控壓鉆井裝備液氣控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及鉆井裝備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種控壓鉆井裝備液氣控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]油氣井鉆井過(guò)程中，如果地層孔隙壓力大于井眼環(huán)空鉆井液的壓力，地層流體就會(huì)流入井筒，如果不加控制，就可能發(fā)展為井涌或者井噴，使鉆井情況復(fù)雜化，甚至可能導(dǎo)致人員和設(shè)備的損害。傳統(tǒng)的鉆井的方式采用高密度的鉆井液體系，即使是在鉆井液停止循環(huán)的時(shí)候也保持井筒靜液柱壓力大于地層孔隙壓力，但是在地層孔隙壓力-破裂壓力窗口狹窄的情況下，開(kāi)始鉆井液循環(huán)后產(chǎn)生壓力就有可能超過(guò)地層破裂壓力，導(dǎo)致壓垮井壁，而且在壓力差的作用下，鉆井液將進(jìn)入地層使地層污染，影響油氣藏的發(fā)現(xiàn)以及開(kāi)采。隨著對(duì)油氣資源深入開(kāi)發(fā)，需要油氣井鉆井進(jìn)行精確的壓力控制，以便實(shí)現(xiàn)在地層孔隙壓力-破裂壓力窗口狹窄的地層安全鉆井的要求。傳統(tǒng)的鉆井壓力控制裝置為井控裝置，由防噴器組、地面節(jié)流管匯、液壓控制臺(tái)、液壓站組成，沒(méi)有自動(dòng)控制系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，僅能手動(dòng)控制。井控裝置只有當(dāng)發(fā)生井下流體溢出，井筒內(nèi)壓力急劇升高時(shí)才會(huì)使用，而且必須配合加重鉆井液工藝進(jìn)行作業(yè)，替換出井眼中原有鉆井液，在較長(zhǎng)時(shí)間才能獲得井筒內(nèi)壓力平衡，阻止地層流體溢出，因而無(wú)法滿足高精度、穩(wěn)定的、連續(xù)、自動(dòng)節(jié)流的要求，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在孔隙壓力-破裂壓力窗口狹窄的地質(zhì)條件下安全鉆井的要求。
[0003]在地層孔隙壓力-破裂壓力窗口狹窄的地質(zhì)條件下鉆井要求必須進(jìn)行鉆井全過(guò)程壓力控制，包括正常鉆進(jìn)、起下鉆、接單根和換膠芯等各種鉆井工況，保證無(wú)論是啟動(dòng)泥漿泵進(jìn)行鉆井液循環(huán)還是停止泥漿泵不進(jìn)行鉆井液循環(huán)時(shí)，井底壓力都要保持恒定，從而阻止地層流體溢出，保證鉆井安全。而且通過(guò)控制井底壓力，還可以達(dá)到減少井漏、井溢、壓差卡鉆等井下復(fù)雜情況和提高鉆速的目的，大大減少非鉆時(shí)間，減低鉆井成本，提高鉆井效益。
[0004]壓力控制鉆井裝備使用環(huán)境惡劣，例如:井下可能有易燃?xì)怏w逸出，井口壓力可能較高，由于泥漿泵啟動(dòng)、關(guān)閉、鉆具運(yùn)動(dòng)，不同井型和鉆井液可能井底壓力波動(dòng)較快、較大，造成壓力控制困難。因此，鉆井全過(guò)程壓力控制要求具備一套簡(jiǎn)單、安全、可靠的節(jié)流控制系統(tǒng)，要符合防爆等級(jí)、節(jié)流控制回路安全穩(wěn)定控制、回壓泵系統(tǒng)穩(wěn)定工作以及節(jié)流閥穩(wěn)定工作、精確調(diào)節(jié)等技術(shù)要求，而且在自動(dòng)控制系統(tǒng)失效時(shí)不影響節(jié)流控制作業(yè)，必須保留手動(dòng)節(jié)流功能，需要根據(jù)各種鉆井工況下制定壓力控制流程，因此迫切需要一種完全符合上述技術(shù)要求的節(jié)流控制系統(tǒng)滿足壓力控制鉆井發(fā)展的需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提出一種能夠?qū)崿F(xiàn)壓力精確控制的控壓鉆井裝備液氣控制系統(tǒng)。
