專利名稱：固井施工參數(shù)監(jiān)測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及石油固井過程中的固井施工參數(shù)監(jiān)測裝置
二背景技術：
目前，現(xiàn)場采用的固井施工參數(shù)監(jiān)測裝置只采集了漿體入口流量和水泥漿密度兩 個參數(shù)，沒有實時采集井口壓力參數(shù)，采集過程相互獨立，只有簡單的參數(shù)顯示功能，沒有 利用計算機對相關參數(shù)進行綜合分析和對比，因此，難于綜合判別井下可能出現(xiàn)的復雜情 況?，F(xiàn)有的漿體流量測量采用的是渦輪流量計，其測量誤差大、易磨損和堵塞，其部件 需經常更換，性能不穩(wěn)定，測量過程中問題的出現(xiàn)可能導致整個固井過程中參數(shù)監(jiān)測的失 敗。在漿體密度和粘度較大時，渦輪流量計的測量精度會大幅下降，導致測量數(shù)據(jù)無法應用。當前，固井水泥漿密度的測量大多采用振動管式在線密度計或利用密度秤進行人 工測量。振動管式在線密度計理論上具有較高的測量精度，但因其安裝在固井車管線中造 成清洗不方便，振動管中殘留水泥的長期固化積累導致測量誤差的大幅升高，不能為施工 操作人員提供可靠的參考數(shù)據(jù)。人工測量勞動強度大，測量數(shù)據(jù)不能實時進入計算機進行 分析。
三、發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種固井施工參數(shù)監(jiān)測裝置，克服上述已有技術存在的 缺陷，利用便攜式工控機監(jiān)測儀對固井施工參數(shù)進行計算和模擬顯示，為固井施工作業(yè)安 全和提高固井質量提供可靠的保障。本實用新型的技術方案是通過以下方式實現(xiàn)的固井施工參數(shù)監(jiān)測裝置主要由高壓電磁流量計、壓力變送器、微型振動管密度計、 高壓由壬接頭、便攜式工控機、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和固井施工參數(shù)監(jiān)測軟件組成，其特征在 于在水泥頭的進口設有一臺高壓電磁流量計，通過高壓由任與水龍帶連接，在水泥頭的另 一個進口設有一臺高壓電磁流量計，通過高壓由任與水泥車的出口管線相連，高壓電磁流 量計和壓力變送器傳輸線通過快速接頭與便攜式工控機連接。安裝在水泥漿罐上的微型振 動管密度計的無線信號發(fā)射器通過無線方式與便攜式工控機中的無線信號接收器連接并 傳遞信號；高壓由壬接頭出口處安裝有U型管效應消除器和壓力變速器。采用自帶微型泵的微型振動管密度計，微型泵的進口通過管線插在水泥漿罐內， 出口通過微型振動管密度計后返回水泥漿罐內；微型振動管密度計的輸出段連接有數(shù)據(jù)采 集模塊和無線發(fā)射器。U型管效應消除器由平口段和弧形口段組成，平口段外徑和內徑小于弧形口段的 外徑和內徑；U型管效應消除器鑲嵌在高壓電磁流量計出口處的高壓由壬接頭內，弧形口 朝向高壓電磁流量計的出口。[0010]本實用新型的有益效果是1、克服了傳統(tǒng)漿體流量和密度測量方式的缺陷，增加了入口壓力的測量；2、利用便攜式工控機對井下參數(shù)進行計算和模擬顯示，為固井施工作業(yè)的安全和 提高固井質量提供了全面的技術保障；3、本技術方案具有測量精度高，安全性好，安裝簡便、使用壽命長等特點。
四
附圖1-固井施工參數(shù)監(jiān)測裝置井口部分的結構原理圖圖2-固井施工參數(shù)水泥漿密度監(jiān)測部分的結構原理圖圖3-高壓電磁流量計出口的內部結構圖圖4-本實用新型的監(jiān)測系統(tǒng)的軟硬件方框結構示意圖
五具體實施方式
為進一步公開本實用新型的技術方案，下面結合說明書附圖作詳細說明利用特制的高壓電磁流量計取代傳統(tǒng)的渦輪流量計，利用微型振動管密度計取代 傳統(tǒng)的振動管密度計。為適應現(xiàn)場安裝環(huán)境的要求，減小水泥漿頂替過程中U型管效應對 測量精度的影響，在流量計的出口端加裝U型管效應消除器，并對高壓電磁流量計的接口 單元進行了改進，利用快速接頭進行供電和信號的連接，信號處理單元放入工控機內。高壓 電磁流量計的連接部分采用了現(xiàn)場常用的由壬接頭，微型振動管密度計利用微型泵進行循 環(huán)測量，并利用無線方式與工控機進行通信。監(jiān)測裝置實時采集的數(shù)據(jù)經固井監(jiān)測軟件的處理，可反演和模擬顯示井下注替的 動態(tài)過程，對注入體積、液面位置、環(huán)空動壓力變化、頂替流態(tài)及紊流接觸時間等動態(tài)參數(shù) 進行實時監(jiān)測，可能發(fā)生的井漏、頂替不到位或替空等異常情況進行報警。如圖4所示。硬件部分由以便攜式工控機為核心的傳感器模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、無 線網絡模塊組成。傳感器模塊包括高壓電磁流量計、微型振動管密度計和壓力變送器，用以 實時采集水泥漿流量、水泥漿密度和井口壓力。無線網絡模塊用以密度測量信號的傳輸。