[實用新型]欠平衡鉆井井底壓力精確控制系統

有效

• 申請號: 200820209869.7
• 申請日: 2008-11-26
• 公開（公告）號: CN201330573Y
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發明（設計）人: 周強;陳若銘;宋朝暉;羅維;唐亮;寧世品
• 申請（專利權）人: 西部鉆探克拉瑪依鉆井工藝研究院
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及油氣田鉆井作業工具，特別是欠平衡鉆井井底壓力精確控制系統。

背景技術

近年來，隨著低壓、低滲地層、深層及復雜地區油氣藏勘探、開發工作量的增加，由于投入大、鉆井作業周期長，如何提高油氣產出、盡早回收鉆井成本是上述復雜油田經濟勘探開發要考慮的重點問題，而欠平衡鉆井利于儲層保護、能夠提高鉆速等方面的技術優勢，逐漸受到國內外各大油田公司決策者們的重視，得益于上述市場的需求以及欠平衡鉆井本身工藝技術的不斷發展和完善，目前國內已形成應用欠平衡鉆井的熱潮。

而在液相欠平衡鉆井中欠壓差值對于井底欠平衡狀態控制至關重要，欠壓值是指井底壓力與井底地層孔隙壓力之差值，如果欠壓值過大，地面設備控制和處理困難，并可能導致地層坍塌、出砂，破壞地層滲透網的連通，導致地層滲透率嚴重下降。因此，如何準確控制欠平衡鉆進過程中井底壓力保持在設計范圍內以確保欠平衡鉆井作業的安全性和可靠性，是欠平衡技術服務人員首先要考慮的問題。

目前，在欠平衡鉆井現場作業中多采用理論模型與現場實測井口立壓、套壓相結合，通過軟件計算得出井底壓力，然后控制(自動控制或手動控制)地面設備，調整井口套壓，從而控制井底欠壓值保持在設計范圍內。這些方法可在一定程度上控制欠壓值，但受多相流流型多樣性的影響，導致理論計算不精確，某些參數的微小變化常常造成欠平衡鉆井狀態的消失，導致井底實際上并沒有達到欠平衡狀態，從而影響欠平衡鉆井作業質量以及作業安全。

發明內容

本實用新型提供的欠平衡鉆井井底壓力精確控制系統，能夠采集井底壓力，將井底壓力數據實時傳輸至地面，并利用實時井底壓力數據與預設計的壓力值進行比較，精確控制欠平衡鉆井井底欠壓值，確保井底欠平衡狀態。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：主要由欠平衡鉆井數據采集系統、節流管匯、CAN_BUS總線(ControllerAreaNetwork-BUS的簡稱，即控制器局域網總線技術)系統、套壓傳感器、執行器、脈沖壓力傳感器和井底壓力采集單元組成，井底采集單元安裝在近鉆頭位置的鉆柱上，其采集的壓力溫度數據轉變成脈沖信號上傳至安裝在泥漿管線至立管入口端位置的脈沖壓力傳感器，脈沖壓力傳感器通過數據線將接收脈沖信號傳輸至CAN_BUS總線系統，欠平衡鉆井數據采集系統有數據線與CAN_BUS總線系統連接，并對脈沖數據進行解碼、分析、判斷，由控制計算機向安置于節流管匯上的執行器發出指令，控制液動節流閥開、關動作，套壓傳感器采集套壓值經數據線傳輸至CAN_BUS總線系統再傳送給欠平衡鉆井數據采集系統進行分析，再精確控制。

本實用新型涉及的井底壓力采集單元已由西部鉆探克拉瑪依鉆井工藝研究院申請的專利(實用新型名稱：一種井底數據采集傳輸裝置，申請號：2008200063778)中已經批露，屬于現有技術。

本實用新型的有益效果：由于采用實時將井底壓力數據傳輸至地面，從而實時控制地面設備，確保井底欠平衡壓力狀態，有效避免了多相流型模型計算與井底實際壓力數據的誤差及滯后而造成對欠壓值控制精度的影響。

附圖說明

圖1本實用新型結構示意圖。

具體實施方案

下面結合附圖對本實用新型作進一步的說明。

本實用新型主要由欠平衡鉆井數據采集系統5、節流管匯6、CAN_BUS總線系統4、套壓傳感器8、執行器7、脈沖壓力傳感器3和井底壓力采集單元1組成，井底采集單元1接在近鉆頭位置的鉆柱上，其采集的壓力溫度數據，以脈沖方式向地面傳輸至安裝在泥漿管線至立管入口端位置的脈沖壓力傳感器3，脈沖壓力傳感器3通過數據線將接收脈沖信號傳輸至CAN_BUS總線系統4，欠平衡鉆井數據采集系統5有數據線與CAN_BUS總線系統4連接，并對脈沖數據進行解碼、分析、判斷，安置于節流管匯6的液動節流閥上的執行器7內的節流閥開度傳感器有數據線連接到CAN_BUS總線系統4中，由控制計算機向執行器7發出指令，控制液動節流閥開、關動作，安裝在套壓表上的套壓傳感器8采集套壓值經數據線傳輸給CAN_BUS總線系統4再傳送給欠平衡鉆井數據采集系統5進行分析，再精確控制。

其工作原理為：井底壓力采集單元1采集井底壓力、溫度數據，以脈沖方式向地面傳輸，地面壓力傳感器3接收脈沖信號，通過CAN_BUS總線系統4傳送至欠平衡鉆井數據采集計算機8進行濾波、識別、解碼還原成壓力數據，通過欠平衡鉆井數據采集系統5中的井底壓力處理模塊的計算分析，得出實測井底壓力值與預設計壓力值的偏差，并判斷偏差是否超出范圍。如果超出范圍則由欠平衡鉆井數據采集系統5的控制模塊向執行器7發出控制指令，由執行器7內的步進電機驅動對液動節流閥產生動作，控制其開、關程度；執行器7的開度傳感器向控制模塊反饋開度是否到位；液動節流閥的開、關程度直接影響井口套壓的變化，并作用在井底，使井底壓力產生變化。