[0006]為達(dá)此目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]控壓鉆井裝備液氣控制系統(tǒng)，包括中央控制器、動(dòng)力源以及與所述動(dòng)力源相連接的節(jié)流閥控制部件、液控平板閘閥控制部件、氣控平板閘閥控制部件以及回油泵系統(tǒng)氣控平板閘閥控制部件，所述動(dòng)力源包括壓縮空氣處理裝置和油液存儲(chǔ)裝置，所述壓縮空氣處理裝置包括由壓縮空氣源分出的三條支路，其中的第一支路連接所述節(jié)流閥控制部件和所述氣控平板閘閥控制部件，第二支路連接所述回油泵系統(tǒng)氣控平板閘閥控制部件，第三支路通過(guò)液氣泵連接至所述油液存儲(chǔ)裝置的出油管路，所述中央控制器連接所述節(jié)流閥控制部件、所述氣控平板閘閥控制部件以及所述回油泵系統(tǒng)氣控平板閘閥控制部件。
[0008]優(yōu)選的，還包括模式轉(zhuǎn)換氣閥，所述第一支路通過(guò)所述模式轉(zhuǎn)換氣閥連接所述節(jié)流閥控制部件和所述氣控平板閘閥控制部件，控制所述節(jié)流閥控制部件和所述氣控平板閘閥控制部件在本地控制模式與中央控制模式之間轉(zhuǎn)換。
[0009]優(yōu)選的，所述節(jié)流閥控制部件包括分別與所述模式轉(zhuǎn)換氣閥連接的第一液氣換向閥和第二液氣換向閥、與所述第一液氣換向閥連接的三路節(jié)流閥本地控制支路以及與所述第二液氣換向閥連接的三路節(jié)流閥中央控制支路，所述第一液氣換向閥和所述第二液氣換向閥均與所述出油管路連通，三個(gè)節(jié)流閥分別對(duì)應(yīng)連接三路節(jié)流閥本地控制支路和三路節(jié)流閥中央控制支路；
[0010]所述節(jié)流閥本地控制支路包括第一手動(dòng)換向閥和疊加雙液控單向閥；
[0011]所述節(jié)流閥中央控制支路包括第一電磁換向閥；
[0012]所述第一電磁換向閥與所述中央控制器相連接。
[0013]優(yōu)選的，所述氣控平板閘閥控制部件包括分別與所述模式轉(zhuǎn)換氣閥連接的第三液氣換向閥和第四液氣換向閥、與所述第三液氣換向閥連接的三路氣控平板閘閥本地控制支路以及與所述第四液氣換向閥連接的三路氣控平板閘閥中央控制支路，所述第三液氣換向閥和所述第四液氣換向閥均與所述出油管路連通，三路氣控平板閘閥本地控制支路和三路氣控平板閘閥中央控制支路分別經(jīng)第一主氣控?fù)Q向閥連接第一氣控平板閘閥；
[0014]所述氣控平板閘閥本地控制支路包括第二手動(dòng)換向閥；
[0015]所述氣控平板閘閥中央控制支路包括第二電磁換向閥；
[0016]所述第二電磁換向閥與所述中央控制器連接。
[0017]優(yōu)選的，所述回油泵系統(tǒng)氣控平板閘閥控制部件包括分別與所述第二支路連接的第二主氣控?fù)Q向閥和中控/本地選擇球閥，所述中控/本地選擇球閥分別連接中控回路和本地回路，所述中控回路包括依次連接的第三電磁換向閥和壓力繼電器，所述壓力繼電器經(jīng)所述第二主氣控?fù)Q向閥連接第二氣控平板閘閥，所述第三電磁換向閥與所述中央控制器相連接，所述本地回路包括第三手動(dòng)換向閥，所述第三手動(dòng)換向閥經(jīng)所述第二主氣控?fù)Q向閥連接第二氣控平板閘閥。
[0018]優(yōu)選的，電磁換向閥采用隔爆電磁換向閥。
[0019]優(yōu)選的，所述液控平板閘閥控制部件包括與所述出油管路相連通的液壓換向閥、與所述液壓換向閥連接的二位四通液控?fù)Q向閥以及與所述二位四通液控?fù)Q向閥連接的液控平板閘閥。
[0020]優(yōu)選的，還包括系統(tǒng)過(guò)濾裝置，用于對(duì)由所述壓縮空氣源流出的氣體以及由所述油液存儲(chǔ)裝置流出的液體進(jìn)行過(guò)濾。
[0021]優(yōu)選的，所述油液存儲(chǔ)裝置包括油箱和蓄能器；
[0022]所述油箱頂部設(shè)置有加油口、空氣過(guò)濾器和液位繼電器；
[0023]所述蓄能器為活塞式蓄能器，其內(nèi)充有氮?dú)狻?br>[0024]優(yōu)選的，所述液氣泵的泵口處設(shè)置有活塞式蓄能器和液壓安全閥。
