專利名稱：井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在油氣田鉆井過程中發(fā)生井涌、井噴時的壓力監(jiān)測與聲波信號發(fā)生技術(shù)。
背景技術(shù)：
在石油勘探和油田開發(fā)的各項任務中，鉆井起著十分重要的作用，諸如尋找和證實含油氣構(gòu)造，獲得工業(yè)油流，探明已證實的含油氣構(gòu)造的含油氣面積和儲量，取得有關(guān)油田的地質(zhì)資料和開發(fā)數(shù)據(jù)，最后將原油從地下取到地面上來等等，無一不是通過鉆井來完成的，鉆井是勘探與開采石油及天然氣資源的一個重要環(huán)節(jié)，是勘探和開發(fā)石油的重要手段。在鉆井過程中，當鉆遇油氣層時，如果井底壓力低于地層壓力，地層流體就會進入井眼，大量地層流體進入井眼后，就有可能產(chǎn)生井涌，井噴，甚至著火等，釀成重大事故。因此，在鉆井過程中，采取有效措施進行油氣井壓力控制是鉆井安全的一個極其重要的環(huán)節(jié)。 但是，由于高壓油氣層的壓力很難準確預測，尤其是在新的區(qū)塊打探井時更是如此，因此鉆井過程中地層高壓油氣進入井眼的事情時有發(fā)生。以下三種情況下皆有可能發(fā)生井涌井噴事故鉆進過程中、起下鉆桿過程、空井狀態(tài)?？站疇顟B(tài)發(fā)生井噴幾率很低，起下鉆過程若能控制好起下鉆速度，防止過大的抽吸力，是可以有效減少井涌井噴事故發(fā)生幾率的，而鉆進過程中因無法準確預測高壓油氣層壓力，發(fā)生井涌井噴的概率最大。當發(fā)現(xiàn)井涌、井噴征兆時，快速高效的進行關(guān)井和壓井作業(yè)是有效減少井噴事故的重要保證。然而傳統(tǒng)的通過井口觀測溢流來對井涌進行判斷存在準確度不好把握、且判斷嚴重滯后等缺點，即當?shù)孛姘l(fā)現(xiàn)溢流時候，已經(jīng)有大量的地層液體侵入井內(nèi)，而導致后續(xù)的壓井作業(yè)困難。而采用PWD系統(tǒng)(Pressure While Drilling壓力隨鉆監(jiān)測系統(tǒng))可以實時監(jiān)測環(huán)空壓力，并能將壓力信號上傳給地面，但是該系統(tǒng)價格昂貴，要實現(xiàn)普及推廣比較困難，而且是采用的泥漿脈沖方式進行數(shù)據(jù)傳輸，信號傳輸速度慢，容易產(chǎn)生錯碼，也存在一定程度的信號傳輸延遲，尤其當?shù)貙痈邏毫黧w(尤其是氣體)已經(jīng)開始侵入井內(nèi)之后會影響這個信號的傳輸通道，導致誤碼率升高甚至無法進行信號傳輸。因此很有必要研發(fā)一種隨鉆柱下入井內(nèi)，對井內(nèi)環(huán)空壓力進行實時監(jiān)測，當發(fā)現(xiàn)環(huán)空壓力變化時能對其進行判斷， 若判斷為地層高壓流體侵入，即可能發(fā)生井涌井噴征兆時，在最短的時間內(nèi)將井涌井噴信號以聲波的形式通過鉆桿傳遞到地面，這樣地面人員就能在第一時間內(nèi)對井涌、井噴做出反應。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對上述存在的問題，提供一種壓力檢測速度快，信號傳播速度快，信號干擾幾率小，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可靠性高，成本低廉的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置及其該裝置控制方法，通過該裝置，能夠隨鉆柱下入井內(nèi)，且能對井內(nèi)環(huán)空壓力進行實時監(jiān)測，當發(fā)現(xiàn)環(huán)空壓力變化時能對其進行判斷，當判斷可能發(fā)生井涌
