过u型硬管与三通接头7连接，整个控制系统通过设置两个电控部件(第一电动阀2和电动节流阀4)就可以实现远程井口控压的功能。系统整体重量可以控制在1500公斤，整体尺寸长宽高控制在2.5x1.0x0.5米内，现有的井口平台尺寸为3x3x2，非常容易将控制系统设置在井口平台上实现远程控制。而现有的控压节流管汇设备的普遍整体尺寸为6x2.5x3米，常规阀门控制设备的整体尺寸为0.5*0.4*0.4米，软管的总长度为10-20米，整套系统的整体重量为15-30吨。现有控压设备整体成本约为400万元。本发明提供的一体式集成的油气井井口自动压力控制系统相对于现有控制系统，其整体尺寸减少了百分之90％，整体重量减少了百分之90％，整体成本减少了百分之50％。具有很好的实用性、经济性，并提高了自动化控制程度。
43.本发明控制系统实施例二结构示意图参见图2，相对于实施例一相比，所述第三端口与所述电动节流阀4之间的硬管上连接有第二电动阀3。还包括质量流量计5和第三电动阀6，所述质量流量计5和所述第三电动阀6按顺序设置在所述电动节流阀4的另一端和所述三通接头7之间的硬管上。所述电动节流阀4的两个端口相互垂直，所述三通接头7具有第一接头、第二接头和第三接头，所述第一接头和所述第二接头相互垂直，所述第一电动阀2的另一端与所述第一接头连通，所述第三电动阀6与所述第二接头通过90度弯管连通，所述电动节流阀4的另一端通过90度弯管与所述电动节流阀4连通。同样的，所述质量流量计5和所述第三电动阀6所在的管线的所述硬管与所述第一电动阀2和所述第二电动阀3的管线的所
述硬管平行。
44.在本实施例中，通过设置第二电动阀3，在不需要控压的时候，关闭第二电动阀3，避免了井液对电动节流阀4的冲击。通过设置质量流量计5，实现了对控压井液实现流量监控；同时，设置第三电动阀6，在井液不需要控压的时候，将其关闭，避免了井液对质量流量计5的损坏。两个流道通过90度度弯管连通实现了管线平行，便于进行模块化设置和处理。
45.本发明控制系统实施例三结构示意图参见图3，在本实施例中相对于实施例二，设置了第一硬管短接8和第二硬管短接9，其中，所述第一硬管短接8的长度与所述质量流量计5的长度相等，所述第二硬管短接9的长度与所述第二电动阀3的长度相等。
46.在不需要对控压井液进行流量监控的时候，可以直接取消第一硬管短接8和质量流量计5，从而不影响其他管路的连接。在简化管路连接和减轻控制系统重量的时候，可以直接取消第二硬管短接9和第二电动阀3，从而不影响其他管路的连接；同时，控制系统也具有流量监控功能。
47.本实施例中具有控压、保护和流量监控的控制系统中，其在井口平台的整体尺寸为2.5x1.0x0.5米，重量为800-1500kg，整体成本为200万，相对于现有的相对于现有控制系统，其整体尺寸减少了百分之90，整体重量减少了百分之90，整体成本至少减少了百分之50。同样具有很好的实用性、经济性，并提高了自动化控制程度和设备灵活度。
48.在上述实施例中，所述第一电动阀2、所述第二电动阀3和所述第三电动阀6都为电动平板阀。电动平板阀具有流阻小，不缩口等特点，同时，具有结构较小重量轻等特点适合安装在井口平台上。以及电动节流阀4和质量流量计5的控制反馈都可以采用本领域的现有控制手段即可实现，在此不再赘述。
49.在上述实施例的基础上，进一步的为了提高控制系统的可靠性、安全性和稳定性，在井口平台上设置支撑架，为第一电动阀2、所述第二电动阀3和所述第三电动阀6，以及电动节流阀4和质量流量计5提供支撑。
50.以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。