自动灌浆系统、灌浆监测系统及灌浆监测一体化装置

专利摘要:
本实用新型涉及石油探测开采装置技术领域，公开了自动灌浆系统、灌浆监测系统及灌浆监测一体化装置，自动灌浆系统包括设置在钻井中的钻柱，钻柱的外围同心套设井筒，井筒的外侧壁与钻井基础的内侧壁紧密贴合，井筒的内侧壁与钻柱的外侧壁之间设有可暂存浆料的环腔；井筒开口一端高出钻井口所在平面，井筒超出井口的侧壁设有可向环腔中按需输送浆料的进料管，进料管远离井筒的一端通过输送管与浆料补给组件连通。在井下液位处于低水平时，能自动灌浆至预设液位，还公开了灌浆检测系统，可实现对起钻、下钻、循环、静置全过程的液位监测，还公开了灌浆监测一体化装置既能实现自动灌浆也可保证全程监测，并具有极大的推广价值和广阔的应用前景。
公开号:CN214333897U
申请号:CN202120853702.XU
申请日:2021-04-23
公开日:2021-10-01
发明作者:林绍东；杨溢；匡忠荣；郑兴超；林芳
申请人:Chengdu Hongyu Zhongneng Technology Co ltd；
IPC主号:G01D21-02

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及石油探测开采装置技术领域，具体涉及一种自动灌浆系统、灌浆监测系统及灌浆监测一体化装置。
[n0002] 石油探测开采装置技术领域中，在钻修井起钻时，通常利用人工灌浆的方式来防止井喷，但由于操作人员疏忽，未及时向井筒内灌浆或灌浆参数不当，仍可能发生井喷事故。目前常规的自动灌浆控制系统一般只能用于起钻，不能对下钻、循环和静置工况进行安全监测，另外常规的井下液面检测仪只能检测液面位置而没有定量灌液功能，只能靠人为灌液，且不能准确灌入液量。
[n0003] 因此，石油探测开采装置技术领域亟需一种可实现对起钻、下钻、循环、静置全过程的液位监测，并在井下液位处于低水平时能自动灌浆至预设液位的液位监测、自动灌浆一体化装置。
[n0004] 本实用新型克服了现有技术的缺陷，提供一种自动灌浆系统、灌浆监测系统及灌浆监测一体化装置，可实现对起钻、下钻、循环、静置全过程的液位监测，并在井下液位处于低水平时能自动灌浆至预设液位。
[n0005] 本实用新型通过下述技术方案实现：
[n0006] 一种自动灌浆系统，包括设置在钻井中的钻柱，所述钻柱的外围同心套设井筒，所述井筒的外侧壁与钻井基础的内侧壁紧密贴合，所述井筒的内侧壁与钻柱的外侧壁之间设有可暂存浆料的环腔；所述井筒开口一端高出钻井口所在平面，所述井筒超出井口的侧壁设有可向环腔中按需输送浆料的进料管，所述进料管远离井筒的一端通过输送管与浆料补给组件连通。
[n0007] 进一步的，所述井筒超出井口的侧壁设有可将环腔中多余浆料导出的溢流管，所述溢流管与钻井口所在平面的距离大于进料管与钻井口所在平面的距离，所述溢流管远离井筒的一端设有容纳溢流出环腔的浆料的溢流罐。
[n0008] 进一步的，所述浆料补给组件包括设置在井筒侧方的储浆罐，所述储浆罐的底部或侧壁下部设有出浆口，所述出浆口与输送管连通。
[n0009] 进一步的，所述输送管上设有灌注泵，所述灌注泵的输入端与出浆口连通，所述灌注泵的输出端与进料管连通。
[n0010] 进一步的，所述钻柱的顶端设有起吊环，所述起吊环与液力起重机械的功能端适配。
[n0011] 一种灌浆监测系统，用于监测前述的自动灌浆系统，包括对浆料转移过程进行检测监控的探测组件；所述探测组件包括设置在输送管上、用于监测进入环腔中浆料体积的流量传感器；和/或，当所述自动灌浆系统包括液力起重机械时，所述探测组件包括设置在液力起重机械中的液压传感器。
[n0012] 进一步的，当所述自动灌浆系统包括溢流罐时，所述探测组件包括设置在溢流罐上方、用于监测溢流罐中浆料体积的液位传感器。
[n0013] 进一步的，当所述自动灌浆系统包括溢流管时，所述探测组件包括设置在溢流管上、用于监测溢流情况的溢流传感器。
[n0014] 进一步的，还包括声报警器和/或光报警器，所述声和/或光报警器在探测组件反馈异常时发出报警。