4井噴征兆時，能夠迅速地將井涌井噴信號以聲波的形式通過鉆桿傳遞到地面，保證地面工作人員能及時對井涌、井噴做出反應。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，包括上接頭、殼體和下接頭，所述上接頭固定連接于殼體的上端，下接頭固定連接于殼體的下端，所述殼體內(nèi)設置有支架，所述支架的兩端與殼體的內(nèi)壁密封連接，且在支架與殼體之間形成密封腔，在該密封腔內(nèi)設置有壓力監(jiān)測裝置和電池組，所述支架上設置有聲波發(fā)生裝置，所述壓力監(jiān)測裝置連接到聲波發(fā)生裝置上，所述壓力監(jiān)測裝置與聲波發(fā)生裝置均與電池組連通。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，在井下的裝置必須要承受高壓，但是壓力監(jiān)測裝置與電池組不能夠承受住如此大的壓力，因此需要將壓力監(jiān)測裝置與電池組置于密閉的空間內(nèi)，本發(fā)明將支架的上下兩端分別與殼體的內(nèi)壁密封連接，使得支架與殼體之間形成一個密閉的空腔，且將壓力監(jiān)測裝置與電池組置于該空腔內(nèi)，避免外界高壓流體的侵入，使其能夠承受住井下的高壓，而正常的工作，所述壓力監(jiān)測裝置與聲波發(fā)生裝置均與電池組連通，電池組為壓力監(jiān)測裝置與聲波發(fā)生裝置提供電源，供其正常運行，在支架上設置有聲波發(fā)生裝置， 該聲波發(fā)生裝置與壓力監(jiān)測裝置連接，使得壓力檢測裝置檢測到異常壓力值時，通過控制聲波發(fā)生裝置發(fā)出聲波信號，從而便于地面上的工作人員接受該聲波信號，進行防噴處理。 本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，壓力檢測速度快，由于采用聲波傳輸， 其信號傳播速度快，且信號在井內(nèi)所受干擾幾率小，且該裝置的結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可靠性高，成本低廉。本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，所述壓力監(jiān)測裝置包括壓力傳感器和控制芯片，所述壓力傳感器安裝于殼體的下部，且連接到控制芯片上，所述控制芯片與聲波發(fā)生裝置連接，所述壓力傳感器和控制芯片均與電池組連通。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，壓力傳感器用于檢測和監(jiān)控井下的壓力值，可以安裝多個壓力傳感器，便于多點檢測井下壓力值，使得所檢測到壓力值數(shù)據(jù)更加的充分，更利于控制芯片的分析，傳感器連接到控制芯片上，該控制芯片能夠?qū)鞲衅魉邮盏膲毫χ禂?shù)據(jù)進行分析比對，從而便于精確地判斷是否為異常的壓力值，且反應速度快。當控制芯片判斷出會發(fā)生險情時，能夠迅速地控制與之相連接的聲波發(fā)生裝置，發(fā)出聲波信號，便于地面上的工作人員根據(jù)險情作出相應的防噴處理，所述電池組能夠向壓力傳感器和控制芯片供電， 保證其正常的運轉(zhuǎn)。本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，所述控制芯片，將壓力傳感器所感應的壓力值進行判斷，若該壓力值為異常值，則控制聲波發(fā)生裝置發(fā)出聲波信號；否則，不作處理。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，該控制芯片能夠?qū)碌膲毫χ颠M行判斷，當發(fā)生井噴或者井涌的傾向時，能夠即時通過聲波發(fā)生裝置發(fā)出聲波信號，通過聲波能夠?qū)⒕碌碾U情迅速地傳輸?shù)降孛嫔希暡ㄔ阢@柱內(nèi)傳播，其速度很快，且所受干擾較小，使得能夠在較短的時間內(nèi)將信號傳輸?shù)牡降孛嫔希以撗b置通過單向的信號傳輸進行報警，所述的監(jiān)測時間極短，當發(fā)現(xiàn)險情時能夠即時的發(fā)出信號報警，使得地面的工作人員有足夠的時間采取措施，預防井噴或者井涌，避免險情的發(fā)生，保證了鉆井的安全。本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，所述聲波發(fā)生裝置為設置于支架內(nèi)的雷管，所述支架的上部設置有多個孔，所述雷管設置于孔內(nèi)，每個孔的下方設置有兩個針腳孔，每個針腳孔內(nèi)均設置有針腳，且針腳孔采用陶瓷燒結(jié)密封，雷管的引線通過針腳連接到控制芯片上。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用雷管爆炸來發(fā)出聲波信號，由于雷管的爆炸存在非常大的危險，需要嚴格地控制雷管的安裝位置，雷管的火藥份量，以及雷管周圍的密封性能，雷管的引燃等，因此本發(fā)明中，將雷管設置于支架上的孔內(nèi)，由于該孔為多個，因此可以在支架上設置多個雷管，且在每個孔的下方設置有針腳孔，雷管的引線通過針腳連接到控制芯片上，便于控制芯片控制雷管的爆炸，控制芯片與電池組等不能承受高壓，需要在密閉的空間內(nèi)，因此將針腳孔采用陶瓷燒結(jié)密封，使得既能夠?qū)γ荛]空腔進行有效的密封又能將雷管的引線連接到控制芯片上。