[0025]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0026]本實(shí)用新型提供的控壓鉆井裝備液氣控制系統(tǒng)包括動(dòng)力源以及與動(dòng)力源相連接的節(jié)流閥控制部件、液控平板閘閥控制部件、氣控平板閘閥控制部件以及回油泵系統(tǒng)氣控平板閘閥控制部件，通過(guò)氣控和液控相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)井眼環(huán)空壓力的精確控制，另外，壓縮氣體的一條支路通過(guò)液氣泵連接至油液存儲(chǔ)裝置的出油管路，能夠有效提高液體的出口壓力。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的控壓鉆井裝備液氣控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的節(jié)流閥控制部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的氣控平板閘閥控制部件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例一提供的回油泵系統(tǒng)氣控平板閘閥控制部件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中，1、動(dòng)力源；11、第一支路；12、第二支路；13、第三支路；14、油箱；2、節(jié)流閥控制部件；21、第一液氣換向閥；22、第二液氣換向閥；23、節(jié)流閥；24、第一手動(dòng)換向閥；25、疊加雙液控單向閥；26、第一電磁換向閥；3、氣控平板閘閥控制部件；31、第三液氣換向閥；32、第四液氣換向閥；33、第一主氣控?fù)Q向閥；34、第一氣控平板閘閥；35、第二手動(dòng)換向閥；36、第二電磁換向閥；4、回油泵系統(tǒng)氣控平板閘閥控制部件；41、中控/本地選擇球閥；42、第三電磁換向閥；43、壓力繼電器；44、第二氣控平板閘閥；45、第三手動(dòng)換向閥；46、第二主氣控?fù)Q向閥；5、液控平板閘閥控制部件；6、液氣泵；7、模式轉(zhuǎn)換氣閥；8、出油管路。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖并通過(guò)【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0033]實(shí)施例一:
[0034]本實(shí)施例提供了一種控壓鉆井裝備液氣控制系統(tǒng)，如圖1所示，該液氣控制系統(tǒng)包括中央控制器、動(dòng)力源I以及與動(dòng)力源I相連接的節(jié)流閥控制部件2、液控平板閘閥控制部件5、氣控平板閘閥控制部件3以及回油泵系統(tǒng)氣控平板閘閥控制部件4。中央控制器連接節(jié)流閥控制部件2、氣控平板閘閥控制部件3以及回油泵系統(tǒng)氣控平板閘閥控制部件4。
[0035]其中，動(dòng)力源I包括壓縮空氣處理裝置和油液存儲(chǔ)裝置。壓縮空氣處理裝置包括由壓縮空氣源經(jīng)截止閥和氣體安全閥后分出的三條支路，其中的第一支路11連接節(jié)流閥控制部件2和氣控平板閘閥控制部件3，用于節(jié)流閥控制部件2和氣控平板閘閥控制部件3的模式轉(zhuǎn)換。第二支路12連接回油泵系統(tǒng)氣控平板閘閥控制部件4，用于控制閥的開(kāi)關(guān)。第三支路13通過(guò)液氣泵6和截止閥連接至油液存儲(chǔ)裝置的出油管路8，液氣泵6由氣體驅(qū)動(dòng)部分、液壓部分和換向控制閥組成，氣體驅(qū)動(dòng)部分的活塞與液壓驅(qū)動(dòng)部分的柱塞連在一起，由換向控制閥自動(dòng)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，大面積的活塞與小面積的柱塞將作用在活塞上的驅(qū)動(dòng)氣體壓強(qiáng)傳遞給柱塞，從而提高液體的出口壓力。壓縮空氣源的氣源壓力為0.7至0.SMPa0
[0036]油液存儲(chǔ)裝置包括油箱14和蓄能器。油箱14為開(kāi)式油箱，無(wú)壓，容積為75L，采用304不銹鋼制成，油箱14頂部設(shè)加油口、空氣過(guò)濾器及液位繼電器，液