气体钻井入井气体用氮气纯度监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及在油气田工程中利用气体作为循环介质钻井时的氮气纯度监测仪装置。
【背景技术】
[0002]川渝地区油气田的特殊地质构造，使得常规泥浆钻井过程出现钻井漏失、开采风险大、低压油气藏不易发现、严重影响碎肩岩地层产能等问题。这使得气体钻井在这一地区得到广泛的应用。以气体作为介质，一方面能大幅提高钻井机械速度，另一方面作为循环介质的气体密度低，对井眼形成的压力较低，在钻井过程中不存在钻井液的漏失，故近年来，气体钻井应用越来越广范，氮气钻井是气体钻井技术的其中一种，氮气钻井可以有效地保护储层，但氮气钻井通常会钻遇气层，若入井氮气纯度不够而含氧量过高，易造成井下燃爆，故对入井氮气纯度进行实时监测是必要的。
[0003]目前，入井氮气纯度监测主要靠单台膜制氮装置上的氧气分析仪以及返出流体中氧含量的监测来实现，如公开号为CN101029564，公开日为2007年9月5日的中国专利文献公开了一种在油气开采行业中用于气体钻井的井下状态的监测、分析和判断，以保证钻井的安全和高效的气体钻井井下状态的连续监测方法。它的技术方案是:监测系统在排砂管线的取样口对井眼环空返出的气体进行分流取样；样品气体通过降尘除水装置处理后，通过取样管线流经气体流计量及其监视摄像系统后进入成分分析仪，最后由成分分析仪上的排气口排出；样品气体经过成分分析仪的各种传感器将对其它气体浓度的原始数据进行采集，并发射至数据接收模块，并通过屏蔽电线传输到安装有配套监测软件的计算机上。该方法能对气体钻井的井下状态进行自动监测、分析和判断，可满足油气开采领域气体钻井的需要，保证气体钻井的安全和高效。
[0004]而对于多台膜制氮共用时混合增压后入井前的氮气纯度还不能有效的监测，同时采用如CN101029564专利文献为代表的现有方案对返出流体的监测属事后监测，不能及时发现。
【发明内容】
[0005]本实用新型旨在针对上述现有技术所存在的氮气作为循环介质钻井时无法及时、有效地监测入井氮气的纯度技术问题，提供一种气体钻井入井气体用氮气纯度监测装置。
[0006]本实用新型是通过采用下述技术方案实现的:
[0007]一种气体钻井入井气体用氮气纯度监测装置，其特征在于:包括主仪表箱、数据处理器、无线传输模块、连接无线接收模块且装有人机接口程序的工业计算机，所述主仪表箱内设置有箱内气路，主仪表箱外设置有箱外气路，所述箱外气路由耐压软管连接，耐压软管一端用于与增压机出口连接，耐压软管另一端与箱内气路连接，耐压软管上依次连接有高压阀门一、三通一、减压阀一和高压阀门二，三通一上还连接有压力传感器一，压力传感器一采集的压力数据输出至所述数据处理器；所述箱内气路由不锈钢管连接，不锈钢管的一端与耐压软管连接，不锈钢管的另一端设置排气口，所述不锈钢管上一次连接有压力控制器、电磁阀、减压阀二、三通二、氧气传感器和温湿度传感器，所述耐压软管另一端与箱内气路上的压力传感器连接，所述三通二上还练接有压力传感器二，压力传感器二采集的压力数据输出至所述数据处理器，氧气传感器采集的氧气含量数据传输至所述数据处理器，温湿度传感器采集的温湿度数据传输至所述数据处理器，所述数据处理器通过无线传输模块将处理后的压力数据、氧气含量数据和温湿度数据传输至连接无线接收模块且装有人机接口程序的工业计算机，所述工业计算机通过压力数据控制电磁阀的开闭。
[0008]所述数据处理器和箱内气路均设置在主仪表箱中。
[0009]所述数据处理器为CPU。
[0010]与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果如下:
[0011]本实用新型通过两只减压阀实现二级减压，将高压气体转化为低压气体后，通过氧气传感器对入井气体中所含有的氧气值进行监测，进而计算出氮气值，并且通过电磁阀保证整个气路的安全。同时，通过数据处理器将所有数据进行采集后，利用无线传输模块发送到连接无线接收模块且装有人机接口程序的工业计算机内进行数据处理。采用本实用新型能够有效、及时地监测入井氮气纯度。
【附图说明】
[0012]下面将结合说明书附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步的详细说明，其中:
[0013]图1为本实用新型的结构原理示意图。
[0014]图中标记:
[0015]1、主仪表箱，2、数据处理器，3、无线传输模块，4、连接无线接收模块且装有人机接口程序的工业计算机，5、高压阀门一，6、三通一，7、减压阀一，8、耐压软管，9、高压阀门二，10、压力控制器，11、电磁阀，12、减压阀二，13、三通二、14、氧气传感器，15、温湿度传感器，16、排气口，17、压力传感器一，18、压力传感器二，19、进气口。
