钻、修井作业自动灌浆控制装置.pdf

本实用新型涉及一种钻、修井作业自动灌浆控制装置，属于油田钻、修井设备的附件装置领域。它由电源适配器、游动系统、大钩悬重、液位检测、溢流检测、补浆监控、报警控制、处理终端及连接电缆构成。电源适配器、游动系统、大钩悬重、液位检测、溢流检测、补浆监控、报警控制、处理终端作为该控制装置的子单元挂接在连接电缆上。它是通过检测游车的运动状态与钩载、泥浆罐的液位高度、泥浆回流口的回流状态并通过分析计算，适时进行刹车控制、灌浆控制，发布井漏、井涌等报警。从而保障钻、修井作业安全。该控制装置改变了传统的灌浆方式，杜绝不适时灌浆的各种因素，减轻司钻、泥浆工的工作压力，使技术员、司钻、泥浆工有机地结合为一个整体。

1、  一种钻、修井作业自动灌浆控制装置，它由电源适配器(13)、游动系统(14)、大钩悬重(15)、液位检测(16)、溢流检测(17)、补浆监控(18)、报警控制(19)、处理终端(20)及连接电缆(21)构成，其特征在于：电源适配器(13)、游动系统(14)、大钩悬重(15)、液位检测(16)、溢流检测(17)、补浆监控(18)、报警控制(19)、处理终端(20)通过连接电缆(21)相连；连接电缆(21)为四芯电缆，电源适配器(13)使用其中的两芯与游动系统(14)、大钩悬重(15)、液位检测(16)、溢流检测(17)、补浆监控(18)、报警控制(19)及处理终端(20)相连接；游动系统(14)、大钩悬重(15)、液位检测(16)、溢流检测(17)、补浆监控(18)、报警控制(19)及处理终端(20)使用其中的另外两芯以CAN总线结构进行数据连接；处理终端(20)分为泥浆工终端、司钻终端和技术员终端；液位检测(16)根据泥浆罐(6)、泥浆罐(7)、泥浆罐(8)、泥浆罐(9)的数量进行配置。

2、  根据权利要求1所述的钻、修井作业自动灌浆控制装置，其特征在于：所述的游动系统(14)为独立智能子单元，游动系统(14)在绞车滚筒(3)上安装检测游车移动状态的旋转编码器，在绞车滚筒(3)的刹车系统上安装刹车控制单元，游动系统(14)通过连接电缆(21)的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。

3、  根据权利要求1所述的钻、修井作业自动灌浆控制装置，其特征在于：所述的大钩悬重(15)为独立智能子单元，大钩悬重(15)在死绳器(2)的死绳端安装检测游车钩载的压力传感器，大钩悬重(15)通过连接电缆(21)的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。

4、  根据权利要求1所述的钻、修井作业自动灌浆控制装置，其特征在于：所述的液位检测(16)为独立智能子单元，液位检测(16)在泥浆罐(6)、泥浆罐(7)、泥浆罐(8)、泥浆罐(9)上安装检测泥浆罐泥浆高度的液位传感器，液位检测(16)通过连接电缆(21)的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。

5、  根据权利要求1所述的钻、修井作业自动灌浆控制装置，其特征在于：所述的溢流检测(17)为独立智能子单元，溢流检测(17)在泥浆的回流口(4)安装检测泥浆回流状态的回流传感器，溢流检测(17)通过连接电缆(21)的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。

6、  根据权利要求1所述的钻、修井作业自动灌浆控制装置，其特征在于：所述的补浆监控(18)为独立智能子单元，补浆监控(18)在补浆电机(5)的控制电线上安装控制接口和断相检测传感器，补浆监控(18)通过连接电缆(21)的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。

7、  根据权利要求1所述的钻、修井作业自动灌浆控制装置，其特征在于：所述的处理终端(20)分为泥浆工终端、司钻终端和技术员终端，其中泥浆工终端安装在泥浆工房(10)，司钻终端安装在司钻房(1)，技术员终端安装在技术员房(11)，处理终端(20)通过连接电缆(21)的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。

