一种井控系统与其它钻井系统安全互锁方法技术领域
本发明涉及一种安全互锁方法，特别是关于一种在石油钻井领域中使用的井控系
统与其它钻井系统安全互锁方法。
背景技术
目前，国内海上固定式平台的石油钻机的井控系统、起升系统、旋转系统和循环系
统的控制系统均采用PLC控制，并且相互之间没有通讯连接，控制系统中也没有协调其逻辑
互锁关系的部分，无法实现它们之间的逻辑互锁关系。例如，如图1所示，现有关闭井控系统
中防喷器的步骤如下：1)海上钻机装置包括井控系统、起升系统、旋转系统和循环系统；2)
正常运行时，各个系统相互独立运行；3)遇到紧急情况时，需要关闭井控系统的防喷器，则
需要人工先给旋转系统、提升系统和循环系统发送命令；4)人工操作旋转系统，关停顶驱；
5)人工操作提升系统，关停钻井绞车；6)人工操作循环系统，关停泥浆泵；7)人工确定提升
系统、旋转系统和循环系统均已关停完毕；8)人工操作关闭井控系统的防喷器。其中，关键
从步骤3)到步骤7)都需要钻井操作人员在相应的控制面板上进行手动操作，耗时较长，并
且容易出现误操作，发生生产事故。
井控系统与其它系统有密切逻辑关系，当井控系统中防喷器关闭时，要求提升系
统、旋转系统和循环系统都处于停止状态，否则可能会导致防喷器损坏，井内钻柱断裂或憋
漏地层。现在主要依靠钻机操作人员观测、分析和处理它们之间的逻辑关系，造成操作失误
的情况时有发生，常常导致生产事故和较大的经济损失。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种井控系统与其它钻井系统安全互锁方
法，其能实现井控系统与其它系统的安全互锁，避免发生生产事故和造成经济损失。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种井控系统与其它钻井系统安全
互锁方法，其特征在于它包括以下步骤：1)井控系统内设置有PLC控制器，并由PLC控制器监
控旋转系统、提升系统和循环系统的工作状态；2)海上钻机正常运行时，井控系统、旋转系
统、提升系统和循环系统各自独立工作；3)当遇到紧急情况，需要关闭井控系统中的防喷器
时，PLC控制器判断旋转系统、提升系统和循环系统是否均处于停止状态；4)如果旋转系统、
提升系统和循环系统均处于停止状态，则PLC控制分别向旋转系统、提升系统和循环系统发
送锁定命令，进入步骤5)；否则，PLC控制器分别向旋转系统、提升系统和循环系统发送停止
命令及锁定命令，进入步骤6)；5)旋转系统根据接收到的锁定命令对顶驱进行锁定并返回
信息，提升系统根据接收到的锁定命令对钻井绞车进行锁定并返回信息，循环系统根据接
收到的锁定命令对泥浆泵进行锁定并返回信息，进入步骤7)；6)旋转系统根据接收到的停
止命令及锁定命令关闭顶驱并进行锁定和返回信息，提升系统根据接收到的停止命令及锁
定命令关闭钻井绞车并进行锁定和返回信息，循环系统根据接收到的停止命令及锁定命令
关闭泥浆泵并进行锁定和返回信息；7)井控系统判断旋转系统、提升系统和循环系统是否
都已锁定，若都已锁定则进行下一步，否则，返回步骤4)；8)井控系统关闭防喷器。
优选地，所述步骤5)、步骤6)中，旋转系统、提升系统和循环系统处于锁定状态下，
各个系统启动时，也继续保持锁定状态。
优选地，各个系统锁定状态的解除必须是单独解除。
优选地，所述旋转系统由顶驱控制器、顶驱执行机构、顶驱电机和顶驱动作传感器
构成；所述顶驱控制器分别与所述顶驱执行机构和所述顶驱动作传感器电连接，所述顶驱
执行机构与所述顶驱电机电连接，所述顶驱电机也与所述顶驱动作传感器电连接。
优选地，所述顶驱控制器收到所述PLC控制器发来的停止命令和锁定命令，所述顶
驱控制器向所述顶驱执行机构发送关闭和锁定信息，所述顶驱执行机构关闭所述顶驱电机
并锁定，所述顶驱电机停止旋转，所述顶驱动作传感器检测所述顶驱电机的状态信息，并将
信息经所述顶驱控制器传输至所述PLC控制器。
优选地，所述提升系统由绞车控制器、绞车执行机构、绞车电机和绞车传感器构
成；所述绞车控制器分别与所述绞车执行机构和所述绞车传感器电连接，所述绞车执行机
构与所述绞车电机电连接，所述绞车电机也与所述绞车传感器电连接。
优选地，所述绞车控制器收到所述PLC控制器的停止命令和锁定命令，所述绞车控
制器向所述绞车执行机构发送关闭和锁定信息，所述绞车执行机构关闭所述绞车电机并进
行锁定，所述绞车传感器检测所述绞车电机的状态信息，并将信息经所述绞车控制器传输
至所述PLC控制器。
优选地，所述循环系统由泥浆泵控制器、泥浆泵执行机构、泥浆泵电机和泥浆泵传
感器构成；所述泥浆泵控制器分别与所述泥浆泵执行机构和所述泥浆泵传感器电连接，所
述泥浆泵执行机构与所述泥浆泵电机电连接，所述泥浆泵电机与所述泥浆泵传感器电连
接。
优选地，所述泥浆泵控制器收到所述PLC控制器的停止命令和锁定命令，所述泥浆