【具体实施方式】
[0016]本实用新型是公开了一种气体钻井入井气体用氮气纯度监测装置，由主仪表箱1、数据处理器2、无线传输模块3、连接无线接收模块且装有人机接口程序的工业计算机4等组成。本实用新型气路依次为高压阀门一 5、三通一 6、减压阀一 7、耐压软管8、高压阀门二9、压力控制器10、电磁阀11、减压阀二 12、三通二 13、氧气传感器14、温湿度传感器15。同时，三通(6、13)上连有压力传感器(17、18)便于监测气路中的压力。箱体内部的气路采用高强度、耐腐蚀不锈钢材料加工成气路，各种检测原件以螺纹形式硬链接在气路上，防止运输中路途颠簸发生故障，保证检测气体的准确性，而箱体外部的气路由耐压软管连接，使用时将其连接至进风口，未使用时可卸下。整套装置采用系统采用AC220V对系统电源进行充电。
[0017]其工作原理为在增压机出来的高压气体供气管线上引出一个气体管线接高压阀门5，供入的氮气通过耐压软管8进入气路中，通过两只减压阀(7、12)对高压气体进行二级减压，保证氧气传感器14、温湿度传感器15在低压环境下进行监测，进而监测出氮气值，而后将监测到的数据传输至数据处理器2，处理数据后，通过无线传输模块3传输至连接无线接收模块且装有人机接口程序的工业计算机4。同时配套压力传感器(17、18)实时监测气路中的压力值，并且传输至数据处理器2中，若气路中的压力超过2MPa，气路中的电磁阀会自动切断，保证现场安全。本实用新型工业计算机中的软件是在Windows环境下的使用软件，为常规数据处理软件，处理所有数据并保存，通过实时检测及时发现问题。采用本实用新型能在及时、准确、有效地监测在气体钻井过程中入井氮气的纯度的问题，防止井下燃爆情况的发生，更好保证了气体钻井的安全。
【主权项】
1.一种气体钻井入井气体用氮气纯度监测装置，其特征在于:包括主仪表箱(1)、数据处理器(2)、无线传输模块(3)、连接无线接收模块且装有人机接口程序的工业计算机(4)，所述主仪表箱(I)内设置有箱内气路，主仪表箱(I)外设置有箱外气路，所述箱外气路由耐压软管(8)连接，耐压软管(8)—端用于与增压机出口连接，耐压软管(8)另一端与箱内气路连接，耐压软管(8)上依次连接有高压阀门一(5)、三通一(6)、减压阀一(7)和高压阀门二(9)，三通一(6)上还连接有压力传感器一(17)，压力传感器一(17)采集的压力数据输出至所述数据处理器(2);所述箱内气路由不锈钢管连接，不锈钢管的一端与耐压软管(8)连接，不锈钢管的另一端设置排气口( 16)，所述不锈钢管上一次连接有压力控制器(10)、电磁阀(11)、减压阀二(12)、三通二(13)、氧气传感器(14)和温湿度传感器(15)，所述耐压软管(8)另一端与箱内气路上的压力传感器连接，所述三通二(13)上还练接有压力传感器二(18)，压力传感器二( 18)采集的压力数据输出至所述数据处理器(2)，氧气传感器(14)采集的氧气含量数据传输至所述数据处理器(2)，温湿度传感器(15)采集的温湿度数据传输至所述数据处理器(2 )，所述数据处理器(2 )通过无线传输模块(3 )将处理后的压力数据、氧气含量数据和温湿度数据传输至连接无线接收模块且装有人机接口程序的工业计算机(4)，所述工业计算机(4)通过压力数据控制电磁阀(11)的开闭。
2.根据权利要求1所述的气体钻井入井气体用氮气纯度监测装置，其特征在于:所述数据处理器(2)和箱内气路均设置在主仪表箱(I)中。
3.根据权利要求1所述的气体钻井入井气体用氮气纯度监测装置，其特征在于:所述数据处理器(2)为CPU。
【专利摘要】本实用新型公开了一种气体钻井入井气体用氮气纯度监测装置，涉及在氮气钻井过程中监测入井气体中氮气纯度的装置，主要由主仪表箱、数据处理器、无线传输模块及连接无线接收模块且装有人机接口程序的工业计算机组成。本实用新型通过两只减压阀实现二级减压，将高压气体转化为低压气体后，通过氧气传感器对入井气体中所含有的氧气值进行监测，进而计算出氮气值，并且通过电磁阀保证整个气路的安全。同时，通过数据处理器将所有数据进行采集后，利用无线传输模块发送到连接无线接收模块且装有人机接口程序的工业计算机内进行数据处理。采用本实用新型能够有效、及时地监测入井氮气纯度。
【IPC分类】E21B49-08, E21B47-00
【公开号】CN204571966
【申请号】CN201520167124
【发明人】先羿, 周长虹, 邓虎, 罗群, 董仕明, 邓柯, 廖兵, 李宬晓
【申请人】中国石油集团川庆钻探工程有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年3月24日