专利名称：起下钻泥浆自动灌注的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于石油、天然气钻井起钻、下钻的泥浆自动灌注的方法和系统。
现有的泥浆自动灌注的方法是在钻井起钻过程中采用井筒泥浆液流控制灌注间隔定时灌注泥浆的方法，向井筒自动灌满或自动定量灌注泥浆，以补充够起出钻具体积相同数量的泥浆，使井内泥浆保持一定的液柱压力，防止井筒泥浆液柱压力与地层压力师失去平衡而发生井壁垮塌卡钻和井下油气喷出等事故。在灌注间隔定时向井筒自动定量灌注泥浆时，能监测井涌并进行井涌声光报警。现有的起钻泥浆自动灌注系统主要包括由灌注间隔定时时间继电器、报警定时时间继电器、灌满-定量钮子开关、中间继电器、交流接触器组成的电控柜;由电源指示灯、钮子开关、警报器组成的钻台显示箱;由干簧继电器、磁钢、隔磁铁片、转臂轴、叶片组成的液流传感器;由泥浆罐、电机、灌注泵、吸入管汇、排出管汇组成的泥浆灌注系统;由电磁流量变送器、电磁流量转换器、比例积算器组成的泥浆流量监测系统以及十芯电缆、三芯电缆、电源开关等。由于该系统没有下钻灌注报警和钻进泥浆循环监测功能，它只能监测井涌而不能监测井漏和灌注异常。由于它既不能监测正常井段起钻中变化出现的和轻微漏失起钻中变化了的井筒漏失，也不能监测起钻中泥浆灌注系统中管汇漏失、灌注泥浆量极少和泥浆性能变差使泵流量减小等灌注异常，有时会导致井筒液面降低，使井筒内泥浆液柱压力与地层压力失去平衡而发生卡钻和井喷事故，如果泥浆漏失导致泥浆循环中断，井筒也有可能发生钻屑沉淀卡钻或井喷等复杂情况。另外，在正常无油气显示的井段起钻过程中，该系统在灌注间隔定时向井筒自动灌注泥浆时，实际按时间控制的灌注泥浆量与受不恒定的起钻速度影响变化的实际出井钻具应替补的泥浆量常不相吻合，有时会出现井筒灌注的泥浆超过允许的液面，这样在卸开钻具连接丝扣时，其丝扣上部钻具中间的提升钻柱过程中未下降完的泥浆，要从被卸开丝扣的缝隙中飞溅到卸扣的大钳、钻台和操作者身上而影响起钻作业。
本发明的目的在于提供一种新的起下钻泥浆自动灌注的方法和系统，它能有效地避免现有技术的不足。该系统不仅在钻井钻中能周期定柱控制向井筒自动灌满泥浆或自动定量灌注泥浆并监测报警，而且在下钻有漏失或出现漏失的情况下能周期定柱控制向井筒自动灌注泥浆并监测报警;特别是在中途检修设备暂停起下钻、起钻末尾和空井等没有起下钻柱信号时，能灌注间隔延时保护控制向井筒自动灌满泥浆和监测报警;它还能在钻进过程中自动监测泥浆循环，及时指示循环状态并进行报警，防止卡钻、井喷等事故发生。
本发明是这样实现的在电控柜中增装灌注间隔延时时间继电器、定量灌注定时时间继电器、定柱控制时间继电器、计数复位延时时间继电器、液流定时时间继电器、自动灌注-循环监测钮子开关、周期定柱计数计电器、起下钻柱计数器;在钻台显示箱中增装绿色的灌注-循环指示灯、红色的液流指示灯、黄色的灌注定时指示灯、手动泵液指示灯;另外还新装一个压力继电器。该系统泥浆自动灌注的方法是钻井起下钻柱悬重液压变化信号，经压力继电器、可调控制数字的计数继电器进行周期定柱控制，并由灌注间隔延时时间继电器进行无起下钻柱信号时的延时保护控制，间隙地起动灌注泵向井筒自动灌注泥浆。起下钻过程中井筒泥浆液流的时间，由液流定时时间继电器监测，当大于按电动灌注泵灌满井筒的泥浆液流的最大时间调整的液流定时时间继电器的时间时，接通钻台显示箱的红色液流指示灯进行液流灯光指示，而液流定时时间继电器和报警定时时间继电器先后监测到的总的时间，大于下钻过程中钻具下入井筒后连续的泥浆液流的最大时间时，接通钻台显示箱的报警器进行井涌声音报警。起下钻过程中电动灌注泵自动灌注泥浆的时间，由定量灌注定时时间继电器监测，大于定量灌注定时时间继电器调整的时间时，接通钻台显示箱的黄色灌注定时指示灯进行灯光显示，而由报警定时时间继电器监测的超过定量灌注定时灌注泥浆的时间，大于报警定时时间继电器调整的时间时，接通钻台显示箱的警报器进行井漏或灌注异常声音报警。通过循环监测钮子开关，由液流定时时间继电器监测的钻进泥浆循环的液流时间，大于液流定时时间继电器调整的时间时，接通钻台显示箱的绿色循环指示灯进行循环灯光指示，同时接通调定时间的报警定时时间继电器和钻台显示箱的警报器进行短时间的声音报警;钻进泥浆循环中断停止，及时接通报警定时继电器和显示箱的报警器进行短时间的声音报警。通过循环监测钮子开关，手动泵液时接通钻台显示箱的手动泵液指示灯进行手动泵液灯光指示。
本发明具有多种功能、操作简便、性能可靠。
以下结合附图详细说明依据本发明提出的起下钻泥浆自动灌注的方法和系统的实施例。
图1为起下钻定柱保护式泥浆自动灌注系统图。
图2为起下钻泥浆自动灌注控制原理图。
图3为灌注泵流量监测。
图4为起下钻柱数量监测。