本發(fā)明突破了本技術(shù)領(lǐng)域人員的思想局限，將雷管爆炸產(chǎn)生聲波信號，巧妙地運用到了井下防噴系統(tǒng)的信號傳輸上，具有開創(chuàng)性的意義，對于井下信號傳輸領(lǐng)域具有指導作用。本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，通過雷管爆炸產(chǎn)生聲波信號，信號的產(chǎn)生時間短，單向傳輸信號，能夠即時地將井下的險情傳輸?shù)降孛嫔希阌诠ぷ魅藛T采取措施進行處理。本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，所述雷管的上端設置有密封樹脂，并通過密封樹脂密封。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，雷管被安放在一個相對密閉的空間，不會受到外界高壓的影響，同時樹脂密封又是一種軟密封，在雷管爆炸時，樹脂會破碎掉，從而將雷管爆炸時產(chǎn)生的高壓氣流釋放出去，避免了因為爆炸而使整個裝置產(chǎn)生結(jié)構(gòu)性損傷。本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，所述支架的上端設置有篩盤，所述篩盤與支架固定連接，且所述篩盤的上端被彈性擋圈限制。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，篩盤可以阻止雷管爆炸后產(chǎn)生的大直徑碎片進入到鉆桿內(nèi)部而避免堵塞鉆頭水眼，同時它也為雷管爆炸后提供一個釋放能量的通道。為了防止雷管爆炸后導致篩盤螺紋松動，采用彈性擋圈卡于上接頭的內(nèi)壁上，將篩盤限制住，避免篩盤松動。本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，所述支架的下端卡在殼體下部的環(huán)形槽內(nèi)，所述支架的上端被彈簧擋圈卡住。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，使得支架與殼體之間的連接牢固，且形成的密封空腔能夠有效地避免外界的高壓流體侵入，而彈性擋圈是防止支架松動的二次保險，能保證其壽命長久。本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，所述支架在密封腔內(nèi)設置有上環(huán)形安裝槽和下環(huán)形安裝槽，所述電池組安裝于上環(huán)形安裝槽內(nèi)，所述控制芯片安裝于下環(huán)形安裝槽內(nèi)，所述電池組和控制芯片同支架之間通過減震彈簧連接。由于采用了上述結(jié)構(gòu)，在鉆進的過程中，鉆桿會受到震動，而在雷管爆炸時，也會產(chǎn)生強烈的震動，因此在電池組和控制芯片與支架之間通過減震彈簧連接，使其具有緩沖減震的功能，能夠有效的減緩因鉆柱震動以及雷管爆炸時產(chǎn)生的強烈震動，從而保證電池組和控制芯片的使用壽命。本發(fā)明的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置的操作方法，壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置裝到鉆柱上，且隨鉆下井，當壓力傳感器檢測到井下壓力值變化時，將該壓力值發(fā)送至控制芯片，
6控制芯片將該壓力值與設定程序進行對比分析
1)壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，在隨鉆柱一起下鉆的過程中檢測到的壓力值變化，若該壓力值的增長速率與下鉆的速度及泥漿的比重存在幾何關(guān)系，則控制芯片不作處理；反之， 則進行步驟5)的操作；
2)在鉆進過程中，若壓力傳感器所檢測的壓力值是逐漸增大的，且其增大的速率與機械鉆速成線性關(guān)系，則控制芯片不作處理；反之，則進行步驟5)的操作；
3)在鉆進過程中，當需要進行劃眼操作時候，壓力傳感器所檢測的壓力值為時而逐漸增大，時而逐漸減小，則控制芯片不作處理；反之，則進行步驟5)的操作；
