智能钻机核心技术-实时监测与控制系统

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1、CTF14026智能钻机核心技术-实时监测与控制系统发明背景钻井实时监测控制技术是钻井液、钻井工程和地质录井合为一体的综合技术，在钻井施工中，将钻井液、钻井工程和地质录井通过计算机技术整合为一个平台的钻井实时监测控制系统是智能钻机的核心技术。在钻进中，对钻井液性能参数、钻井工程参数、地质录井参数进行全面的在线实时监测和控制，并通过计算机处理后实时屏幕显示，成为集井场多种数据采集、显示、处理及控制为一体的综合性监测控制系统，它可满足安全优化钻井、综合判断油气水层的多方面需要。通过在线实时监测控制系

2、统全面掌握钻井工程数据，使现场施工人员实时调整钻井液、钻时、钻压、悬重、立管压力、转盘扭矩、转速等，实现安全优化钻井、及时发现油气层的目的，是钻井技术的飞跃。如发现有井喷、井漏等异常变化则及时判断，分析原因，提供工程事故预报，使施工单位及时采取相应措施，减少井下事故的发生,达到节约成本，提高钻井效益的目的，是技术工程人员长期来的美好愿望。优选参数是提高钻井速度、保护油气层的一项非常重要的技术，要实现科学钻井，除了与勘探的正确部署有关外，还在于如何选择合理的钻井参数、钻井液性能、水力参数，以提高钻

3、井机械钻速。钻井三要素即指钻压、转速、排量，是提高机械钻速的关键因素。以前参数的选择是由人工根据经验进行选择，如果与实时监测技术配套的计算机软件可根据钻头使用情况结合地层岩性特征实时地进行钻井参数的优选设计，选择合理的钻井参数，指导施工作业，可以有效的提高钻井速度，缩短钻井周期，节省钻井费用，实现科学打井的目的，加快勘探进程。钻井施工的安全尤其是防止井喷、井漏，还有油气层的保护均与地层压力有关。要实现安全钻井和油气层保护，关键在于合理的钻井液性能参数，其中最主要的参数是钻井液密度。1000022

4、010.210CTF14026钻井过程中钻井液密度的使用是由所钻遇的地层岩性及地层压力所决定的，也就是说，要实现钻井安全，油层不被污染和压死，就必须要实现钻井过程中的钻井液柱压力与地层孔隙压力的动态平衡。要实现这个目的，关键在于在施工过程中进行实时的地层压力监测，根据地层压力变化情况，及时调整钻井液性能，这就是在线实时监测在勘探中的另一个重要作用。而且，钻井过程中还需要通过在线使用光谱和定量荧光技术等地质录井仪器，配合计算机及时发现油气层和薄油层。钻井液被称为钻井工程的血液，但是，影响钻井液的性

5、能的粘度、切力、失水、密度、润滑性等指标，由于监测仪器的落后，现在现场没有实现在线实时监测。目前在钻井现场，钻井液的粘度、切力、失水、密度、润滑性等指标，需要泥浆工将泥浆取样到化验室测试，不仅温度变化引起性能变化，更重要的是，由于不能及时监测，造成实时控制的延时，给钻井安全造成威胁，且不能及时发现油气层。因此，迫切需要一种能够实时监测并控制钻井的装置，以解决上述问题。发明内容为实现上述目的，本发明提供石油钻井实时监测与控制系统，其包括：实时监测单元，所述实时监测单元包括钻井液性能监测仪器、地质录

6、井监测仪器和钻井工程参数监测仪器；所述实时监测单元配置有若干传感器，所述传感器监测的信号由无线传感器网络系统传送；实时显示及控制单元，是该系统的控制中心，所述实时显示及控制单元包括计算机处理设备和多个显示终端及中控台，所述计算机处理设备接收并处理由无线传感器网络系统传送的所述传感器监测的信号，并通过所述显示终端显示监测数据，操作人员根据显示终端显示的监测数据调节控制转盘电机、送钻电机、泥浆泵电机、离心机电机、振动筛电机、除砂器和除泥器等。优选地，所述钻井液性能监测仪器包括钻井现场实时监测粘度仪、

7、现场实时监测失水仪、现场实时监测含砂量和固相含量测定仪、现场实时监测润滑系数测定仪、密度测定仪、温度测定仪、电导率测定仪、H2S检测器和钻井液进出口流量测定仪等。优选地，所述地质录井监测仪器包括光谱仪、气相色谱仪、全烃含量测定仪、自动捞砂和荧光含量测定仪等。优选地，1000022010.210CTF14026所述自动捞砂和荧光含量测定仪包括钻井液输液管，钻井液输液管上装有计量泵，钻井液输液管的出口下方设置一或二个振动筛或圆筒筛，冲洗管的出口位于二个振动筛的筛面上方，经过冲洗的岩屑从第二振动筛流入

8、光谱测定仪，进行光谱测定，光谱信号传送给计算机，根据砂子的重量与钻井实时监测系统采集的钻时、井深、泥浆上返速度等数据结合，经计算机软件处理即得到一定深度油气层的含油饱和度数据。经光谱测定后的岩屑经传送带流入盛砂容器，经重量传感器测定规定时间的砂子重量，用于计算含油饱和度和钻井液含砂量。电脑根据钻时、井深、泥浆上返速度等数据，每进尺一米或规定进尺，指令盛砂容器卸砂一次，岩屑进入自动装袋机封装，打码机打上日期和油气层深度数据。目前综合录井仪对轻质气体油分可以实时测定，但岩屑中的重质油分不能实时测定，