[发明专利]高压密闭过滤器堵塞自动检测报警方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压密闭过滤器堵塞自动检测报警方法及其装置，属于油气钻井工程技术领域。

背景技术

随着勘探开发活动向深水和深部复杂地层的日益增多，钻井工程使用的地面节流管汇的应用日益广泛。因憋压调节范围有限，所以就要求流经节流阀的泥浆中的岩屑颗粒不宜过大，以避免堵塞节流阀导致其失效而发生钻井事故。为保护节流阀不被堵塞，往往在节流阀安装位置之前，使用高压密闭过滤器过滤掉钻井液中携带的较大颗粒的岩屑。

但是高压密闭过滤器收集过滤岩屑的能力是有限的，当过滤物过多造成其严重堵塞时，必须及时检修，以免因高压密闭过滤器堵塞过度引起憋压过大而损坏，使节流管汇中的其他阀门也受损。

有些过滤器上安装压力检测仪，但那仅仅是指示过滤器内部的压力，即对于常压下的流体，有时通过观察过滤器内部压力的波动得知其是否堵塞。但对于高压密闭过滤器来说，流经其内部的本身就是有压力波动的高压流体，所以不能由这种方式判断其严重堵塞的程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高压密闭过滤器堵塞自动检测报警方法及其装置，其能对高压密闭过滤器的堵塞进行自动检测和报警，保证地面节流管汇或其他高压油气输送管线的作业安全。

一.高压密闭过滤器堵塞自动检测报警装置的具体内容如下：

高压密闭过滤器内设有过滤网。在高压密闭过滤器入口通路设有入口压力检测仪和入口质量流量计，在高压密闭过滤器出口通路设有出口压力检测仪。入口压力检测仪、入口质量流量计和出口压力检测仪均通过信号线连接核心控制器，核心控制器与声光报警器和计算机连接。

二.高压密闭过滤器堵塞自动检测报警方法如下：

(1)将入口压力检测仪和入口质量流量计安装于高压密闭过滤器的入口通路，将出口压力检测仪安装于高压密闭过滤器的出口通路。将入口压力检测仪、入口质量流量计和出口压力检测仪分别接入核心控制器的对应信号输入端口，将声光报警器和计算机与核心控制器连接。

(2)在核心控制器上选择使用“实验经验设定堵塞报警阈值模式”或“达西公式计算堵塞报警阈值模式”。

(3)如使用实验经验设定堵塞报警阈值模式，则在核心控制器上输入由入口流体密度区间、入口流体速度区间和堵塞报警阈值组成的实验经验关系表格中的相应数据。

(3′)如使用达西公式计算堵塞报警阈值模式，则在核心控制器上输入常量K值、λ值、值。

(4)核心控制器根据所选择的堵塞报警阈值计算模式F，结合入口质量流量计测得的入口流体密度ρ和入口流体速度V(入口流体速度V是由入口质量流量计直接测得的入口流体质量流量M和入口流体密度ρ，以及在核心控制器中输入的常量入口通路截面积S，由核心控制器通过V＝M/(ρ*S)计算得到，为全文表述简洁清晰起见，以下统称入口质量流量计测得的入口流体速度V)，自动计算得出堵塞报警阈值Pd＝F(ρ，V)。同时根据入口压力检测仪测得的入口压力Pi和出口压力检测仪测得的出口压力Po的实时数据，自动计算得出压差Pdi＝Po Pi。如果Pdi大于Pd，则激发声光报警器鸣声报警。核心计算器会向计算机传输报警信号、入口流体密度、入口流体速度、入口压力和出口压力数据等。

本发明的设计原理如下：

一般来说，过滤器的入口通路口径、出口通路口径和垂直高度差为定值，而流经过滤器的流体密度ρ、流体流速V和过滤器的堵塞程度θ为变量，过滤器入口通路和出口通路的压差Pdi可以表示为因ρ、V、θ而变化的函数FF，即Pdi＝FF(ρ，V，θ)。

当高压密闭过滤器没有任何堵塞，即θ很小时，Pdi值记为Pd0。由于此时过滤器中的摩阻很小，所以Pd0值一般很小。

当高压密闭过滤器被严重堵塞，即θ很大时，过滤器内部流体通路截面积显著减小，这时的Pdi值记为Pd1。Pd1会远远大于Pd0，而且Pd1会随着过滤器堵塞程度θ的加剧而陡然增大。

所以可在某严重堵塞程度下，根据不同流体密度ρ值和流速V值，计算压差Pd i的堵塞报警阈值Pd，Pd＝F(ρ，V)。

F(ρ，V)可以通过两种堵塞报警阈值计算模式--实验经验设定模式或达西公式计算模式计算得到。