4)當遇到井漏時候，壓力傳感器所檢測的壓力值是逐漸減小的，則控制芯片不作處理； 反之，則進行步驟5)的操作；
5).若檢測到的壓力值變化均不屬于上述的情況，或者遇到井噴時，壓力傳感器所檢測的壓力值是逐漸增大的，且其壓力值增大的幅度和速率同上述情況的壓力值變化不一致， 則控制芯片控制任一雷管爆炸發(fā)出聲波信號。由于采用了上述方法，能夠有效地對井下的多種情況下的壓力值，進行采集與分析判斷，其壓力檢測速度快，信號傳播速度快，能夠即時將井下的險情從地面上反映出來， 為后續(xù)的操作提供了時間上的保證，為鉆進提供了安全的保障。本發(fā)明的方法，無需人工操作即能夠?qū)崿F(xiàn)對井下壓力值的判斷，智能化程度高，可靠性高。本發(fā)明的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置的操作方法，步驟5)中，當控制芯片控制任一雷管爆炸發(fā)出聲波信號后，間隔一定時間(如0.01秒)再次控制另一根雷管爆炸發(fā)出聲波信號，這樣間隔一定時間的兩次信號上傳，能夠最大程度的降低地面信號接收設備誤操作的可能性，從而提高整個信號傳輸系統(tǒng)的可靠性。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是
1.本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，較傳統(tǒng)的通過監(jiān)測井口返出液面判斷井底井涌溢流更快更準確；較PWD系統(tǒng)監(jiān)測環(huán)空壓力更廉價，且信號的傳播更穩(wěn)定、 更快捷；
2.本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便， 采用的是單向通信，信號的發(fā)送與接收均為單一部件，而且信號簡單，被其他信號干擾的幾率降低，可靠性高；
3.本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，突破了本技術(shù)領(lǐng)域人員的思想局限，將雷管爆炸產(chǎn)生聲波信號，巧妙地運用到了井下防噴系統(tǒng)的信號傳輸上，具有開創(chuàng)性的意義，對于井下信號傳輸領(lǐng)域具有指導作用；
4.本發(fā)明的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置的操作方法，壓力檢測速度快，信號傳播速度快， 能夠即時將井下的險情以聲波信號上傳至地面，為后續(xù)的操作提供了時間上的保證，為鉆井提供了安全的保障；
5.本發(fā)明的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置的操作方法，無需人工操作即能夠?qū)崿F(xiàn)對井下壓力值的判斷，并自動發(fā)出聲波信號，智能化程度高，可靠性高。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中圖1是本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是圖1中的A-A剖視圖； 圖3是圖1中的B-B剖視圖； 圖4是圖1中的篩盤的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標記1-上接頭、2a_第一彈性擋圈、2b_第二彈性擋圈、3-篩盤、4-密封樹脂、5-雷管、6-支架、7-殼體、8-電池組、9-減震彈簧、10-控制芯片、11-壓力傳感器、12-密封圈、13-下接頭。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。如圖1至圖4所示，本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，包括上接頭1、殼體7和下接頭13，所述上接頭1固定連接于殼體7的上端，下接頭13固定連接于殼體7的下端，所述上接頭1與殼體7之間，所述下接頭13與殼體之間均通過API鉆桿接頭螺紋方式固定連接，當然也可以才用其它方式，例如螺紋與固定銷的方式連接，所述殼體7 內(nèi)設置有支架6，所述支架6的下端卡在殼體7下部的環(huán)形槽內(nèi)，所述支架6的上端被彈簧擋圈卡住，并用密封件密封，使得支架6的兩端與殼體7的內(nèi)壁密封連接，在支架6上方的殼體7內(nèi)壁上卡接有第一彈性擋圈2a，所述支架6的上端被第一彈性擋圈加限制住，且在支架6與殼體7之間形成密封腔，在該密封腔內(nèi)設置有壓力監(jiān)測裝置和電池組8，該密封腔是為了保護壓力監(jiān)測裝置和電池組8，避免其受到井下的高壓環(huán)境的影響，且能保證其正常的運行，能夠有效地避免外界高壓流體的侵入。