如图所示，连接C相的定柱控制时间继电器[124]的断电延时常开触头[64]通过定量灌注定时时间继电器[21]的线圈[65]连接中性线N。连接C相线的灌注间隔定时时间继电器[26]的通电延时常开触头[66]通过灌注间隔延时时间继电器[27]的线圈[71]连接中性线N。通过周期定柱计数继电器[23]的瞬动常开触头[67]、定柱控制时间继电器[124]的线圈[68]连接中性线N。中间继电器[126]的瞬动常开触头[69]、灌注间隔定时时间继电器[27]的通电延时常开触头[70]与周期定柱计数继电器[23]的瞬动常开触头[67]并联连接。由十芯电缆[14]的导线[62]、三芯电缆[5]的导线[74]连接C相线的压力继电器[4]的常闭触头[4″]，通过三芯电缆[5]和十芯电缆[14]的导线[75]、电控柜[15]的计数复位延时时间继电器[127]的通电延时常开触头[76]、周期定柱计数继电器[23]的复位线圈[77]连接中性线N。压力继电器[4]的常开触头[4′]通过三芯电缆[5]和十芯电缆[14]的导线[78]、周期定柱计数继电器[23]的计数线圈[79]连接中性线N。起下钻柱计数器[22]的计数线圈[122]与周期定柱计数继电器[23]的计数线圈[79]并联连接。连接C相线的周期定柱计数继电器[23]的瞬动常开触头[72]通过计数复位延时时间继电器[127]的线圈[73]连接中性线N。连接C相线的中间继电器[126]的瞬动常开触头[87]通过自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.1″]、十芯电缆[14]的导线[88]、显示箱[6]的手动泵液指示灯[9]、十芯电缆[14]的导线[63]连接中性线N。自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.1′]通过十芯电缆[14]的导线[89]、显示箱[6]的灌注-循环指示灯[8]、十芯电缆[14]的导线[63]连接中性线N，由十芯电缆[14]的导线[62]连接C相线的显示箱[6]的钮子开关[12]通过十芯电缆[14]的导线[91]、电控柜[15]的灌满-定量钮子开关[17]的定量触头[17.1″]、定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常闭触头[93]、三芯电缆[51]的导线[94]、干簧继电器[50]的常闭触头[50″]、三芯电缆[51]的导线[95]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.2″]、导线[124]、[106]、报警定时时间继电器[28]的线圈[107]连接中性线N。灌注间隔延时时间继电器[27]的通电延时常开触头[92]与定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常闭触头[93]并联连接。电控柜[15]的灌满-定量钮子开关[17]的灌满触头[17.1′]与三芯电缆[51]的导线[94]连接，干簧继电器[50]的常开触头[50′]通过三芯电缆[51]的导线[97]、液流定时时间继电器[20]的线圈[98]连接中性线N。自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.2′]通过灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]连接中性线N。C相线的灌满-定量钮子开关[17]的定量触头[17.2″]通过灌注间隔延时时间继电器[27]的通电延时常开触头[99]、导线[100]、定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常开触头[101]、十芯电缆[14]的导线[102]、显示箱[6]的灌注定时指示灯[11]、十芯电缆[14]的导线[63]连接中性线N。灌满一定量钮子开关[17]的灌满触头[17.2′]通过导线[104]、定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常开触头[105]、导线[106]、报警定时时间继电器[28]的线圈[107]连接中性线N。导线[103]连接导线[100]和[104]，连接C相线的液流定时时间继电器[20]的通电延时常开触头[109]通过导线[110]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.3″]、报警定时时间继电器[28]的通电延时常闭触头[111]、十芯电缆[14]的导线[113]、显示箱[6]的警报器[13]、十芯电缆[14]的导线[63]连接中性线N。导线[108]连接导线[106]和[110]，自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.3′]通过报警定时时间继电器[28]的通电延时常开触头[112]连接十芯电缆[14]的导线[113]，连接C相线的液流定时时间继电器[20]的通电延时常开触头[114]通过自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.4″]、导线[90]连接十芯电缆[14]的导线[89]，自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.4′]通过十芯电缆[14]的导线[115]、显示箱[6]的液流指示灯[10]、十芯电缆[14]的导线[63]连接中性线N。
