專利名稱：油田鉆井起鉆時的自動連續灌漿裝置的制作方法
技術領域：
本實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灌漿，并可監測是否有井 涌、井漏現象并及時報警的裝置。
背景技術：
在油田鉆井中，井噴是災難性的事故，而井噴的主要原因就是井筒內的液柱壓力不能平 衡底層壓力導致地層流體進入井內，輕則溢流重則井噴。起鉆時由于上提鉆具，井筒內液面 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， 必需及時向井筒內灌漿。目前， 一般的方法是每起出一定數量的鉆桿，開動鉆井泵灌漿，這要 求司鉆必須記住起出鉆桿的數量，并且啟動鉆井泵或灌漿泵所需的發動機，操作容易失誤， 且非常煩瑣，關鍵是這種灌漿方法無法測量灌漿量，無法對井下情況進行及時、正確地判斷，
另外，在起鉆過程中發生的井漏也容易導致井涌，目前只能通過觀察泥漿出口處鉆井液的返 回量，人工判斷是否發生井涌或井漏。針對上述問題，江漢機械研究所和相關單位協作，聯合 開發了鉆井液液面監測和自動灌漿裝置，通過自動數鉆桿機構，結合溢流檢測器、計量罐液 面監測器和灌注砂泵，可以實現自動灌漿，但不能實現連續灌漿。
發明內容
為了克服現有灌漿技術中不能實現自動連續灌漿和實時監測井涌井漏的問題，本實用新型提供了一種新型自動灌漿裝置，該裝置不僅可以實現自動連續灌漿，而且還可以實時監測井涌井漏現象并及時報警。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是該裝置包括泥漿罐、控制系統、游車高度傳感器、泥漿罐液位傳感器、報警裝置等部分。灌漿罐內儲存一定數量的灌漿液，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，鉆井液會自動連續地由灌槳罐流入井筒內，使井筒內的液面始終保持與灌漿罐的液面相同，從而實現自動連續灌漿的功能。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速器構成，它測量出滾筒的轉動角度，輸出相應的電信號給控制系統中的單片機，單片機根據滾筒直徑、鋼絲繩、鉆桿的技術參數計算出鉆具的排代量，即應該灌入的灌漿量，也可算出起出的鉆桿數，即氣鉆立柱數。在泥漿罐內安裝液位傳感器，它將檢測出的灌槳罐內的液位信號傳送至單片機，單片機根據液位差和泥漿罐的橫截面積可計算出實際的灌漿量，然后通過計算，得到應灌漿量和實際灌入量的差值，即灌漿差值等于應灌漿量減去實際灌入量，如果該差值在允許的范圍內即判定為正 常，顯示起出鉆桿的數量、累計灌漿量和灌槳差值等信息；如果灌漿差值小于允許范圍，說 明發生了井漏，系統報警，并顯示起出鉆桿的數量、累計灌漿量和灌漿差值等信息；如果灌 漿差值大于允許范圍，說明有可能發生井涌或拔活塞現象，系統報警并顯示相關信息。從而 實現對井涌、井漏、拔活塞的檢測與報警功能。
本實用新型可以實現自動連續灌漿功能，并且實時監測井涌、井漏或拔活塞現象，安全 方便且結構簡單，易于安裝、保養、維護。
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
圖l是本實用新型的總體裝配圖。
圖2是本實用新型的電路總體框圖。
圖中l.地平面，2.井筒，3.鉆桿，4鄰絲繩，5.光電轉速器，6.光源，7.光電開關，8.絞車 轉筒，9.傳動裝置，10.電機，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，根據連通器原理，當電機10轉動，帶動傳動裝置9和鋼絲繩4動作，鉆桿 3被提出，導致井筒內液面下降時，灌漿液將從灌漿液罐15連續流向井筒2內，直到二者液面 相平為止。游車高度傳感器的光電式轉速器5、 6、 7安裝在絞車滾筒8上，它測出轉軸轉動的 角度，變換為電信號游車高度信號12輸出，經過信號調理放大，輸送給單片機，液位傳感器 安裝在灌漿液罐15內，它將灌漿液液位信號轉換成電信號液位信號ll輸出，信號經處理后輸 送給單片機。單片機根據接收到的信號，經數據處理，得到起鉆立柱數、累計灌漿量和灌漿 量差值等參數，并顯示；當出現井涌、井漏事故時即報警。
在灌漿液罐15和井筒2之間聯有灌漿管線16，三者組成連通器，這樣當井筒內的鉆桿被起 出造成井筒內液位下降時，灌漿液會自動連續的從灌漿液罐流入井筒內，使井筒內的液面始 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 筒內液位高于井口高度；游車高度傳感器可以為光電式轉速器，光電轉速計5和絞車滾筒一起 轉動，當轉至圓孔處，光源6發出的光可被光電開關7接收到，光電開關7則可輸出信號，該信 號被放大調理后被輸送給單片機，單片機根據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；液位傳感器安裝在灌漿液罐15內，它可以檢測到灌漿罐內的液位， 輸出電信號給單片機，單片機根據灌漿液罐的橫截面積，計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，單片機顯示累計灌漿量、起鉆立柱數、灌漿量差值，如果 灌漿量差值小于規定范圍說明有井漏現象，則進行井漏報警，如果灌漿差值大于規定范圍則 說明有井涌或拔活塞現象，則進行井涌或拔活塞報警；可以通過按鍵進行累計灌漿量、起鉆 立柱數的復位，也可以通過鍵盤面板設定如下參數灌漿液罐橫截面積、傳動裝置的傳動比、 滾筒和鋼絲繩的直徑、單根鉆桿的長度。
光電轉速計、液位傳感器、單片機、鍵盤面板、報警器、LED顯示器等的電路均為已有 技術。本技術領域的普通技術人員可根據需要進行選擇、組合，不必付出創造性的勞動。因 此，其具體電路及工作原理不再詳述。
權利要求1.一種油田鉆井起鉆時的自動連續灌漿裝置，由灌漿液罐、單片機、高度傳感器、液位傳感器、按鍵、顯示、報警裝置組合而成，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，在灌漿液罐內安裝液位傳感器，通過按鍵設置參數，通過單片機計算、顯示、報警。
2. 根據權利要求l所述的油田鉆井起鉆時的自動連續灌漿裝置，其特征是灌漿液管道安裝在灌漿液罐底部。
3.根據權利要求1所述的油田鉆井起鉆時的自動連續灌漿裝置，其特征是所述游車高度傳感器為光電式轉速計，所述游車高度傳感器輸出的游車高度信號經過調理放大輸送至所述單片機；所述液位傳感器輸出的液位信號經過信號調理放大輸送至所述單片機；鍵盤面板參數 設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;所述單片機連接LED顯示累計灌漿量、起鉆立柱數、灌漿量誤差；所述單片機連接所述報警裝置； 所述報警裝置包括井漏報警和井涌報警。
專利摘要一種油田鉆井起鉆時的自動連續灌漿裝置，由灌漿液罐、單片機、光電式轉速傳感器、液位傳感器、按鍵、顯示器、報警裝置組合而成，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，利用連通器原理實現自動連續灌漿，在游車軸端安裝光電式轉速傳感器，在灌漿液罐內安裝液位傳感器，通過按鍵設置參數，通過單片機計算、顯示和報警，可以實現自動連續灌漿功能，顯示累計灌漿量、起鉆立柱數，并且實時監測井涌、井漏現象并報警。
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 優先權日2008年2月1日
發明者婁存濤, 黃愛芹 申請人:濱州學院;黃愛芹