專利名稱：油田鉆井起鉆時的自動連續(xù)灌漿裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油田鉆井起鉆或更換鉆頭時用于自動連續(xù)灌漿，并可監(jiān)測是否有井 涌、井漏現(xiàn)象并及時報(bào)警的裝置。
背景技術(shù)：
在油田鉆井中，井噴是災(zāi)難性的事故，而井噴的主要原因就是井筒內(nèi)的液柱壓力不能平 衡底層壓力導(dǎo)致地層流體進(jìn)入井內(nèi)，輕則溢流重則井噴。起鉆時由于上提鉆具，井筒內(nèi)液面 下降，并且上行的鉆頭在井底形成一定的抽吸壓力，造成井底壓力下降，為了保持壓力平衡， 必需及時向井筒內(nèi)灌漿。目前， 一般的方法是每起出一定數(shù)量的鉆桿，開動鉆井泵灌漿，這要 求司鉆必須記住起出鉆桿的數(shù)量，并且啟動鉆井泵或灌漿泵所需的發(fā)動機(jī)，操作容易失誤， 且非常煩瑣，關(guān)鍵是這種灌漿方法無法測量灌漿量，無法對井下情況進(jìn)行及時、正確地判斷，
另外，在起鉆過程中發(fā)生的井漏也容易導(dǎo)致井涌，目前只能通過觀察泥漿出口處鉆井液的返 回量，人工判斷是否發(fā)生井涌或井漏。針對上述問題，江漢機(jī)械研究所和相關(guān)單位協(xié)作，聯(lián)合 開發(fā)了鉆井液液面監(jiān)測和自動灌漿裝置，通過自動數(shù)鉆桿機(jī)構(gòu)，結(jié)合溢流檢測器、計(jì)量罐液 面監(jiān)測器和灌注砂泵，可以實(shí)現(xiàn)自動灌漿，但不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)灌漿。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有灌漿技術(shù)中不能實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)灌漿和實(shí)時監(jiān)測井涌井漏的問題，本實(shí)用新型提供了一種新型自動灌漿裝置，該裝置不僅可以實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)灌漿，而且還可以實(shí)時監(jiān)測井涌井漏現(xiàn)象并及時報(bào)警。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該裝置包括泥漿罐、控制系統(tǒng)、游車高度傳感器、泥漿罐液位傳感器、報(bào)警裝置等部分。灌漿罐內(nèi)儲存一定數(shù)量的灌漿液，安裝在地平面上的一定高度上，在灌漿罐底部安裝灌漿管線連接至井口，為了利于灌漿液流動，安裝時保持灌漿管線有一定的傾斜度。根據(jù)連通器的原理，隨著鉆桿被起出液面下降，鉆井液會自動連續(xù)地由灌槳罐流入井筒內(nèi)，使井筒內(nèi)的液面始終保持與灌漿罐的液面相同，從而實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)灌漿的功能。通過安裝在絞車軸端的游車高度傳感器來檢測被起出的鉆桿的高度，游車高度傳感器由光電式轉(zhuǎn)速器構(gòu)成，它測量出滾筒的轉(zhuǎn)動角度，輸出相應(yīng)的電信號給控制系統(tǒng)中的單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)滾筒直徑、鋼絲繩、鉆桿的技術(shù)參數(shù)計(jì)算出鉆具的排代量，即應(yīng)該灌入的灌漿量，也可算出起出的鉆桿數(shù)，即氣鉆立柱數(shù)。