当进行起下钻周期定柱保护向井筒自动灌注泥浆时，参看图1和图2。
调整电控柜[15]的自动灌注-循环监测钮子开关[16]、灌满-定量钮子开关[17]于自动灌注[16.1′]、灌满[17.1′]位置，接通钻台显示箱[6]的钮子开关[12]、电源开关[29]，由电缆[30]C相经熔断器[61]、十芯电缆[14]的导线[62]接通钻台显示箱[6]的电源指示灯[7]，同时经钮子开关[12]、十芯电缆[14]的导线[91]、电控柜[15]的灌满定量钮子开关[17]的灌满触头[17.1′]、三芯电缆[51]的导线[94]、液流传感器[47]的干簧继电器[50]的常闭触头[50″]、三芯电缆[51]的导线[95]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.2′]接通灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]。灌注间隔定时时间继电器[26]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[66]闭合，由钢丝绳[1]的张力通过传压器[2]、指重表液压管路[3]传送给压力继电器[4]的开关脉冲信号，经十芯电缆[14]的导线[62]、三芯电缆[5]的导线[74]、压力继电器[4]的常开触头[4′]、三芯电缆[5]和十芯电缆[14]的导线[78]，送周期定柱计数继电器[23]的计数线圈[79]计数。钻井起下钻柱数到周期定柱计数继电器[23]调整的数字时，周期定柱计数继电器[23]的瞬动常开触头[67]闭合，定柱控制时间继电器[124]的线圈[68]通电，其瞬动常开触头[82]闭合，经热继电器常闭触头[83]接通交流接触器[125]的线圈[84]，交流接触器[125]的动合主触头[60]、动合辅助触头[80]和[86]闭合。经电缆[30]、动合主触头[60]、热继电器热元件[59]、电缆[31]三相起动电机[35]运转，灌注泵[36]由吸入管[41]、阀[40]、管[39]吸入泥浆罐[42]中的泥浆，经排出管[37]、阀[52]、灌注管[53]向井筒[44]的环形空间[54]灌注;动合辅助触头[80]接通中间继电器[126]的线圈[81]，中间继电器[126]的瞬动常开触头[69]、[87]闭合，经瞬动常开触头[87]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.1′]、十芯电缆[14]的导线[89]接通电控柜[6]的绿色灌注-循环指示灯[8]进行灌注灯光显示。交流接触器[125]的动合辅助触头[86]、中间继电器[126]的瞬动常开触头[69]和[87]保持到灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]断电。井筒[44]灌满泥浆后，继续灌入环形空间[54]的泥浆经溢流管[43]流出，冲动液流传感器[47]的叶片[45]绕与叶片[45]固定转臂轴[46]转动，固定在转臂轴[46]一起的隔磁铁片[49]随同转动，并离开磁钢[48]磁场，原来铁片[49]隔开无磁场作用的干簧继电器[50]的瞬动常闭触头[50″]转换断开，变换到瞬动常开触头[50′]接通，灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]、定柱控制时间继电器[124]的线圈[68]、电机[35]断电，灌注泵[36]停止灌注泥浆，绿色的灌注-循环指示灯[8]熄灭。当溢流管[43]无泥浆流动时，液流传感器[47]的叶片[45]和铁片[49]复位，干簧继电器[50]的瞬动常闭触头[50″]复位接通，灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]接通，开始第二个灌注间隔定时。上述起下钻柱数到周期定柱计数继电器[23]调整的数字，周期定柱计数继电器[23]瞬动常开触头[67]闭合同时，其瞬动常开触头[72]闭合，计数复位延时时间继电器[127]的线圈[73]通电，其通电延时常开触头[76]延时闭合，压力继电器[4]的常闭触头[4″]在无钻柱悬重液压情况下复位接通，周期定柱计数继电器[23]的复位线圈[77]通电，周期定柱计数继电器[23]复位，开始第二个灌注周期定柱计数。
