專利名稱：油氣鉆井節(jié)流壓力微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于油氣勘探開(kāi)發(fā)自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及到油氣鉆井節(jié)流壓力微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在油氣勘探開(kāi)發(fā)工程中，為了更好地保護(hù)油氣層，有效地減少鉆井液對(duì)油氣層造成損害，同時(shí)為減小或克服壓差對(duì)鉆速的影響，以大幅度提高機(jī)械鉆速，提高油井鉆探的成功黽有效減低油氣開(kāi)發(fā)的綜合成本，就要求對(duì)液動(dòng)節(jié)流壓力進(jìn)行很好的控制，采用欠平衡鉆井技術(shù)以及液動(dòng)節(jié)流管匯的控制裝置，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制并維持穩(wěn)定的井底壓力，以實(shí)現(xiàn)鉆井液對(duì)油氣層的損害減到最小程度。
然而，目前使用的壓井管匯的控制方式是由人觀察立管、套管壓力表，按需要手動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流閥，采用這類方式存在的問(wèn)題是控制精度低，操作不方便，反應(yīng)遲鈍，人為影響較大等，所采用的氣動(dòng)元件，易受氣候及工作環(huán)境影響，這種方式不適于對(duì)井底壓力的連續(xù)、精確控制，也不能滿足欠平衡鉆井對(duì)立管壓力、套管壓力、節(jié)流閥瀉流量實(shí)施精確控制等要求。隨著技術(shù)的進(jìn)步，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，油氣鉆井節(jié)流壓力的控制引入微機(jī)，使上述控制水平步入了新的高度，達(dá)到了精確控制的目標(biāo)。
(三) 發(fā)明內(nèi)容要解決的技術(shù)問(wèn)題是，在油氣鉆井的壓力控制系統(tǒng)中由人工觀察控制的方式無(wú)法提高控制精度、靈敏度、不適于連續(xù)操作等缺陷，而重新設(shè)計(jì)一種通過(guò)微機(jī)對(duì)壓井節(jié)流管匯中節(jié)流閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，以滿足控制精度、靈敏度的要求，為達(dá)到這一目的，所采用的技術(shù)方案是，一種油氣鉆井節(jié)流壓力微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括利用壓力傳感器測(cè)量立管與套管壓力、用位移傳感器測(cè)量液動(dòng)節(jié)流閥開(kāi)度、泵沖傳感器測(cè)量泵沖、氣體流量計(jì)測(cè)量分離后的氣體流量，其特征在于，將所述各路采集的信號(hào)進(jìn)行濾波放大及 轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)，計(jì)算出立管壓力、套管壓力，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，并按照立壓及套壓的控制要求向液壓伺服系統(tǒng)發(fā)出動(dòng)作指令，依照壓力控制流程步驟進(jìn)行操作，控制伺服閥動(dòng)作，系統(tǒng)輸出口對(duì)壓井節(jié)流管匯中的液動(dòng)節(jié)流閥開(kāi)度及動(dòng)作速度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，以實(shí)現(xiàn)對(duì)立管壓力、套管壓力的精確控制。
本系統(tǒng)操作中，利用壓力反饋信號(hào)對(duì)立管壓力、套管壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制參數(shù)精確、穩(wěn)定的閉環(huán)控制，其結(jié)果必將大大提高井控、欠平衡鉆井技術(shù)的科學(xué)性。在油壓控制部分，用電動(dòng)液壓泵代替原有的氣動(dòng)液壓泵，同時(shí)在系統(tǒng)中也配備了手動(dòng)液壓泵，是為了滿足在特殊工況情況下也能順利進(jìn)行控制的要求，使該系統(tǒng)能具有用微機(jī)控制與傳統(tǒng)手動(dòng)控制并存的控制方式。
本系統(tǒng)中，設(shè)置在控制板的 控制端口上，通過(guò)饋線連接到聲光報(bào)警裝置，其作用是當(dāng)控制出現(xiàn)異常時(shí)，即會(huì)發(fā)出聲、光報(bào)警。
本技術(shù)方案的積極效果是，克服了依靠人力觀察立管、套管壓力表及單純手動(dòng)調(diào)節(jié)節(jié)流壓力中控制精確度差、操作不便、反應(yīng)遲鈍等缺陷，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了欠平衡鉆井的節(jié)流壓力微機(jī)自動(dòng)控制，并達(dá)到了很精確的控制功能，立壓控制時(shí)，控制誤差不大于±0.5μPa。


圖1為油氣鉆井節(jié)流壓力微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)主機(jī)柜外形2為該控制系統(tǒng)中各部件連接關(guān)系原理3為微機(jī)信號(hào)采集流程框4為壓力控制流程5為伺服控制組件原理框7a為氣囊式儲(chǔ)能器結(jié)構(gòu)示意7b為氣囊式儲(chǔ)能器符號(hào)表示8a為液動(dòng)節(jié)流閥結(jié)構(gòu)示意8b為液動(dòng)節(jié)流閥符號(hào)表示圖具體實(shí)施方式