在泥漿罐內(nèi)安裝液位傳感器，它將檢測出的灌槳罐內(nèi)的液位信號傳送至單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)液位差和泥漿罐的橫截面積可計(jì)算出實(shí)際的灌漿量，然后通過計(jì)算，得到應(yīng)灌漿量和實(shí)際灌入量的差值，即灌漿差值等于應(yīng)灌漿量減去實(shí)際灌入量，如果該差值在允許的范圍內(nèi)即判定為正 常，顯示起出鉆桿的數(shù)量、累計(jì)灌漿量和灌槳差值等信息；如果灌漿差值小于允許范圍，說 明發(fā)生了井漏，系統(tǒng)報(bào)警，并顯示起出鉆桿的數(shù)量、累計(jì)灌漿量和灌漿差值等信息；如果灌 漿差值大于允許范圍，說明有可能發(fā)生井涌或拔活塞現(xiàn)象，系統(tǒng)報(bào)警并顯示相關(guān)信息。從而 實(shí)現(xiàn)對井涌、井漏、拔活塞的檢測與報(bào)警功能。
本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)灌漿功能，并且實(shí)時監(jiān)測井涌、井漏或拔活塞現(xiàn)象，安全 方便且結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝、保養(yǎng)、維護(hù)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
圖l是本實(shí)用新型的總體裝配圖。
圖2是本實(shí)用新型的電路總體框圖。
圖中l(wèi).地平面，2.井筒，3.鉆桿，4鄰絲繩，5.光電轉(zhuǎn)速器，6.光源，7.光電開關(guān)，8.絞車 轉(zhuǎn)筒，9.傳動裝置，10.電機(jī)，ll.液位信號，12.游車高度信號，13.液位傳感器，14.灌漿液， 15.灌漿液罐，16.灌漿管線。
具體實(shí)施方式
在


圖1中，灌漿液罐15放置在地平面1上一定高度上，內(nèi)裝灌漿液14，井筒2與灌漿液罐15 之間以灌槳管線16相連，在最佳實(shí)施方式中，灌漿液罐15與灌漿管線16的連接口高于灌漿管 線16與井筒2的接口，根據(jù)連通器原理，當(dāng)電機(jī)10轉(zhuǎn)動，帶動傳動裝置9和鋼絲繩4動作，鉆桿 3被提出，導(dǎo)致井筒內(nèi)液面下降時，灌漿液將從灌漿液罐15連續(xù)流向井筒2內(nèi)，直到二者液面 相平為止。游車高度傳感器的光電式轉(zhuǎn)速器5、 6、 7安裝在絞車滾筒8上，它測出轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動的 角度，變換為電信號游車高度信號12輸出，經(jīng)過信號調(diào)理放大，輸送給單片機(jī)，液位傳感器 安裝在灌漿液罐15內(nèi)，它將灌漿液液位信號轉(zhuǎn)換成電信號液位信號ll輸出，信號經(jīng)處理后輸 送給單片機(jī)。單片機(jī)根據(jù)接收到的信號，經(jīng)數(shù)據(jù)處理，得到起鉆立柱數(shù)、累計(jì)灌漿量和灌漿 量差值等參數(shù)，并顯示；當(dāng)出現(xiàn)井涌、井漏事故時即報(bào)警。
在灌漿液罐15和井筒2之間聯(lián)有灌漿管線16，三者組成連通器，這樣當(dāng)井筒內(nèi)的鉆桿被起 出造成井筒內(nèi)液位下降時，灌漿液會自動連續(xù)的從灌漿液罐流入井筒內(nèi)，使井筒內(nèi)的液面始 終保持與灌漿罐的液面相同，而灌漿液罐安裝在地平面上一定高度處，所以可以始終保證井 筒內(nèi)液位高于井口高度；游車高度傳感器可以為光電式轉(zhuǎn)速器，光電轉(zhuǎn)速計(jì)5和絞車滾筒一起 轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)至圓孔處，光源6發(fā)出的光可被光電開關(guān)7接收到，光電開關(guān)7則可輸出信號，該信 號被放大調(diào)理后被輸送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)信號的頻率可得到滾筒的角位移，用該角位移
