钻井井控智能监测系统

 

一、摘要   

        井控安全历来都是石油钻井工程中头等大事,近些年油田钻井行业,以实现钻井安全零事故为

目标,不断加大井控工作管理力度,使井控工作水平大幅提高。随着油田勘探开发的深入,超深

井、水平井、大斜度定向井和开窗侧钻井的增多,井控管理工作的难度也日益加大,对钻井生产安

全提出了更高要求。为此,公司发挥了本企业在钻井仪器仪表方面的技术优势,针对钻井队井控监

测设备尚未配套完善的现状,历经三年时间开发研制了《钻井井控智能监测系统》,成功地应用到

钻井井控施工现场。

二、系统概述  

        公司为了能实现真正意义上的井控安全,降低生产成本,高效地完成钻井任务, 多年来,一

致力于钻井仪表研究、改善与提高,在总结了国内石油仪表装备的成功经验和国内外同行业先进

品的优点的基础上,结合目前我国石油工程仪器现场应用的特性研制生产了一整套专门提供给井

的《钻井井控智能监测系统》。该系统已经申请国家发明专利ZL200811171896.4。系统中还包

含四
项专利:钻井井控流量监测仪ZL200420072958.3;钻井深度智能仪ZL98237992.7;钻井体积

ZL982337991.9;钻井转盘参数仪ZL98239175.7。 

        《钻井井控智能监测系统》是集仪器仪表、计算机和网络通讯等现代信息技术于一体,实现对

钻井过程的个各项参数进行实时采集、传输、存储、分析解释以及报警提示的数字化全程井控监测

平台。

        系统利用激光液位计实时测量泥浆罐内泥浆的液面高度,得出罐内泥浆体积,另一方面通过深

度仪实时计算出井筒内的泥浆体积,从而对整个泥浆循环中泥浆体积的监测;同时采用性能一致的

进口、出口电磁流量计,通过进出口流量的体积差来直接反应井筒内泥浆体积的变化;以及通过监

测井筒内动液面,在起钻下钻等关节时刻同样能准确的监测井筒内泥浆的变化,真正做到对钻井过

程的全程监测;再通过监测泥浆进口密度和出口密度,结合悬重、泵压等参数,利用工业计算机进

行综合处理,及时预测出井涌、井漏现象。另外采用高精度的硫化氢、可燃气体传感器检测出泥浆

内有毒气体和可燃气体含量,以及采用转盘扭矩仪,防止以外事故的发生。 

        系统还可以通过GPRS将每一个井队采集的参数传送到钻井公司或总公司指挥中心站,构成一

钻井、监测、控制的内部网络,便于中心站对现场进行远程监控,实现对钻井监测的数字化和

自动
化。

            

三、系统特色   

        《钻井井控智能监测系统》作为井控安全的自动化数字平台。在井队实际运用的中体现出了较

以往钻井仪表所不具有的特性和优点。

1.高精度传感器的运用

      1)根据多年来的现场经验表明,一套监测系统准确与稳定的关节在于传感器。针对井场恶劣复
的现场情况,本套系统所有传感器的主要部件均采用国外进口器件,按照油田防爆标准设计以确
井控监测的准确与可靠。

      2)采用进口的激光液位计,测量精度达到1mm,较传统的液位传感器在精度和稳定性方面有明显提高。

      3)采用深度仪计算井筒内泥浆体积,实现对整个钻井循环系统中泥浆总体积的监测;同时监测钻头位置和游车高度并提供3次防碰天车报警。

      4)采用非满管的出口电磁流量计,配用同精度的进口电磁流量计。直接监测井筒内泥浆的变化,快速预测井涌、井漏。

      5)采用井筒动态液面监测仪,监测井筒内泥浆液面,尤其是在起钻、下钻过程中的变化,实现真正的全程监测。

      6)在井筒的进口和出口安装精度为0.5%的密度传感器,同时监测井筒的进口与出口密度。在井筒的出口安装硫化氢/可燃气体传感器,对有毒气和可燃气体含量超标进行报警。

      7)有方瓦式和万向轴两种转盘扭矩仪可选择,通过监测转盘扭矩、转速等参数预防卡钻。

2.钻井队认可的实用性

      1)系统使用AC 85~265V宽电压电源,解决了现场电压不稳、频繁停电以及切换发电机等供电问题。

       2)采用UPS,保证整个系统的正常运行。系统所有器件都具有防爆、防水和防腐功能,电缆采用快速拔插接头,方便拆卸与安装。

       3) 井上错综复杂的现场布线使安装和拆卸人员头疼不已,同时这些繁多的信号电缆线在现场容易受到损伤,增加了仪器的管理维护的难度。本套系统井上所有传感器采用485总线挂载的方式相连,这就省去绝大部分的井上走线。同时,井上传感器与值班房里的控制计算机通过无线通信。进一步的简化了系统的装卸和维护的难度。

       4)系统充分考虑到井上各岗位人员对相关参数观测的需求,提供了多个显示终端,在钻井坐岗房提供了一台采集仪显示器,显示所有相关参数以及钻井状态提示;在钻台上有一台钻台显示器,显示重要的参数供司钻以及钻台其它人员观测;在队部值班房有系统的控制主机,可以通过无线监控井上所有情况,对井上所有设备进行设置和调试。

3.数字化远程监测 

     《钻井井控智能监测系统》数字化平台采用分布式结构,通过GPRS网络通信,将井控中心与油

下面的各个井队组成一个网络。系统主机将井队的现场钻井信息实时的传输到井控中心的监测平

台上,在井控中心就能很直观的观测到现场钻井的各种参数变化、钻井状态等信息。实现了对井队

场的远程监控管理。

四、技术参数

1.液位计
1)测量范围:0~2000mm
2)测量误差:0.1%

 
2.密度计
1)测量范围:0~2g/cm3
2)测量误差:0.1%

 
3.悬重传感器
1)测量范围:0~6MPa
2)测量误差:精度 0.5%

4.泵压传感器
1)量程0~30MPa
2)精度 0.5%

5.进出口流量计
1)量程0~80L/s
2)精度 0.5%

6.液位密度计
1)井深深度:0~9999m
2)钻头位置:0~9999m
3)游车高度:0~99.9m

7.硫化氢天然气测量
1)测量范围:0 ~50ppm
2)测量误差:≤±5% F·S

8.现场采集数显仪
1)通讯接口RS485,RF无线数传
2)数传距离≤1.7 km
3)电压AC 85~265V
4)15" TFT XGA 全触摸显示屏

9.钻台参数显示器
1)通讯接口RS485
2)电压AC 85~265V

10.主机
1)无线通讯,数传距离≤1.7km
2)工作电压AC 85~265V
3)15" TFT XGA 全触摸显示屏

五、现场应用 

        该系统在近三年间,已先后在辽河油田、大港油田、吉林油田、华北油田、吐哈油田现场安装

使用达30口井次,系统各项参数达到了设计指标,仪器运行的稳定、数据可靠,使用简单。该系统

可以作为井队钻井施工中井控监测的重要参考依据,报警系统在规定范围内报警及时,圆满完成了

各项数据的监测工作,为井队优质、高效钻井施工、井控安全提供了重要保障。得到了各油田钻井

现场人员和相关单位的认同。
 



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