[n0015] 一种灌浆监测一体化装置，包括自动灌浆系统和灌浆监测系统；所述自动灌浆系统包括设置在钻井中的钻柱，所述钻柱的外围同心套设井筒，所述井筒的外侧壁与钻井基础的内侧壁紧密贴合，所述井筒的内侧壁与钻柱的外侧壁之间设有可暂存浆料的环腔；所述井筒开口一端高出钻井口所在平面，所述井筒超出井口的侧壁设有可向环腔中按需输送浆料的进料管，所述进料管远离井筒的一端通过输送管与浆料补给组件连通，所述输送管上设有用于监测进入环腔中浆料体积的流量传感器；和/或，当所述自动灌浆系统包括液力起重机械时，所述灌浆监测系统还包括设置在液力起重机械中的液压传感器。
[n0016] 本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
[n0017] 本实用新型涉及石油探测开采装置技术领域，公开了自动灌浆系统，包括设置在钻井中的钻柱，钻柱的外围同心套设井筒，井筒的外侧壁与钻井基础的内侧壁紧密贴合，井筒的内侧壁与钻柱的外侧壁之间设有可暂存浆料的环腔；井筒开口一端高出钻井口所在平面，井筒超出井口的侧壁设有可向环腔中按需输送浆料的进料管，进料管远离井筒的一端通过输送管与浆料补给组件连通。在井下液位处于低水平时，能自动灌浆至预设液位，还公开了灌浆检测系统，可实现对起钻、下钻、循环、静置全过程的液位监测，还公开了灌浆监测一体化装置既能实现自动灌浆也可保证全程监测，并具有极大的推广价值和广阔的应用前景。
[n0018] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：
[n0019] 图1为本实用新型整体结构正视示意图；
[n0020] 图2为本实用新型电控模块的示意图。
[n0021] 附图中标记及对应的零部件名称：
[n0022] 1-溢流罐，2-液位传感器，3-溢流传感器，4-钻柱，5-井筒，6-液压传感器，7-流量传感器，8-灌注泵，9-储浆罐，10-液力起重机械。
[n0023] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。
[n0024] 一种自动灌浆系统，包括设置在钻井中的钻柱4，所述钻柱4的外围同心套设井筒5，所述井筒5的外侧壁与钻井基础的内侧壁紧密贴合，所述井筒5的内侧壁与钻柱4的外侧壁之间设有可暂存浆料的环腔；所述井筒5开口一端高出钻井口所在平面，所述井筒5超出井口的侧壁设有可向环腔中按需输送浆料的进料管，所述进料管远离井筒5的一端通过输送管与浆料补给组件连通。如说明书附图1所示，可以理解的是，井筒5的环腔中浆料液位高低反映了井下液位，而输送管与浆料补给组件连通，再通过进料管与环腔相通，在环腔中浆料液位过低时自动进行补料，环腔中浆料液位较高时停止补料。
[n0025] 进一步的，所述井筒5超出井口的侧壁设有可将环腔中多余浆料导出的溢流管，所述溢流管与钻井口所在平面的距离大于进料管与钻井口所在平面的距离，所述溢流管远离井筒5的一端设有容纳溢流出环腔的浆料的溢流罐1。可以理解的是，为了保证钻井口中的浆料稳定，通常会持续灌浆并持续流出，达到一个动态平衡，因此在井筒5侧壁设置溢流管，并在溢流管排出端的下方设置容纳流出环腔的浆料的溢流罐1。
[n0026] 进一步的，所述浆料补给组件包括设置在井筒5侧方的储浆罐9，所述储浆罐9的底部或侧壁下部设有出浆口，所述出浆口与输送管连通。更进一步的，所述输送管上设有灌注泵8，所述灌注泵8的输入端与出浆口连通，所述灌注泵8的输出端与进料管连通。可以理解的是，浆料补给组件包括用于存放浆料的储浆罐9，储浆罐9通过输送管将浆料输送至环腔，输送管上设置灌注泵8实现对输送管通断和流量大小的调控。
[n0027] 进一步的，所述钻柱4的顶端设有起吊环，所述起吊环与液力起重机械10的功能端适配。可以理解的是，整个灌浆过程包括下钻、起钻的工序，所以需要对钻柱4进行起吊和下放操作，因此在钻柱4顶端设置起吊环，而起吊环和液力起重机械10的功能端适配，便于下钻和起钻操作的稳固、安全进行。
