[發明專利]集中監控的節流和壓井裝置

無效

• 申請號: 200710121909.2
• 申請日: 2007-09-18
• 公開（公告）號: CN101135236A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 王忠生;孫海芳;王樂聞;程艷
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;四川石油管理局
• 主分類號: E21B33/03
• 分類號: E21B33/03;E21B44/00
• 代理公司: 北京市中實友知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 金杰;李曉林

技術領域：一種集中監控的節流和壓井裝置，用于石油天然氣鉆井過程中井口節流和壓井機構的集中控制，屬于石油鉆井裝備制造技術領域。

背景技術：在石油天然氣勘探開發鉆井過程中，井內溢流、井涌、井噴的發生具有突發性，一旦失控，造成的損失相當大，節流和壓井機構是控制溢流、井涌、井噴的主要設備之一，在鉆井過程中為了實施對井下的壓力控制，做到有控制的安全鉆井，以便在井下發生溢流、井涌、井噴的情況下，可通過有序的開關節流壓井機構上不同的閥門，形成合理的流體通道，使井下的高壓流體從不同的放噴管線有控制的安全排放，所以目前使用的節流和壓井機構上都設置有多條放噴管路，具有鉆井液流程回路多、閘門多的特點，目前的裝置上除節流閥可用液壓遠程控制操作外，其余閘閥均為手動平板閥，其主要缺點有兩個方面：一是由于閘門多，各手動平板閥的開關費時、費力，難以達到在發現井涌、溢流或出現井噴的緊急情況下五分鐘以內控制井口壓力的安全要求，尤其是當井場出現有硫化氫等有毒有害氣體時，操作人員如果不能及時進入現場操作節流和壓井機構，就更有可能發生由于開關閥門不及時，導致不能及時控制井口，造成井噴失控的惡性后果，還可能發生人員傷亡事件；二是管匯中鉆井液流經回路不直觀，流經節流機構的高壓流體的流動狀態、閘門的開關狀態、管匯裝置對鉆井液等流體的放噴流向等都需要人工現場判斷，手動平板閥的開關需多人操作，在發現井涌、溢流或出現井噴的緊急情況下，現場工作的秩序容易錯亂，操作工人在高度緊張狀態下相互之間的配合難度大，往往不能正確、快速開關好管匯上各手動平板閥和手動節流閥，延長控制時間，甚至造成流體的流向錯誤，加之操作完后又要求操作人員迅速撤離，流體錯誤的流向不容易被發現，因此有可能造成井噴失控。

發明內容：本發明的目的是針對現有技術的缺點，采用手自一體閥門，集中控制每個閥門開關的可程序化自動控制技術，設計了一種在井口節流放噴時對鉆井液等流體的流量、壓力和流向可自動監測和控制的集中監控的節流和壓井裝置。

本發明是這樣實現的：本發明將節流和壓井裝置中的閥門設計為液動和手自一體平板閥，對管路上的電磁閥實施集中控制；本發明包括壓井機構、節流機構、控制機構、液壓管線、信號傳輸線；壓井機構包括三個手自一體平板閥、兩個單流閥；在壓井機構的出口通道上設置有一個手自一體平板閥，兩個入口通道上分別設置手自一體平板閥，并且分別串聯一個單流閥，在壓井機構連接井口裝置一側的連接管上串聯有一個手自一體平板閥和一個手動平板閥；節流機構分為兩翼通道和中路通道，在前端五通兩翼通道上分別依次設置手動平板閥、手自一體平板閥、手自一體節流閥、手自一體平板閥、流量計、后端四通和手自一體平板閥，最后通向回收池等，在中路通道上通過前端四通分別依次連接有手動平板閥、手自一體平板閥、流量計、后端四通和手自一體平板閥，然后通向排放池等，節流機構連接井口裝置一側的連接管上串聯有一個液動平板閥和一個手動平板閥；控制機構包括液壓站、電磁閥組和檢測控制器，控制機構通過液壓管線與壓井機構和節流機構上的手自一體平板閥和手自一體節流閥連接；為了掌握每個閥門的開關狀況和管匯中流體的壓力，在每一個手自一體平板閥和手自一體節流閥上設置有閥位傳感器，在節流機構每個出口四通之前的管匯上設置有流量計、壓力傳感器，閥位傳感器、流量計和壓力傳感器由信號傳輸線與檢測控制器連接；實施壓井施工時，關閉連接節流機構一端的液動平板閥，打開壓井機構上的手自一體平板閥，通過壓井車，或者灌注泵向井內注液實施壓井作業；需要實施放噴節流時，關閉壓井機構一端全部手自一體平板閥，打開節流機構連接井口裝置的液動平板閥，根據流量的大小，先使用節流機構上兩翼中的一翼通道實施節流施工作業，另一翼作為備用節流通道，打開使用一翼的全部手動平板閥和手自一體平板閥，根據需要調整節流閥的開度，使節流后的高壓流體有序的流向放噴池；當井內壓力可以直接放噴時，關閉節流機構的兩翼通道，打開中間通道，使井下的流體通過中間通道直接排向放噴池，設置的閥位傳感器、壓力傳感器和流量計，可以實現閥門的狀況和流量，壓力等數據在控制器上的顯示，可以通過檢測控制器發出指令，發出的指令通過與手自一體平板閥相應的電磁閥，接通液壓站與手自一體平板閥的液壓油路，實現在實施壓井或者節流施工中對不同閥門的控制，當檢測控制器出現故障時，可由操作人員在液壓站上或在手自一體平板閥上直接進行手動操作控制；系統中還設計了備用手動閘閥，當手自一體平板閥工作失效時，操作手動平板閥，實現對節流壓井機構裝置的控制。