当灌注间隔定时时间继电器[26]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[66]闭合后，灌注间隔延时时间继电器[27]的线圈[71]通电，如果压力继电器[4]没有起下钻柱悬重液压的开关信号，灌注间隔延时时间继电器[27]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[70]闭合，接通定柱控制时间继电器的线圈[68]，定柱控制时间继电器[124]的瞬动常开触头[82]闭合，交流接触器[125]的线圈[84]通电，电机[35]运转，灌注泵[36]向井筒[44]的环形空间[54]灌注泥浆，绿色灌注-循环指示灯[8]由中间继电器[126]的瞬动常开触头[87]接通进行灌注灯光显示，待井筒[44]灌满泥浆后，灌注泵[36]停止灌注泥浆，绿色灌注-循环指示灯[8]灭，溢流管[43]无泥浆流动时，液流传感器[47]的叶片[45]和铁片[49]复位，干簧继电器[50]的瞬动常闭触头[50″]复位接通，灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]通电，开始下一次灌注间隔定时。
上面实施过程中，起下钻柱数到周期定柱计数继电器[23]预调数字，定柱控制时间继电器[124]的瞬动常开触头[82]闭合同时，其断电延时常开触头[64]闭合，接通定量灌注定时时间继电器[21]的线圈[65]通电到调整的时间，定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常开触头[101]、[105]同时闭合，经灌满-定量钮子开关[17]的灌注触头[17.2′]、导线[103]、通电延时常开触头[101]、十芯电缆[14]的导线[102]接通显示箱[6]的灌注定时指示灯[11]进行灯光指示，通电延时触头[105]接通报警定时时间继电器[28]的线圈[107]当报警定时时间继电器[28]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[112]闭合，经导线[108]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.3′]、通电延时常开触头[112]、十芯电缆[14]的导线[113]，接通显示箱[6]的警报器[13]进行井漏或灌注异常声音报警。
上面实施过程中，经溢流管[43]流出的泥浆，冲动液流传感器[47]的叶片[45]转动，铁片[49]离开磁钢[48]磁场，干簧继电器[50]的瞬动常开触头[50′]接通，经三芯电缆[51]的导线[97]液流定时时间继电器[20]的线圈[98]通电。如果泥浆液流的时间到液流定时时间继电器[20]调整的时间，液流定时时间继电器[20]的通电延时常开触头[114]、[109]同时闭合，通电延时常开触头[114]经自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.4′]、十芯电缆[14]的导线[115]接通显示箱[6]的红色液流指示灯[10]进行灯光显示，通电延时常开触头[109]经导线[108]接通报警定时时间继电器[28]的线圈[107]，当报警定时时间继电器[28]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[112]闭合，经导线[110]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.3′]、通电延时常开触头[112]、十芯电缆[14]的导线[113]，接通显示箱[6]的警报器[13]进行井涌声音报警。
当起下钻周期定柱保护向井筒自动定量灌注泥浆时，参看图1、图2。
调整电控柜[15]的自动灌注-循环监测钮子开关[16]、灌满-定量钮子开关[17]于自动灌注[16.1′]、定量[17.1″]位置，接通钻台显示箱[6]的钮子开关[12]、电源开关[29]，由电缆[30]C相经熔断器[61]、十芯电缆[14]的导线[62]接通钻台显示箱[6]的电源指示灯[7]，同时经钮子开关[12]、十芯电缆[14]的导线[91]、电控柜[15]的灌满定量钮子开关[17]的定量触头[17.1″]、定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常闭触头[93]、电缆[51]的导线[94]、液流传感器[47]的干簧继电器[50]的常闭触头[50″]、三芯电缆[51]的导线[95]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.2′]接通灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]。灌注间隔定时时间继电器[26]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[66]闭合，由钢丝绳[1]的张力通过传压器[2]、指重表液压管路[3]传送给压力继电器[4]的开关脉冲信号，经十芯电缆[14]的导线[62]、三芯电缆[5]的导线[74]、压力继电器[4]的常开触头[4′]、三芯电缆[5]和十芯电缆[14]的导线[78]，送周期定柱计数继电器[23]的计数线圈[79]计数。