泵控制器向所述泥浆泵执行机构发送关闭和锁定信息，所述泥浆泵执行机构关闭所述泥浆
泵电机并进行锁定，所述泥浆泵传感器检测所述泥浆泵电机的状态信息，并将信息经所述
泥浆泵控制器传输至所述PLC控制器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用网络技术搭建井
控系统与其它3个系统的通讯桥梁，通过增加PLC控制器来实现井控系统与其它3个系统之
间的逻辑关系，并对其它3个系统的相关功能进行锁定。2、本发明采用PLC控制器向其它3个
系统发出停止命令，待其停止运行后，进行锁定，再关闭防喷器，并一直保持锁定状态；如果
是其它系统都在关闭状态下，则对其他3个系统进行锁定再关闭防喷器，可以有效地阻止操
作人员在防喷器关闭状况下操作其它3个系统，从而避免事故发生，可以大大提高钻机运行
的安全性和可靠性。3、本发明在锁定状态下，其它3个系统每次启动时，继续保持锁定状态，
解除方式为每个系统单独解除，不能一次解除所有系统的锁定状态，
附图说明
图1是现有技术中井控系统与其它钻井系统流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供一种井控系统与其它钻井系统安全互锁方法，其具体步骤如下：
1)井控系统内设置有PLC控制器，并由PLC控制器监控旋转系统、提升系统和循环
系统的工作状态；
2)海上钻机正常运行时，井控系统、旋转系统、提升系统和循环系统各自独立工
作；
3)当遇到紧急情况，需要关闭井控系统中的防喷器时，PLC控制器判断旋转系统、
提升系统和循环系统是否均处于停止状态；
4)如果旋转系统、提升系统和循环系统均处于停止状态，则PLC控制分别向旋转系
统、提升系统和循环系统发送锁定命令，进入步骤5)；否则，PLC控制器分别向旋转系统、提
升系统和循环系统发送停止命令及锁定命令，进入步骤6)；
5)旋转系统根据接收到的锁定命令对顶驱进行锁定并返回信息；提升系统根据接
收到的锁定命令对钻井绞车进行锁定并返回信息；循环系统根据接收到的锁定命令对泥浆
泵进行锁定并返回信息，进入步骤7)；
6)旋转系统根据接收到的停止命令及锁定命令关闭顶驱并进行锁定和返回信息，
提升系统根据接收到的停止命令及锁定命令关闭钻井绞车并进行锁定和返回信息，循环系
统根据接收到的停止命令及锁定命令关闭泥浆泵并进行锁定和返回信息；
7)井控系统判断旋转系统、提升系统和循环系统是否都已锁定，若都已锁定则进
行下一步，否则，返回步骤4)；
8)井控系统关闭防喷器。
上述步骤5)和步骤6)中，旋转系统、提升系统和循环系统处于锁定状态下，各个系
统启动时，也继续保持锁定状态，对各个系统锁定状态的解除必须是单独解除，可以有效地
阻止人员在防喷器关闭状态下操作旋转系统、提升系统或循环系统，从而避免事故发生，提
高钻机运行的安全性和可靠性。
上述实施例中，旋转系统由顶驱控制器、顶驱执行机构、顶驱电机和顶驱动作传感
器构成。顶驱控制器分别与顶驱执行机构和顶驱动作传感器电连接，顶驱执行机构与顶驱
电机电连接，用于控制顶驱电机的工作状态，顶驱电机也与顶驱动作传感器电连接，用于检
测顶驱电机的工作状态。
顶驱控制器收到PLC控制器发来的停止命令和锁定命令，顶驱控制器向顶驱执行
机构发送关闭和锁定信息，顶驱执行机构关闭顶驱电机并锁定，顶驱电机停止旋转，顶驱动
作传感器检测顶驱电机的状态信息，并将信息经顶驱控制器传输至PLC控制器。
上述各实施例中，提升系统由绞车控制器、绞车执行机构、绞车电机和绞车传感器
构成。绞车控制器分别与绞车执行机构和绞车传感器电连接，绞车执行机构与绞车电机电
连接，用于控制绞车电机的工作状态，绞车电机也与绞车传感器电连接，用于检测绞车电机
的工作状态。
绞车控制器收到PLC控制器的停止命令和锁定命令，绞车控制器向绞车执行机构
发送关闭并锁定信息，绞车执行机构关闭绞车电机并进行锁定，绞车传感器检测绞车电机
的状态信息，并将信息经绞车控制器传输至PLC控制器。
上述各实施例中，循环系统由泥浆泵控制器、泥浆泵执行机构、泥浆泵电机和泥浆
泵传感器构成。泥浆泵控制器分别与泥浆泵执行机构和泥浆泵传感器电连接，泥浆泵执行
机构与泥浆泵电机电连接，用于控制泥浆泵电机的工作状态，泥浆泵电机与泥浆泵传感器
电连接，用于检测泥浆泵电机的工作状态。
泥浆泵控制器收到PLC控制器的停止命令和锁定命令，泥浆泵控制器向泥浆泵执
行机构发送关闭和锁定信息，泥浆泵执行机构关闭电机并进行锁定，泥浆泵传感器检测泥
浆泵电机的状态信息，并将信息经泥浆泵控制器传输至PLC控制器。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以
有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等
同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。