在所述支架6上設置有聲波發(fā)生裝置，所述聲波發(fā)生裝置為設置于支架6內(nèi)的雷管5，所述支架6的上部設置有多個孔，可以根據(jù)實際需要而設定，多個孔均布于支架6上部，本例采用12個孔，且該孔為圓形孔，可以根據(jù)實際的需要任意選擇孔的形狀，所述雷管5為12個，且設置于該圓形孔內(nèi)，在每個圓形孔的下部均設置有兩個針腳孔，因此共計M個針腳孔，該針腳孔主要用于連接雷管的引線，每個針腳孔內(nèi)均設置有針腳，且針腳孔采用陶瓷燒結(jié)密封，雷管5的引線通過針腳連接到控制芯片10上，所述壓力監(jiān)測裝置包括控制芯片10和至少一個壓力傳感器11，所述壓力傳感器 11安裝于殼體7的下部，且連接到控制芯片10上，所述控制芯片10與雷管5連接，所述支架6在密封腔內(nèi)設置有上環(huán)形安裝槽和下環(huán)形安裝槽，所述電池組8安裝于上環(huán)形安裝槽內(nèi)，所述控制芯片10安裝于下環(huán)形安裝槽內(nèi)，所述電池組8和控制芯片10同支架6之間通過減震彈簧9連接，所述雷管5、壓力傳感器11和控制芯片10均與電池組8連通，為該壓力檢測與信號發(fā)送提供電源。在所述雷管5的上端設置有密封樹脂4，并通過密封樹脂4與支架6進行密封，當雷管5爆炸時，密封樹脂4能夠被沖開，所述支架6的上端，即密封樹脂4 的上方設置有篩盤3，所述篩盤3與支架6固定連接，且所述篩盤3的上端被第二彈性擋圈 2b限制，避免篩盤3松動，所述控制芯片10，將壓力傳感器11所感應的壓力值進行判斷，若該壓力值為異常值，則控制聲波發(fā)生裝置發(fā)出聲波信號；否則，不作處理。本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，較傳統(tǒng)的通過觀看井口返出液面判斷井底井涌溢流更快更準確；較PWD系統(tǒng)監(jiān)測環(huán)空壓力更廉價，且信號的傳播更穩(wěn)定、更快捷；整套系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，采用的是單向通信，信號的發(fā)送與接收均為單一部件，而且信號簡單，被其他信號干擾的幾率降低，可靠性高；雷管爆炸時，會產(chǎn)生強烈的震動，且為了保證雷管爆炸時，僅僅產(chǎn)生所需的聲波，而不導致裝置結(jié)構(gòu)性的損傷，且同時為了避免雷管的爆炸影響到控制芯片、電池組等，又為了避免雷管與鉆井液接觸而失效，因此在雷管的上端設置有密封樹脂，并通過密封樹脂密封，保證了雷管的密閉性能，不受鉆井液的影響，當雷管爆炸時，能夠?qū)⒚芊鈽渲瑳_開，而不會影響到密閉空間內(nèi)的控制芯片和電池組，從而保證了使用的安全，因此本發(fā)明的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，突破了本技術(shù)領(lǐng)域人員的思想局限，將雷管爆炸產(chǎn)生聲波信號，巧妙地運用到了井下防噴系統(tǒng)的信號傳輸上，具有開創(chuàng)性的意義，對于井下信號傳輸領(lǐng)域具有指導作用。本發(fā)明的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置的操作方法，壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置在常壓時候不做任何的反應，只有當連接到鉆柱上時候才接通檢測系統(tǒng)，進行壓力的實時檢測，并與內(nèi)在的壓力檢測程序進行匹配；
壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置裝到鉆柱上，且隨鉆下井，當壓力傳感器11檢測到井下壓力值變化時，將該壓力值發(fā)送至控制芯片10，控制芯片10將該壓力值與設定程序進行對比分析