钻井起下钻柱数到周期定柱计数继电器[23]调整的数字时，周期定柱计数继电器[23]的瞬动常开触头[67]闭合，定柱控制时间继电器[124]的线圈[68]通电，其瞬动常开触头[82]闭合，经热继电器常闭触头[83]接通交流接触器[125]的线圈[84]，交流接触器[125]的动合主触头[60]、动合辅助触头[80]和[86]闭合。经电缆[30]、动合主触头[60]、热继电器热元件[59]、电缆[31]三相起动电机[35]运转，灌注泵[36]由吸入管[41]、阀[40]、管[39]吸入泥浆罐[42]中的泥浆，经排出管[37]、阀[52]、灌注管[53]向井筒[44]的环形空间[54]灌注;动合辅助触头[80]接通中间继电器[126]的线圈[81]，中间继电器[126]的瞬动常开触头[69]、[87]闭合，经瞬动常开触头[87]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.1′]、十芯电缆[14]的导线[89]接通电控柜[6]的绿色灌注-循环指示灯[8]进行灌注灯光显示。交流接触器[125]的动合辅助触头[86]、中间继电器[126]的瞬动常开触头[69]和[87]保持到灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]断电。上述定柱控制时间继电器[124]的线圈[68]通电，该继电器瞬动常开触头[82]闭合同时，该继电器的断电延时常开触头[64]闭合，接通定量灌注定时时间继电器[21]的线圈[65]，定量灌注定时时间继电器[21]通电到调整的时间，其通电延时常闭触头[93]断开，灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]、定柱控制时间继电器的线圈[68]、定量灌注定时时间继电器[21]的线圈[65]相继断电，定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常闭触头[93]复位闭合，灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]接通，开始第二个灌注间隔定时。上述起下钻柱数到周期定柱计数继电器[23]调整的数字，该继电器的瞬动常开触头[67]闭合同时，其瞬动常开触头[72]闭合，计数复位延时时间继电器的线圈[73]通电，其通电延时常开触头[76]延时闭合，压力继电器[4]的常闭触头[4″]在无钻柱悬重液压情况下复位接通，周期定柱计数继电器[23]的复位线圈[77]通电，周期定柱计数继电器[23]复位，开始第二个灌注周期定柱计数。
当上述的灌注间隔定时时间继电器[26]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[66]闭合后，灌注间隔延时时间继电器[27]的线圈[71]通电，如果压力继电器[4]没有起下钻柱悬重液压的开关信号，灌注间隔延时时间继电器[27]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[70]、[92]、[99]同时闭合。通电延时常开触头[70]接通定柱控制时间继电器[124]的线圈[68]，定柱控制时间继电器[124]的瞬动常开触头[82]闭合，交流接触器[125]的线圈[84]通电，电机[35]运转，灌注泵[36]向井筒[44]的环形空间[54]灌注泥浆，绿色灌注-循环指示灯[8]由中间继电器[126]的瞬动常开触头[87]接通进行灌注灯光显示;通电延时常开触头[92]、[99]闭合保持到井筒[44]灌满泥浆，在干簧继电器[50]的常闭触头[50″]断开，灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]、灌注间隔延时时间继电器[27]的线圈[71]断电后，通电延时常开触头[92]、[99]复位断开，绿色灌注-循环指示灯[8]熄灭，灌注泵[36]停止灌注泥浆，待溢流管[43]无泥浆流动时，液流传感器[47]的叶片[45]和铁片[49]复位，干簧继电器[50]的瞬动常闭触头[50″]复位接通，灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]通电，开始下一次灌注间隔定时。上面实施过程中，在压力继电器[4]没有起下钻柱悬重液压的开关信号，灌注间隔延时时间继电器[27]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[70]闭合接通定柱控制时间继电器[124]的线圈[68]，定柱控制时间继电器[124]的瞬动常开触头[82]闭合同时，定柱控制时间继电器[124]的断电延时常开触头[64]闭合，接通定量灌注定时时间继电器[21]的线圈[65]，当定量灌注定时时间继电器[21]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[101]、[105]闭合，接通显示箱[6]的黄色灌注定时指示灯[11]进行灯光指示，并按电控柜[15]的报警定时时间继电器[28]调整的时间延迟接通显示箱[6]的警报器[13]进行井漏或灌注异常声音报警。