軟 件部分包括數(shù)據(jù)處理模塊、異常報警模塊、動態(tài)顯示模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，用以實時采集固 井參數(shù)，計算分析注入體積、液面位置、環(huán)空動壓力變化、頂替流態(tài)及紊流接觸時間等動態(tài) 參數(shù)，模擬顯示井下注替的動態(tài)過程。通過對實際頂替液量與理論頂替液量的對比，分析壓 力曲線變化情況，對發(fā)生的異常情況進行報警。用于數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集卡和傳感器供電模塊安裝于便攜式工控機內部，以快速 接頭方式與外部連接。水泥漿密度的測量采用微型振動管密度計，采用單獨外部電源供電， 密度測量信號以無線方式與工控機進行通信，并通過USB接口與工控機相連。為進一步說明本實用新型技術的實施方案，本新型技術給出了具體的實施方法。 圖ι為本實用新型的結構示意圖。圖1中部件的序號說明1-高壓由任接頭、3-高壓由任、 2-高壓電磁流量計、3-高壓由任、4-流量計出口部分、5-高壓電磁流量計、6-快速接頭、 7-壓力變送器、8-快速接頭、9-傳輸電纜、10-無線接收端、11-便攜式工控機、12-水泥頭。 標號2的高壓電磁流量計通過高壓由任與水龍帶相連，用以測量頂替液的流量，標號5的高 壓電磁流量計與水泥車的入井管線相連，用以測量水泥漿流量。兩個電磁流量計和壓力變
4送器由工控機內的供電模塊提供24VDC的電源，測量信號通過信號線進入工控機，工控機 內的采集模塊實現(xiàn)對信號的采集。圖2為水泥漿密度測量原理。圖2中部件的序號說明1_24VDC供電電源、2_微 型振動管密度計、3-固定支架、4-數(shù)據(jù)采集及無線發(fā)射裝置、5-信號與電源線、6-進口管、 7-出口管、8-水泥漿罐。電源與數(shù)據(jù)采集及無線發(fā)射裝置固定在一個盒內。數(shù)據(jù)采集及無 線發(fā)射裝置通過無線網絡方式把采集的信號傳輸?shù)焦た貦C，無線網絡有一個接收端和多個 發(fā)送端組成，接收端通過USB接口直接進入工控機。圖3為頂替液高壓電磁流量計出口處的U型管效應消除器的結構安裝示意圖，本 結構的作用是降低頂替過程中U型管效應對電磁流量計造成的影響，提高測量精度，方便 現(xiàn)場的安裝。圖3中的標號說明1_高壓由任接頭、2-連接螺紋、3-電磁流量計出口、4-U 型管效應消除器、5-流動方向。
權利要求1.一種固井施工參數(shù)監(jiān)測裝置，主要由高壓電磁流量計、壓力變送器、微型振動管密 度計、高壓由壬接頭、便攜式工控機、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和固井施工參數(shù)監(jiān)測軟件組成，其 特征在于在水泥頭的進口設有一臺高壓電磁流量計，通過高壓由任接頭與水龍帶連接，在 水泥頭的另一個進口設有一臺高壓電磁流量計，通過高壓由任接頭與水泥車的出口管線相 連，高壓電磁流量計和壓力變送器傳輸線通過快速接頭與便攜式工控機連接，安裝在水泥 漿罐上的微型振動管密度計的無線信號發(fā)射器通過無線方式與便攜式工控機中的無線信 號接收器連接并傳遞信號；高壓由壬接頭出口處安裝有U型管效應消除器和壓力變速器。
2.根據(jù)權利要求1所述的固井施工參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征在于采用自帶微型泵的微型 振動管密度計，微型泵的進口通過軟管插在水泥車的混漿罐內，出口通過微型振動管密度 計后返回混漿罐內；微型振動管密度計的輸出段連接有數(shù)據(jù)采集模塊和無線發(fā)射器。
3.根據(jù)權利要求1所述的固井施工參數(shù)監(jiān)測裝置，其特征在于U型管效應消除器由平 口段和弧形口段組成，平口段外徑和內徑小于弧形口段的外徑和內徑；U型管效應消除器 鑲嵌在高壓電磁流量計出口處的高壓由壬接頭內，弧形口朝向高壓電磁流量計的出口。
專利摘要一種固井施工參數(shù)監(jiān)測裝置，主要由高壓由壬接頭、高壓電磁流量計、壓力變送器、微型振動管密度計、便攜式工控機、無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和固井施工參數(shù)監(jiān)測軟件組成，其特征在于在水泥頭的進口設有一臺高壓電磁流量計，通過高壓由任與水龍帶連接，在水泥頭的另一個進口設有一臺高壓電磁流量計，通過高壓由任與水泥車的出口管線相連，高壓電磁流量計和壓力變送器傳輸線通過快速接頭與便攜式工控機連接。安裝在水泥漿罐上的微型振動管密度計的無線發(fā)射器通過無線方式與便攜式工控機中的無線接收器連接；高壓由壬接頭出口處安裝有U型管效應消除器和壓力變速器。
文檔編號E21B47/00GK201778752SQ201020516908
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月25日 優(yōu)先權日2010年8月25日
發(fā)明者劉瑞文, 鄒德永 申請人:劉瑞文;鄒德永