1)壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，在隨鉆柱一起下鉆的過程中檢測到的壓力值變化，若該壓力值的增長速率與下鉆的速度及泥漿的比重存在幾何關(guān)系，則控制芯片10不作處理；反之，則進行步驟5)的操作；
2)在鉆進過程中，若壓力傳感器11所檢測的壓力值是逐漸增大的，且其增大的速率與機械鉆速成線性關(guān)系，則控制芯片10不作處理；反之，則進行步驟5)的操作；
3)在鉆進過程中，當需要進行劃眼操作時候，壓力傳感器11所檢測的壓力值為時而逐漸增大，時而逐漸減小，則控制芯片10不作處理；反之，則進行步驟5)的操作；
4)當遇到井漏時候，壓力傳感器11所檢測的壓力值是逐漸減小的，則控制芯片10不作處理；反之，則進行步驟5)的操作；
5)若檢測到的壓力值變化均不屬于上述的情況，或者遇到井噴時，壓力傳感器11所檢測的壓力值是逐漸增大的，且其壓力值增大的幅度和速率同上述情況的壓力值變化不一致，則控制芯片10控制任一雷管5爆炸發(fā)出聲波信號，間隔一定時間再次控制一雷管5爆炸發(fā)出聲波信號。通過對兩次或者三次的雷管爆炸之間的間隙進行有效地控制，可以控制該時間在很小的范圍內(nèi)，如0.01秒或者更短的時間范圍內(nèi)，能夠有效地防止被周圍環(huán)境的干擾信號的影響，保證該信號的正確無誤的接受，為后續(xù)的防噴操作提供寶貴的時間。本發(fā)明的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置的操作方法，無需人工操作即能夠?qū)崿F(xiàn)對井下壓力值的判斷，并自動發(fā)出聲波信號，智能化程度高，可靠性高。本發(fā)明并不局限于前述的具體實施方式
。本發(fā)明擴展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
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權(quán)利要求
1.井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，其特征在于它包括上接頭(1)、殼體 (7)和下接頭(13)，所述上接頭(1)固定連接于殼體(7)的上端，下接頭(13)固定連接于殼體(7)的下端，所述殼體(7)內(nèi)設置有支架(6)，所述支架(6)的兩端與殼體(7)的內(nèi)壁密封連接，且在支架(6)與殼體(7)之間形成密封腔，在該密封腔內(nèi)設置有壓力監(jiān)測裝置和電池組(8)，所述支架(6)上設置有聲波發(fā)生裝置，所述壓力監(jiān)測裝置連接到聲波發(fā)生裝置上， 所述壓力監(jiān)測裝置與聲波發(fā)生裝置均與電池組(8)連通。
2.如權(quán)利要求1所述的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，其特征在于所述壓力監(jiān)測裝置包括控制芯片(10)和至少一個壓力傳感器(11)，所述壓力傳感器(11)安裝于殼體(7)的下部，且連接到控制芯片(10)上，所述控制芯片(10)與聲波發(fā)生裝置連接，所述壓力傳感器(11)和控制芯片(10)均與電池組(8)連通。
3.如權(quán)利要求2所述的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，其特征在于所述控制芯片(10)，將壓力傳感器(11)所感應的壓力值進行判斷，若該壓力值為異常值，則控制聲波發(fā)生裝置發(fā)出聲波信號；否則，不作處理。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，其特征在于所述聲波發(fā)生裝置為設置于支架(6)內(nèi)的雷管(5)，所述支架(6)的上部設置有多個孔， 所述雷管(5)設置于孔內(nèi)，每個孔的下方設置有兩個針腳孔，每個針腳孔內(nèi)均設置有針腳， 且針腳孔采用陶瓷燒結(jié)密封，雷管(5)的引線通過針腳連接到控制芯片(10)上。
5.如權(quán)利要求4所述的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，其特征在于所述雷管(5 )的上端設置有密封樹脂(4 )，并通過密封樹脂(4 )密封。
6.如權(quán)利要求5所述的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，其特征在于所述支架(6)的上端設置有篩盤(3)，所述篩盤(3)與支架(6)固定連接，且所述篩盤(3)的上端被彈性擋圈限制。