上面实施过程中，溢流管[43]流出的泥浆，冲动液流传感器[47]的叶片[45]转动，铁片[49]离开磁钢[48]的磁场，干簧继电器[50]的瞬动常开触头[50′]接通，液流定时时间继电器[20]的线圈[98]通电到调整的时间，其通电延时常开触头[114]、[109]闭合，接通显示箱[6]的红色液流指示灯[10]进行灯光显示，并按电控柜[15]的报警定时时间继电器[28]调整的时间，延迟接通显示箱[6]的警报器[13]进行井涌声音报警。
当下套管定量灌注泥浆时，参看图1、图2。
下套管采用周期定柱保护自动定量灌注泥浆的方法，向套管[58]内灌注泥浆。
下套管灌注泥浆时，灌注泵[36]由吸入管[41]、阀[40]、管[39]吸入泥浆罐[42]中的泥浆，经排出管[37]、管[55]、阀[56]、软管[57]，向套管[58]内灌注。
当钻井泥浆循环监测时，参看图1、图2。
调整电控柜[15]的自动灌注-循环监测钮子开关[16]于循环监测触头[16.1″]位置，接通钻台显示箱[6]的钮子开关[12]、电源开关[29]，显示箱[6]的电源指示灯[7]亮。并经自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.2″]、导线[124]接通报警定时时间继电器[28]的通电延时常闭触头[111]和线圈[107]进行调定时间的声音报警。当从井筒[44]环形空间[54]返出流经溢流管[43]的钻进循环泥浆冲动液流传感器[47]的叶片[45]绕转臂轴[46]转动，干簧继电器[50]常闭触头[50″]断开转换到常开触头[50′]接通，液流定时时间继电器[20]的线圈[98]通电到调整的时间时，其通电延时常开触头[114]、[109]同时闭合，经通电延时常开触头[114]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.4″]、导线[90]、电缆[14]的导线[89]接通显示箱[6]的绿色灌注-循环指示灯[8]进行钻进泥浆循环灯光显示，经通电延时常开触头[109]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.3″]、报警定时时间继电器[28]的通电延时常闭触头[111]、十芯电缆[14]的导线[113]接通显示箱[6]的警报器[13]进行声音报警，经通电延时触头[109]、导线[108]接通报警定时时间继电器[28]的线圈[107]，报警定时时间继电器[28]通电到调整的时间，其通电延时常闭触头[111]断开，停止警报器[13]声音报警。
上面实施过程中，若溢流管[43]停止泥浆流动，液流传感器[47]的叶片[45]复位，干簧继电器[50]的常开触头[50′]复位断开，显示箱[6]的绿色灌注-循环指示灯[8]熄灭，经自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.2″]、导线[124]，接通报警定时时间继电器[28]的通电延时常闭触头[111]和线圈[107]在显示箱[6]的警报器[13]进行调定时间的声音报警。
上面钻进泥浆循环监测中，按动电控柜[15]的起动按钮[18]进行手动泵液，经停止按钮[19]、起动按钮[18]、热继电器常闭触头[83]，交流接触器[125]的线圈[84]通电，其动合主触头[60]、动合辅助触头[80]、[86]闭合。经电缆[30]、动合主触头[60]、热继电器热元件[59]、电缆[31]三相起动电机[35]运转，灌注泵[36]由清水阀[38]、管[39]吸入清水，经管[37]、[55]、阀[56]，移动软管[57]冲洗钻台;动合辅助触头[80]接通中间继电器[126]的线圈[81]，中间继电器[126]的瞬动常开触头[87]闭合，经该触头[87]、电控柜[15]的自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.1″]、十芯电缆[14]的导线[88]，接通显示箱[6]的手动泵液指示灯[9]进行灯光显示;动合辅助触头[86]保持到交流接触器[125]的线圈[84]断电。按动停止按钮[19]，交流接触器[125]的线圈[84]断电，其动合主触头[60]、动合辅助触头[80]、[86]断开，灌注泵[36]由电机[35]断电而停止运转泵液，中间继电器[126]的瞬动常开触头[87]断开，手动泵液指示灯[9]熄灭。
当灌注泵流量和起下钻柱数量监测时，参看图1、图3、图4。
起下钻自动灌注泥浆和钻进手动泵液时灌注泵流量监测，通过安装在泥浆灌注系统的灌注管[37]中间的电磁流量变送器[34]获得的感应交流毫伏流量信号，经屏蔽电缆[32]送电控柜[15]的电磁流量转换器[25]，转换成与流量成正比的统一标准的0～10毫安直流信号，经双芯导线[118]送比例积算器[24]进行灌注泵累积流量数字显示。导线[116]、[117]分别与比例积算器[24]、电磁流量转换器[25]的相线连接，导线[119]、[120]分别与比例积算器[24]、电磁流量转换器[25]的中性线连接，双芯电缆[33]连接电磁流量变送器[34]和电磁流量转换器[25]。