钻、修井作业自动灌浆控制装置
技术领域：
本实用新型涉及一种钻、修井作业自动灌浆控制装置，属于油田钻、修井设备的附件装置领域。
背景技术：
在钻、修井作业中，由于司钻、泥浆工操作疲劳，或追求进尺而不严格执行操作规程，或为保障钻台清洁等诸多因素，从而导致不能适时灌浆。不适时灌浆将会导致井底失压，严重时将导致井漏井涌事故发生。在传统的机械拖动钻、修井机上，罐浆采用由司钻通过步话机或报警声通知泥浆工进行灌浆，或由泥浆工随时注意钻井过程，自己进行灌浆。但泥浆房离灌浆操作处相对遥远，所以即使司钻、泥浆工的工作十分完美，灌浆操作也极为不便；在现有的新技术中，均未能做到真正的自动灌浆，例如需要人工输入作业工况等。
发明内容：
本实用新型的目的在于：提供一种改变传统的灌浆方式，在钻、修井作业中能够实现自动灌浆，杜绝为追求进尺或保障钻台清洁，不适时灌浆的人为因素；同时减轻司钻、泥浆工的工作压力，进而保障钻、修井作业安全，提高工作效率，使技术员、司钻和泥浆工有机地结合为一个整体的钻、修井作业自动灌浆控制装置。
本实用新型是通过如下技术方案来实现上述目的的：
一种钻、修井作业自动灌浆控制装置，它由电源适配器、游动系统、大钩悬重、液位检测、溢流检测、补浆监控、报警控制、处理终端及连接电缆构成，其特征在于：电源适配器、游动系统、大钩悬重、液位检测、溢流检测、补浆监控、报警控制、处理终端通过连接电缆相连；连接电缆为四芯电缆，电源适配器使用其中的两芯与游动系统、大钩悬重、液位检测、溢流检测、补浆监控、报警控制及处理终端相连接；游动系统、大钩悬重、液位检测、溢流检测、补浆监控、报警控制及处理终端使用其中的另外两芯以CAN总线结构进行数据连接；处理终端分为泥浆工终端、司钻终端和技术员终端；液位检测根据泥浆罐的数量进行配置。
所述的游动系统为独立智能子单元，游动系统在绞车滚筒上安装检测游车移动状态的旋转编码器，在绞车滚筒的刹车系统上安装刹车控制单元，游动系统通过连接电缆的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。
所述的大钩悬重为独立智能子单元，大钩悬重在死绳器的死绳端安装检测游车钩载的压力传感器，大钩悬重通过连接电缆的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。
所述的液位检测为独立智能子单元，液位检测在泥浆罐上安装检测泥浆罐泥浆高度的液位传感器，液位检测通过连接电缆的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。
所述的溢流检测为独立智能子单元，溢流检测在泥浆的回流口安装检测泥浆回流状态的回流传感器，溢流检测通过连接电缆的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。
所述的补浆监控为独立智能子单元，补浆监控在补浆电机的控制电线上安装控制接口和断相检测传感器，补浆监控通过连接电缆的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。
所述的处理终端分为泥浆工终端、司钻终端和技术员终端，其中泥浆工终端安装在泥浆工房，司钻终端安装在司钻房，技术员终端安装在技术员房，处理终端通过连接电缆的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
1、通过安装本控制装置，使在钻、修井作业中实现自动灌浆，从而杜绝不适时灌浆的各种因素，保障钻、修井作业安全。
2、本控制装置提供的灌浆方式既能严格执行操作规程，又能保证钻台清洁，从而提高工作效率。
3、本控制装置实现自动灌浆，极大地减轻了司钻、泥浆工的工作压力，从而杜绝不适时灌浆的人为因素。
4、本控制装置使技术员、司钻和泥浆工有机地结合为一个整体，可直接发送命令、检查工作、数据共享；其实时记录又是管理的好帮手。
5、其任意对插的连接方式使本控制装置有更好的环境适用性、现场使用性。
附图说明：
图1为钻、修井作业机结构示意图；
图2为钻、修井作业自动灌浆控制装置方框图。
图中：1、司钻房，2、死绳器，3、绞车滚筒，4、回流口，5、补浆电机，6、泥浆罐，7、泥浆罐，8、泥浆罐，9、泥浆罐，10、泥浆工房，11、技术员房，12、二层平台，13、电源适配器，14、游动系统，15、大钩悬重，16、液位检测，17、溢流检测，18、补浆监控，19、报警控制，20、处理终端，21、连接电缆。