7.如權(quán)利要求1或2或3或5或6所述的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置， 其特征在于所述支架(6)的下端卡在殼體(7)下部的環(huán)形槽內(nèi)，所述支架(6)的上端被彈簧擋圈卡住。
8.如權(quán)利要求2或3或5或6所述的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，其特征在于所述支架(6)在密封腔內(nèi)設置有上環(huán)形安裝槽和下環(huán)形安裝槽，所述電池組(8)安裝于上環(huán)形安裝槽內(nèi)，所述控制芯片(10)安裝于下環(huán)形安裝槽內(nèi)，所述電池組(8)和控制芯片(10)同支架(6)之間通過減震彈簧(9)連接。
9.一種權(quán)利要求1至8中任一項所述的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置的操作方法，其特征在于壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置裝到鉆柱上，且隨鉆下井，當壓力傳感器(11)檢測到井下壓力值變化時，將該壓力值發(fā)送至控制芯片(10)，控制芯片(10)將該壓力值與設定程序進行對比分析1)壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，在隨鉆柱一起下鉆的過程中檢測到的壓力值變化，若該壓力值的增長速率與下鉆的速度及泥漿的比重存在幾何關(guān)系，則控制芯片(10)不作處理； 反之，則進行步驟5)的操作；2)在鉆進過程中，若壓力傳感器(11)所檢測的壓力值是逐漸增大的，且其增大的速率與機械鉆速成線性關(guān)系，則控制芯片(10)不作處理；反之，則進行步驟5)的操作；3)在鉆進過程中，當需要進行劃眼操作時候，壓力傳感器(11)所檢測的壓力值為時而逐漸增大，時而逐漸減小，則控制芯片(10)不作處理；反之，則進行步驟5)的操作；4)當遇到井漏時候，壓力傳感器(11)所檢測的壓力值是逐漸減小的，則控制芯片(10) 不作處理；反之，則進行步驟5)的操作；5).若檢測到的壓力值變化均不屬于上述的情況，或者遇到井噴時，壓力傳感器(11) 所檢測的壓力值是逐漸增大的，且其壓力值增大的幅度和速率同上述情況的壓力值變化不一致，則控制芯片(10 )控制任一雷管(5 )爆炸發(fā)出聲波信號。
10.如權(quán)利要求9所述的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置的操作方法，其特征在于步驟5) 中，當控制芯片(10)控制雷管(5)爆炸發(fā)出聲波信號后，間隔一定時間再次控制一雷管(5) 爆炸發(fā)出聲波信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，屬于油氣田鉆井過程中的壓力監(jiān)測與聲波信號傳輸技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的井下防噴系統(tǒng)的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，包括上接頭、殼體和下接頭，上接頭固定連接于殼體的上端，下接頭固定連接于殼體的下端，殼體內(nèi)設置有支架，所述支架的兩端與殼體的內(nèi)壁密封連接，在支架與殼體之間形成密封腔，在該密封腔內(nèi)設置有壓力監(jiān)測裝置和電池組，支架上設置有聲波發(fā)生裝置，所述壓力監(jiān)測裝置連接到聲波發(fā)生裝置上，壓力監(jiān)測裝置與聲波發(fā)生裝置均與電池組連通。本發(fā)明的壓力監(jiān)測與聲波發(fā)生裝置，壓力檢測速度快，信號傳播速度快，信號干擾幾率小，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，可靠性高，成本低廉。
文檔編號E21B47/14GK102226393SQ201110138678
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者劉清友, 黎偉 申請人:西南石油大學