空气钻井安全监测系统的研究与设计

《空气钻井安全监测系统的研究与设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、石油机械CH1NAPETROLEUMMACHINERY2010年第38卷第1期．一检测诊断空气钻井安全监测系统的研究与设计李进刘衍聪姜浩(中国石油大学(华东)机电工程学院)摘要针对空气钻井所带来的一些有别于常规钻井液钻井的新问题以及单靠传统的大型综合录井仪获取的钻井过程信息已不能满足要求的问题，设计开发了小型、配置灵活、功能开放、成本较低的空气钻井安全监测系统。现场应用表明，该系统不但能准确、快速地监测空气钻井过程中的各参数值，还可以准确地判断钻井过程出现的钻遇油层、气层、水层和井下燃爆等钻井状态，达到实时指导钻井的

2、目的，具有较高的推广应用价值。关键词空气钻井安全监测系统钻井状态空气钻井以空气作为循环介质，并且是绝对的度和湿度等)进行实时测量。可通过门限设置其门欠平衡，因此当空气钻井钻遇油气层时油气便会涌限值，当参数超越门限值即发出声光报警，并可对人井内，而且由于井下温度高檄易产生燃爆。数据进行历史查询。在空气钻井过程中如果地层出水，会使岩屑粘结、(2)可判断H，S含量超标、钻遇气层、井下钻屑变大从而使钻具转动扭矩增大，甚至发生卡钻出现燃爆和地层出水现象，并发出声光报警。事故。空气钻井要求发现气层和预估气层的产量，(3)可用实时

3、曲线的形式动态地显示最近30并且要考虑地层中的天然气及其他非烃类气体受空min的参数值，可以直观地观察每个参数值的变化气稀释浓度降低的因素。原有气体检测灵敏度太趋势，并可以选择0～100％、0～50％和0～20％低，已很难满足要求，而且无法对气层产量做出正3个量程以适应监测值的大小。确估计。另外，钻井过程钻遇H，S气层时，如果(4)系统将根据不同的井号实时保存所测量不能及时发现将产生灾难性事故。从普及程度和空的参数值，可以进行某个或多个参数的数据回调，气钻井的特殊性来看，单靠传统的大型综合录井仪并以曲线的形式显示。采

4、用开放式开发方式，数据已不能满足要求。鉴于此，笔者开发了空气钻井安库共享，可以进行原始数据查询。全监测系统，专门用于空气钻井，达到实时指导空1．2性能指标气钻井的目的』。H2S气体：质量分数0～100／10。，精度≤±0．3％：1安全监测系统简介CH气体：质量分数0～50000／10。，精度≤±0．3％：空气钻井安全监控系统主要由无水除尘装置CH气体：体积分数0～100％，精度≤±(保证气体湿度测量)、主仪表箱、信号调理盒、0．3％：无线传输模块和装有相应程序的工业控制计算机组CO气体：质量分数0～50000／10，

5、精度≤成。它利用工业控制计算机对钻井全过程进行信息±0．5％：采集、数据处理、事故推理判断及数据存储。现场CO气体：质量分数0～500／10。，精度≤±所有实时数据由硬件和各信号处理器进行采集和处0．3％：理，再通过信号调理盒与无线传输模块连接，计算O2气体：体积分数0～25％，精度≤-．t-O．5％；机远程接收数据进行再处理。气体温度：～40～80℃，精度≤±0．5℃：1．1主要功能及特点气体湿度：0～100％RH，精度≤±3％RH；(1)在钻井过程中对一些参数(气体压力、温气体压力：0～12MPa，精度0．2级。

6、2010年第38卷第1期李进等：空气钻井安全监测系统的研究与设计理从现场采集到的数据，实现对数据的实时分析与2工作流程及工作原理历史查询，引入了Access数据库，并由VB6．0完成对该数据库的写人与查询。系统对数据采取2．1工作流程分井分天存储的方法，即在每口井的数据存储文件空气钻井安全监测系统工作流程见图1。夹下，每天都自动创建1个以当天13期为名称的新数据库，从而成功解决了写人数据量庞大与Access堕军矍．二丝益!塞无觋L垂丝堡塑『l屏蔽电线传输l屏蔽电线数据库容量有限的矛盾。监控系统软件功能结构见工业丽图2

7、，主要由初始化模块、数据存储模块、显示输控制计算出模块和实时报警模块4个部分组成。机系统取样管线Jl井号设置排砂管线初始化模块传感器标定参数门限设置图1空气钻井安全监测系统工作流程密码设置参数值存储当注气循环及正常钻进时，系统将在排砂管线空气数据存储模块参数超限存储取样口对井眼环空返出的气体分一一流一取一一样一。取样钻井工况报警存储安全状态显示气体经除尘处理后进入主仪表箱，最后由主仪表箱监测实时数据显示系统显示输出模块实时曲线显示排气口排出。取样气体在主仪表箱内流动时，各传历史曲线显示历史曲线打印感器将对其中CO、C

8、O、0、H。S、CH含量及压实时报警模块参数超限报警力、温度和湿度进行测量，电流通过信号调理盒进工况报警行采集处理调理，并由信号发射模块将各组数据信图2监控系统软件功能结构号以无线传输的方式发射至信号接收模块，最后通(1)初始化模块主要完成系统参数的设定。过屏蔽电线传人计算机系统。相关的软件对传人的井号的设置可以使每口井的数据储存在以井号命名原