起下钻柱数量监测，通过十芯电缆[14]的导线[62]、三芯电缆[5]的导线[74]、压力继电器[4]的瞬动常开触头[4′]、三芯电缆[5]和十芯电缆[14]的导线[78]、导线[121]、与周期定柱计数继电器[23]的计数线圈[79]并联的起下钻柱计数器[22]的计数线圈[122]、导线[123]连接，对压力继电器[4]的瞬动常开触头[4′]获得的起下钻柱悬重液压开关的脉冲信号进行计数，并在电控柜[15]对起下钻柱计数器[22]进行数字显示。
权利要求
1.一种用于钻井起下钻泥浆自动灌注的方法，在起钻过程中采用灌注间隔定时向井筒自动灌满或自动定量灌注泥浆，在灌注间隔定时向井筒自动定量灌注泥浆时能监测井涌并进行井涌声光报警，其特征在于a.用压力继电器[4]监测起下钻柱悬重液压变化，周期定柱计数继电器[23]计数起下钻柱悬重液压变化次数，灌注间隔定时到后按周期定柱计数继电器[23]调定的起下钻柱数周期地自动控制起动灌注泵[36]向井筒环形空间[54]灌注泥浆，b.使用自动灌注方法时，泥浆灌满井筒[44]后从溢流管[43]流出，经液流传感器[47]停止灌注泵[36]运转，c.使用自动定量灌注方法时，周期定柱替补泥浆的灌注时间到，停止灌注泵[36]运转，d.停止起下钻、起钻末和下钻初，灌注间隔延时间歇地自动起动灌注泵[36]运转向井筒[44]灌满泥浆，e.溢流管[43]中的泥浆持续液流时间，大于井筒[44]灌满停泵后溢完泥浆的最长时间，红色液流指示灯[10]亮，f.溢流管[43]中泥浆持续液流时间，大于钻具下入井筒[44]后替出泥浆连续液流的最长时间，警报器[13]进行井涌声音报警，红色液流指示灯[10]继续亮，g.灌注泵[36]自动灌注泥浆时间，大于起出井筒[44]钻具正常应替补泥浆的灌注时间，黄色灌注定时指示灯[11]亮，h.灌注泵[36]自动灌注泥浆时间，大于起出井筒[44]钻具应替补泥浆最长的灌注时间，警报器[13]进行井漏或灌注异常声音报警，黄色灌注定时指示灯[11]继续亮，i.钻进循环和起下钻自动灌注，用同一个绿色灌注--循环指示灯[8]指示，钻进循环时，绿色灌注--循环指示灯[8]亮，同时进行短时间声音报警，钻进循环中断时，绿色灌注--循环指示灯[8]熄灭，同时进行短时间声音报警，当井筒[44]灌满泥浆后，绿色灌注--循环指示灯[8]熄灭，灌注泵[36]停止灌注泥浆。
2.一种使用权利要求1所述方法制造的用于钻井起下钻的泥浆自动灌注系统，它包括由灌注间隔定时时间继电器[26]、报警定时时间继电器[28]、灌满一定量钮子开关[17]、中间继电器[126]、交流接触器[125]组成的电控柜[15]，由电源指示灯[7]、钮子开关[12]、警报器[13]组成的钻台显示箱[6]，由干簧继电器[50]、磁钢[48]、隔磁铁片[49]、转臂轴[46]、叶片[45]组成的液流传感器[47]，由泥浆罐[42]、电机[35]、灌注泵[36]、吸入管汇、排出管汇组成的泥浆灌注系统，由电磁流量变送器[34]、电磁流量转换器[25]、比例积算器[24]组成的泥浆流量监测系统以及十芯电缆[14]、三芯电缆[5]、[51]、电源开关[29]等，其特征在于电控柜[15]还包括灌注间隔延时时间继电器[27]、定量灌注定时时间继电器[21]、定柱控制时间继电器[124]、计数复位延时时间继电器[127]、液流定时时间继电器[20]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]、周期定柱计数继电器[23]、起下钻柱计数器[22]，钻台显示箱[6]还包括绿色灌注-循环指示灯[8]、手动泵液指示灯[9]、红色液流指示灯[10]、黄色灌注定时指示灯[11]，另外还有压力继电器[4]。
3.根据权利要求2所述起下钻泥浆自动灌注系统，其特征是连接C相线的定柱控制时间继电器[124]的断电延时常开触头[64]通过定量灌注定时时间继电器[21]的线圈[65]连接中性线N，连接C相线的灌注间隔定时时间继电器[26]的通电延时常开触头[66]通过灌注间隔延时时间继电器[27]的线圈[71]连接中性线N，通过周期定柱计数继电器[23]的瞬动常开触头[67]、定柱控制时间继电器[124]的线圈[68]连接中性线N，中间继电器[126]的瞬动常开触头[69]、灌注间隔定时时间继电器[27]的通电延时常开触头[70]与周期定柱计数继电器[23]的瞬动常开触头[67]并联连接，由十芯电缆[14]的导线[62]、三芯电缆[5]的导线[74]连接C相线的压力继电器[4]的常闭触头[4″]，通过三芯电缆[5]和十芯电缆[14]的导线[75]、电控柜[15]的计数复位延时时间继电器[127]的通电延时常开触头[76]、周期定柱计数继电器[23]的复位线圈[77]连接中性线N，压力继电器[4]的常开触头[4′]通过三芯电缆[5]和十芯电缆[14]的导线[78]、周期定柱计数继电器[23]的计数线圈[79]连接中性线N，起下钻柱计数器[22]的计数线圈[122]与周期定柱计数继电器[23]的计数线圈[79]并联连接，连接C相线的周期定柱计数继电器[23]的瞬动常开触头[72]通过计数复位延时时间继电器[127]的线圈[73]连接中性线N。