[n0028] 一种灌浆监测系统，用于监测前述的自动灌浆系统，包括对浆料转移过程进行检测监控的探测组件；所述探测组件包括设置在输送管上、用于监测进入环腔中浆料体积的流量传感器7；和/或，当所述自动灌浆系统包括液力起重机械10时，所述探测组件包括设置在液力起重机械10中的液压传感器6。如说明书附图2所示，可以理解的是，灌浆监测系统由探测组件、PLC控制系统、触摸显示屏、电控箱等组成，PLC控制系统装在电控箱中，探测组件持续监测实时信号，将数据传输给PLC，PLC比对分析后对灌注泵8发出动作指令，灌注泵8根据指令开启或关闭或者调整输送管中的浆料流速，触摸显示屏设有主界面，在主界面上设有起钻、下钻和灌液三种工况的选择键，自动灌液系统的控制操作，比如参数的输入、阈值的设定、系统的启闭等，均可在触摸显示屏上实施。
[n0029] 进一步的，当所述自动灌浆系统包括溢流罐1时，所述探测组件包括设置在溢流罐1上方、用于监测溢流罐1中浆料体积的液位传感器2。可以理解的是，探测组件可以由液位传感器2、液压传感器6和流量传感器7三种仪器组成，其中，液位传感器2装在溢流罐1上，用于检测罐内液位变化；液压传感器6设置在液力起重机械10的油路中，用于检测起下钻柱4时大钩悬重的压力信号；流量传感器7连接在灌注泵8出口的管路上，用于检测灌注泵8的流量。三种传感器，简化系统，养护方便，使用更加可靠。
[n0030] 进一步的，当所述自动灌浆系统包括溢流管时，所述探测组件包括设置在溢流管上、用于监测溢流情况的溢流传感器3。可以理解的是，探测组件也可以由液位传感器2、液压传感器6、流量传感器7和溢流传感器3四种仪器组成，其中，液位传感器2装在溢流罐1上，用于检测罐内液位变化；液压传感器6设置在液力起重机械10的油路中，用于检测起下钻柱4时大钩悬重的压力信号；流量传感器7连接在灌注泵8出口的管路上，用于检测灌注泵8的流量；溢流传感器3装在与井筒5连接的溢流管上，其中用于检测井筒5是否有溢流发生。多一种传感器，采集信号更加丰富，对工况的调控更加及时准确。
[n0031] 进一步的，还包括声报警器和/或光报警器，所述声和/或光报警器在探测组件反馈异常时发出报警。可以理解的是，正常情况下钻时，井筒5内液体会溢流到溢流罐1中，且溢流量等于钻柱4的排代量，溢流量是由溢流罐1中液位变化量来检测的，而液位变化量是通过装在溢流罐1上的液位传感器2来检测的。当检测到溢流量大于排代量时，则为发生溢流，这时发出溢流声光报警。当检测到溢流量小于排代量时，则为发生井漏，这时发出井漏声光报警。因此设置声报警器或光报警器可以及时提醒工作人员作出响应动作。
[n0032] 一种灌浆监测一体化装置，包括自动灌浆系统和灌浆监测系统；所述自动灌浆系统包括设置在钻井中的钻柱4，所述钻柱4的外围同心套设井筒5，所述井筒5的外侧壁与钻井基础的内侧壁紧密贴合，所述井筒5的内侧壁与钻柱4的外侧壁之间设有可暂存浆料的环腔；所述井筒5开口一端高出钻井口所在平面，所述井筒5超出井口的侧壁设有可向环腔中按需输送浆料的进料管，所述进料管远离井筒5的一端通过输送管与浆料补给组件连通，所述输送管上设有用于监测进入环腔中浆料体积的流量传感器7；和/或，当所述自动灌浆系统包括液力起重机械10时，所述灌浆监测系统还包括设置在液力起重机械10中的液压传感器6。可以理解的是，一体化装置，展示了自动罐浆系统和灌浆监测系统二者在有机结合、实际使用是的状态，此时，不仅可以实现自动灌浆，还可以保证全程监测，并具有极大的推广价值和广阔的应用前景，在实际生产过程中可以根据工况需求选择不同种类的传感器和配套的机械硬件设施。
[n0033] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[n0034] 可以理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的组件或机构必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[n0035] 以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型较佳的实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (10)