乘以滾筒和鋼絲繩的直徑和即可得到鉆桿被提升的高度，用此高度乘以鉆桿的橫截面積即得 到鉆具的排代量，即應(yīng)該灌入的灌漿液量，同時用鉆桿被提升的高度除以每根鉆桿的長度即 可得到已起出的立柱數(shù)；液位傳感器安裝在灌漿液罐15內(nèi)，它可以檢測到灌漿罐內(nèi)的液位， 輸出電信號給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)灌漿液罐的橫截面積，計(jì)算出灌入井筒的灌漿液量；用排 代量減去已灌入量得出灌漿差值，單片機(jī)顯示累計(jì)灌漿量、起鉆立柱數(shù)、灌漿量差值，如果 灌漿量差值小于規(guī)定范圍說明有井漏現(xiàn)象，則進(jìn)行井漏報(bào)警，如果灌漿差值大于規(guī)定范圍則 說明有井涌或拔活塞現(xiàn)象，則進(jìn)行井涌或拔活塞報(bào)警；可以通過按鍵進(jìn)行累計(jì)灌漿量、起鉆 立柱數(shù)的復(fù)位，也可以通過鍵盤面板設(shè)定如下參數(shù)灌漿液罐橫截面積、傳動裝置的傳動比、 滾筒和鋼絲繩的直徑、單根鉆桿的長度。
光電轉(zhuǎn)速計(jì)、液位傳感器、單片機(jī)、鍵盤面板、報(bào)警器、LED顯示器等的電路均為已有 技術(shù)。本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可根據(jù)需要進(jìn)行選擇、組合，不必付出創(chuàng)造性的勞動。因 此，其具體電路及工作原理不再詳述。
權(quán)利要求1.一種油田鉆井起鉆時的自動連續(xù)灌漿裝置，由灌漿液罐、單片機(jī)、高度傳感器、液位傳感器、按鍵、顯示、報(bào)警裝置組合而成，其特征是灌漿液罐置于地平面上，通過灌漿管道連接灌漿液罐和井筒，灌漿液管道傾斜安裝，在絞車軸端安裝游車高度傳感器，在灌漿液罐內(nèi)安裝液位傳感器，通過按鍵設(shè)置參數(shù)，通過單片機(jī)計(jì)算、顯示、報(bào)警。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的油田鉆井起鉆時的自動連續(xù)灌漿裝置，其特征是灌漿液管道安裝在灌漿液罐底部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的油田鉆井起鉆時的自動連續(xù)灌漿裝置，其特征是所述游車高度傳感器為光電式轉(zhuǎn)速計(jì)，所述游車高度傳感器輸出的游車高度信號經(jīng)過調(diào)理放大輸送至所述單片機(jī)；所述液位傳感器輸出的液位信號經(jīng)過信號調(diào)理放大輸送至所述單片機(jī)；鍵盤面板參數(shù) 設(shè)定包括灌漿液罐橫截面積、傳動裝置的傳動比、鉆桿長度、滾筒和鋼絲繩的直徑;所述單片機(jī)連接LED顯示累計(jì)灌漿量、起鉆立柱數(shù)、灌漿量誤差；所述單片機(jī)連接所述報(bào)警裝置； 所述報(bào)警裝置包括井漏報(bào)警和井涌報(bào)警。
專利摘要一種油田鉆井起鉆時的自動連續(xù)灌漿裝置，由灌漿液罐、單片機(jī)、光電式轉(zhuǎn)速傳感器、液位傳感器、按鍵、顯示器、報(bào)警裝置組合而成，灌漿液罐置于地平面上，通過灌漿管線連接灌漿液罐和井筒，灌漿液管線傾斜安裝，利用連通器原理實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)灌漿，在游車軸端安裝光電式轉(zhuǎn)速傳感器，在灌漿液罐內(nèi)安裝液位傳感器，通過按鍵設(shè)置參數(shù)，通過單片機(jī)計(jì)算、顯示和報(bào)警，可以實(shí)現(xiàn)自動連續(xù)灌漿功能，顯示累計(jì)灌漿量、起鉆立柱數(shù)，并且實(shí)時監(jiān)測井涌、井漏現(xiàn)象并報(bào)警。
文檔編號E21B47/10GK201180515SQ200820004390
公開日2009年1月14日 申請日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者婁存濤, 黃愛芹 申請人:濱州學(xué)院;黃愛芹