具体实施方式：
该钻、修井作业自动灌浆控制装置由电源适配器13、游动系统14、大钩悬重15、液位检测16、溢流检测17、补浆监控18、报警控制19、处理终端20及连接电缆21构成(参见图2)。
连接电缆21为四芯电缆。电源适配器13使用其中的两芯与游动系统14、大钩悬重15、液位检测16、溢流检测17、补浆监控18、报警控制19及处理终端20相连接，为该控制装置提供电源；游动系统14、大钩悬重15、液位检测16、溢流检测17、补浆监控18、报警控制19及处理终端20使用其中的另外两芯以CAN总线结构进行数据连接。
游动系统14为独立智能子单元。游动系统14在绞车滚筒3上安装旋转编码器，用于检测游车移动状态；在绞车滚筒3的刹车系统上安装刹车控制单元，用于控制刹车系统。游动系统14根据检测计算游车的运行方向、高度、速度；并根据高度、速度、钩载、绞车滚筒3的刹车系统的性能对游车进行刹车控制，从而防止游车上碰与下砸。游动系统14通过连接电缆21的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接，游动系统14的数据连接包括向其他单元发送各种检测、计算的结果、数据、状态，接收处理终端20的设置数据与控制命令，接收大钩悬重15发送的钩载数据。
大钩悬重15为独立智能子单元。大钩悬重15在死绳器2的死绳端的液压回路安装压力传感器，用于检测游车钩载。大钩悬重15通过连接电缆21的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接，大钩悬重15的数据连接包括向其他单元发送钩载数据，接收处理终端20的设置数据。
液位检测16为独立智能子单元。液位检测16在泥浆罐6、泥浆罐7、泥浆罐8、泥浆罐9上安装液位传感器，用于检测泥浆罐的泥浆高度。液位检测16通过连接电缆21的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接，液位检测16的数据连接包括向其他单元发送泥浆罐高度数据，接收处理终端20的设置数据。液位检测16根据泥浆罐数量进行配置。
溢流检测17为独立智能子单元。溢流检测17在泥浆回流口4安装回流传感器，用于检测泥浆回流状态。溢流检测17通过连接电缆21的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接，溢流检测17的数据连接包括向其他单元发送泥浆回流状态。
补浆监控18为独立智能子单元。补浆监控18在补浆电机5的控制电线上安装控制接口和断相检测传感器，用于控制补浆电机5和检测补浆电机5的状态。补浆监控18通过连接电缆21的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接，补浆监控18的数据连接包括向其他单元发送补浆控制状态和补浆电机5工作状态，接收处理终端20的控制命令及溢流检测17的泥浆回流状态。
报警控制19为独立智能子单元，可重复安装在任意位置，报警控制19通过连接电缆21的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。报警控制19用于接收并执行处理终端20的报警控制命令。
处理终端20分为泥浆工终端、司钻终端和技术员终端，其中泥浆工终端安装在泥浆工房10，司钻终端安装在司钻房1，技术员终端安装在技术员房11，处理终端20通过连接电缆21的两芯CAN连接线与控制装置进行数据连接。处理终端20为该控制装置的核心部分，由工控机和工业计算机组成，其作用为：第一为人机对话接口，用于接收技术员、司钻、泥浆工对该控制装置的初始化设置、安全参数设置、各种控制命令，显示各种设置参数、检测数据、工作与控制状态；其二用于对接收到的其他独立智能子单元发送来的检测数据、状态进行计算、分析、记录，并根据分析计算结果发布控制命令与各种报警。分析计算包括根据游车的运动状态及变化、游车的钩载及变化、泥浆罐6、泥浆罐7、泥浆罐8、泥浆罐9的泥浆高度、体积及变化，、泥浆的回流口4的回流状态及变化，并根据系统的设置如泥浆罐6、泥浆罐7、泥浆罐8、泥浆罐9的参数、钻杆参数、泥浆漏失参数等，系统将进行作业工况自动判断，进而进行井漏井涌监测，当出现异常情况时，系统将进行报警；通过对工况的自动判断，结合游车的运动状态及变化、泥浆的回流口4的回流状态及变化，并根据系统的设置如补浆立根数、补浆最长时间间隔等进行自动补浆控制。