[0001] 1.一种自动灌浆系统，其特征在于，包括设置在钻井中的钻柱(4)，所述钻柱(4)的外围同心套设井筒(5)，所述井筒(5)的外侧壁与钻井基础的内侧壁紧密贴合，所述井筒(5)的内侧壁与钻柱(4)的外侧壁之间设有可暂存浆料的环腔；
所述井筒(5)开口一端高出钻井口所在平面，所述井筒(5)超出井口的侧壁设有可向环腔中按需输送浆料的进料管，所述进料管远离井筒(5)的一端通过输送管与浆料补给组件连通。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一种自动灌浆系统，其特征在于，所述井筒(5)超出井口的侧壁设有可将环腔中多余浆料导出的溢流管，所述溢流管与钻井口所在平面的距离大于进料管与钻井口所在平面的距离，所述溢流管远离井筒(5)的一端设有容纳溢流出环腔的浆料的溢流罐(1)。
[0003] 3.根据权利要求1所述的一种自动灌浆系统，其特征在于，所述浆料补给组件包括设置在井筒(5)侧方的储浆罐(9)，所述储浆罐(9)的底部或侧壁下部设有出浆口，所述出浆口与输送管连通。
[0004] 4.根据权利要求3所述的一种自动灌浆系统，其特征在于，所述输送管上设有灌注泵(8)，所述灌注泵(8)的输入端与出浆口连通，所述灌注泵(8)的输出端与进料管连通。
[0005] 5.根据权利要求1所述的一种自动灌浆系统，其特征在于，所述钻柱(4)的顶端设有起吊环，所述起吊环与液力起重机械(10)的功能端适配。
[0006] 6.一种灌浆监测系统，其特征在于，用于监测权利要求1～5任意一项所述的自动灌浆系统，包括对浆料转移过程进行检测监控的探测组件；
所述探测组件包括设置在输送管上、用于监测进入环腔中浆料体积的流量传感器(7)；
和/或，当所述自动灌浆系统包括液力起重机械(10)时，所述探测组件包括设置在液力起重机械(10)中的液压传感器(6)。
[0007] 7.根据权利要求6所述的一种灌浆监测系统，其特征在于，当所述自动灌浆系统包括溢流罐(1)时，所述探测组件包括设置在溢流罐(1)上方、用于监测溢流罐(1)中浆料体积的液位传感器(2)。
[0008] 8.根据权利要求6或7所述的一种灌浆监测系统，其特征在于，当所述自动灌浆系统包括溢流管时，所述探测组件包括设置在溢流管上、用于监测溢流情况的溢流传感器(3)。
[0009] 9.根据权利要求6所述的一种灌浆监测系统，其特征在于，还包括声报警器和/或光报警器，所述声和/或光报警器在探测组件反馈异常时发出报警。
[0010] 10.一种灌浆监测一体化装置，其特征在于，包括自动灌浆系统和灌浆监测系统；
所述自动灌浆系统包括设置在钻井中的钻柱(4)，所述钻柱(4)的外围同心套设井筒(5)，所述井筒(5)的外侧壁与钻井基础的内侧壁紧密贴合，所述井筒(5)的内侧壁与钻柱(4)的外侧壁之间设有可暂存浆料的环腔；
所述井筒(5)开口一端高出钻井口所在平面，所述井筒(5)超出井口的侧壁设有可向环腔中按需输送浆料的进料管，所述进料管远离井筒(5)的一端通过输送管与浆料补给组件连通，所述输送管上设有用于监测进入环腔中浆料体积的流量传感器(7)
和/或，当所述自动灌浆系统包括液力起重机械(10)时，所述灌浆监测系统还包括设置在液力起重机械(10)中的液压传感器(6)。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120853702.XU|CN214333897U|2021-04-23|2021-04-23|自动灌浆系统、灌浆监测系统及灌浆监测一体化装置|CN202120853702.XU| CN214333897U|2021-04-23|2021-04-23|自动灌浆系统、灌浆监测系统及灌浆监测一体化装置|