4.根据权利要求2所述的起下钻泥浆自动灌注系统，其特征是连接C相线的中间继电器[126]的瞬动常开触头[87]通过自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.1″]、十芯电缆[14]的导线[88]、手动泵液指示灯[9]、十芯电缆[14]的导线[63]连接中性线N，自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.1′]通过十芯电缆[14]的导线[89]、灌注-循环指示灯[8]、十芯电缆[14]的导线[63]连接中性线N，由十芯电缆[14]的导线[62]连接C相线的钮子开关[12]通过十芯电缆[14]的导线[91]、灌满-定量钮子开关[17]的定量触头[17.1″]、定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常闭触头[93]、三芯电缆[51]的导线[94]、干簧继电器[50]的常闭触头[50″]、三芯电缆[51]的导线[95]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.2″]、导线[124]、[106]、报警定时时间继电器[28]的线圈[107]连接中性线N，灌注间隔延时时间继电器[27]的通电延时常开触头[92]与定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常闭触头[93]并联连接，灌满-定量钮子开关[17]的灌满触头[17.1′]与三芯电缆[51]的导线[94]连接，干簧继电器[50]的常开触头[50′]通过三芯电缆[51]的导线[97]、液流定时时间继电器[20]的线圈[98]连接中性线N，自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.2′]通过灌注间隔定时时间继电器[26]的线圈[96]连接中性线N。
5.根据权利要求2所述起下钻泥浆自动灌注系统，其特征是连接C相线的灌满-定量钮子开关[17]的定量触头[17.2″]通过灌注间隔延时时间继电器[27]的通电延时常开触头[99]、导线[100]、定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常开触头[101]、十芯电缆[14]的导线[102]、灌注定时指示灯[11]、十芯电缆[14]的导线[63]连接中性线N，灌满一定量钮子开关[17]的灌满触头[17.2′]通过导线[104]、定量灌注定时时间继电器[21]的通电延时常开触头[105]、导线[106]、报警定时时间继电器[28]的线圈[107]连接中性线N，导线[103]连接导线[100]和[104]，连接C相线的液流定时时间继电器[20]的通电延时常开触头[109]通过导线[110]、自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.3″]、报警定时时间继电器[28]的通电延时常闭触头[111]、十芯电缆[14]的导线[113]、警报器[13]、十芯电缆[14]的导线[63]连接中性线N，导线[108]连接导线[106]和[110]，自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.3′]通过报警定时时间继电器[28]的通电延时常开触头[112]连接十芯电缆[14]的导线[113]，连接C相线的液流定时时间继电器[20]的通电延时常开触头[114]通过自动灌注-循环监测钮子开关[16]的循环监测触头[16.4″]、导线[90]连接十芯电缆[14]的导线[89]，自动灌注-循环监测钮子开关[16]的自动灌注触头[16.4′]通过十芯电缆[14]的导线[115]、液流指示灯[10]、十芯电缆[14]的导线[63]连接中性线N。
全文摘要
本发明提供了一种用于石油、天然气钻井起下钻泥浆自动灌注的方法和系统。它能在起下钻过程中泥浆有漏失或出现漏失时周期定柱并延时保护控制泵向井筒自动灌注泥浆、显示起下钻具数量和灌注泥浆量、进行井桶和井漏声光报警，以保持井筒一定的泥浆液柱压力，防止卡钻和井喷事故发生。该系统具有多种功能、操作简便、性能可靠，在检修设备停止起下钻、起钻末和空井时均能向井筒自动灌满泥浆，在无油气显示井段起钻中能防止卸扣溅泥浆。
文档编号E21B23/00GK1033858SQ8810704
公开日1989年7月12日 申请日期1988年10月7日 优先权日1988年10月7日
发明者邓福泉 申请人:四川石油管理局钻采工艺研究所