參照?qǐng)D1，表示本發(fā)明所述的油氣鉆井節(jié)流壓力微機(jī)自動(dòng)控制裝置的主機(jī)柜外形圖，1為機(jī)柜外殼，其正面面板上設(shè)有計(jì)算機(jī)顯示器2及鍵盤盒3，面板側(cè)邊有聲光報(bào)警孔5以及電源開(kāi)關(guān)及指示燈部分6，機(jī)柜臺(tái)面一側(cè)設(shè)有節(jié)流閥旋鈕4，它與柜內(nèi)部的節(jié)流閥門12相連，另一側(cè)設(shè)有三位四通閥9；參照?qǐng)D2，表示本發(fā)明所述控制系統(tǒng)中各部件連接關(guān)系原理圖，圖中10為伺服比例閥，它與伺服控制組件11相連，在油壓控制的油路中，節(jié)流閥12分別連接著電動(dòng)泵15及手動(dòng)泵16，油箱17中的油液通過(guò)該兩個(gè)油泵與各閥門相通，本實(shí)施例中，油路通過(guò)氣囊儲(chǔ)能器13及[限壓閥、卸壓閥]14連接油路，由機(jī)柜的傳感器輸入端口分別連接著六個(gè)放置在不同地方的傳感器，它們是采集鉆井立管壓力傳感器18，采集鉆井套管壓力傳感器19，采集鉆井泵沖的兩個(gè)傳感器20及21，采集出口氣體流量的傳感器22以及采集液動(dòng)節(jié)流閥開(kāi)度的傳感器23，這些傳感器分別采集數(shù)據(jù)，送到機(jī)柜內(nèi)的組合控制板7中的濾波放大電路部分，再通過(guò)控制板中的 、 轉(zhuǎn)換送到計(jì)算機(jī)主機(jī)8內(nèi)進(jìn)行數(shù)字計(jì)算、比較并顯示，組合控制板7中的 控制部分連接有聲光報(bào)警裝置，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)即時(shí)報(bào)警。機(jī)柜的右下側(cè)開(kāi)有輸出端口，接向被控制的針型的液動(dòng)節(jié)流閥體24，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
權(quán)利要求
1.一種油氣鉆井節(jié)流壓力微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括利用壓力傳感器測(cè)量立管與套管壓力、用位移傳感器測(cè)量液動(dòng)節(jié)流閥開(kāi)度、泵沖傳感器測(cè)量泵沖、氣體流量計(jì)測(cè)量分離后的氣體流量，其特征在于，將所述各路采集的信號(hào)進(jìn)行濾波放大及 轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)，計(jì)算出立管壓力、套管壓力，進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，并按照立壓及套壓的控制要求向液壓伺服系統(tǒng)發(fā)出動(dòng)作指令，依照壓力控制流程步驟進(jìn)行操作，控制伺服閥動(dòng)作，系統(tǒng)輸出口對(duì)壓井節(jié)流管匯中的液動(dòng)節(jié)流閥開(kāi)度及動(dòng)作速度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，本系統(tǒng)操作中，利用壓力反饋信號(hào)對(duì)立管壓力、套管壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)控制參數(shù)精確、穩(wěn)定的閉環(huán)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在油壓控制部分，用電動(dòng)液壓泵代替原有的氣動(dòng)液壓泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，在系統(tǒng)中也同時(shí)配備了手動(dòng)液壓泵，使該系統(tǒng)能具有微機(jī)控制與傳統(tǒng)手動(dòng)控制并存的控制方式。
全文摘要
一種油氣鉆井節(jié)流壓力微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng),屬于油氣開(kāi)采自動(dòng)控制領(lǐng)域,包括利用壓力傳感器測(cè)量立管與套管壓力、用位移傳感器測(cè)量液動(dòng)節(jié)流閥開(kāi)度、泵沖傳感器測(cè)量泵沖、氣體流量計(jì)測(cè)量分離后的氣體流量,將所述各路采集的信號(hào)進(jìn)行濾波放大及A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計(jì)算機(jī)進(jìn)行記錄、存儲(chǔ),計(jì)算出立管壓力、套管壓力,進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示,并按照立壓及套壓的控制要求向液壓伺服系統(tǒng)發(fā)出動(dòng)作指令,對(duì)壓井節(jié)流管匯中的液動(dòng)節(jié)流閥開(kāi)度及動(dòng)作速度進(jìn)行調(diào)節(jié)控制,本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了欠平衡鉆井的節(jié)流壓力微機(jī)自動(dòng)控制,并達(dá)到了精確控制的能力。
文檔編號(hào)E21B44/00GK1339650SQ0113629
公開(kāi)日2002年3月13日 申請(qǐng)日期2001年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月15日
發(fā)明者劉剛, 楊忠鋒, 劉志國(guó), 夏宏南, 邢紀(jì)國(guó) 申請(qǐng)人:劉剛, 楊忠鋒