CN111456666A - 一种软泵压智能划眼自控方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种软泵压智能划眼自控方法及系统，其中，该方法包括：获取正常泵压值及扭矩值；设置泵压、扭矩及钻压在内的参数阈值，并设置自控划眼速度及最低安全排量；触发自控划眼模式时，根据正常泵压值及扭矩值，按照所选择的正划眼或倒划眼工况进行划眼；在划眼的过程中，实时采集泵压、扭矩、出口流量和钻压在内的参数值，根据参数阈值，判断泵压、扭矩、出口流量和钻压参数产生异常变化时，触发电磁调压减压阀、绞车调速控制器和钻井泵调速控制器，对绞车进行限速及制动控制，根据最低安全排量对泵输出排量进行减排及制动控制。

Description

一种软泵压智能划眼自控方法及系统

技术领域

本发明涉及钻井控制技术领域，尤指一种软泵压智能划眼自控方法及系统。

背景技术

在钻井过程中，起下钻遇阻、卡时有发生，现场通常会采取划眼(正划眼/倒划眼)的技术措施去处理起下钻遇阻、卡的问题。但是，正划眼/倒划眼对司钻操作要求很高，司钻需要观察扭矩、泵压、钻压和出口流量等参数的变化，并做出相应技术操作的调整。

在实际划眼过程中，司钻很难全方位的把控好各种参数，并及时迅速的做出相应的技术操作调整，因此经常在划眼期间会出现操作上的失误，并导致井下复杂情况进一步恶化；划眼期间如果司钻操作稍有不慎经常会发生憋泵，严重憋泵后会导致井漏和井塌(井漏导致的井塌，泥岩段憋泵后的井塌)，使井眼状况进一步恶化，极大的增加了划眼(正划眼/倒划眼)的难度，甚至会发生卡钻和溢流(井漏后的溢流)，并且，如果划眼钻压过大，划出新眼的风险也会相应增大。

综上来看，亟需一种软泵压智能划眼自控方案，来解决憋泵、憋压及划出新眼风险高等问题，缓解司钻操作压力，避免井下复杂进一步恶化。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种软泵压智能划眼自控方法及系统，该方法及系统可以解决憋泵、憋压及划出新眼风险高等问题，实现正确、精细和安全地划眼操作，降低划出新眼风险，缓解司钻操作压力，避免因划眼操作不当，导致井下情况进一步复杂化。

在本发明的第一方面，提出了一种软泵压智能划眼自控方法，该方法包括：

获取正常泵压值及扭矩值；其中，所述正常泵压值及扭矩值由人工输入，或经过水力学和工程力学软件模拟计算，并结合采集到的包括开始划眼前的正常泵压值及扭矩值在内的参数进行校正，得到不同井深、排量、转速下的正常泵压值和扭矩值；

设置泵压、扭矩及钻压在内的参数阈值，并设置自控划眼速度及最低安全排量；

触发自控划眼模式时，根据所述正常泵压值及扭矩值，按照所选择的正划眼或倒划眼工况进行自控划眼；

在所述自控划眼的过程中，实时采集泵压、扭矩、出口流量和钻压在内的参数值，根据所述参数阈值，判断泵压、扭矩、出口流量和钻压参数产生异常变化时，触发电磁调压减压阀、绞车调速控制器和钻井泵调速控制器，对绞车进行限速及制动控制，根据所述最低安全排量对泵输出排量进行减排及制动控制。

在本发明的第二方面，提出了一种软泵压智能划眼自控系统，该系统包括：

计算机、PLC控制模块、控制面板、刹车电磁调压减压阀、绞车调速控制器、钻井泵调速控制器、泵压传感器、扭矩传感器、钻压传感器及出口流量传感器；其中，

所述计算机、控制面板、刹车电磁调压减压阀、绞车调速控制器、钻井泵调速控制器、泵压传感器、扭矩传感器及钻压传感器通过有线方式连接于PLC控制模块；

所述出口流量传感器通过无线方式连接PLC控制模块；

所述控制面板与计算机通过有线方式连接；

利用所述软泵压智能划眼自控系统进行软泵压智能划眼自控的方法包括：

通过所述控制面板获取人工输入正常泵压值及扭矩值，或经过所述计算机的水力学和工程力学软件模拟计算，并结合采集到的包括开始划眼前的正常泵压值及扭矩值在内的参数进行校正，得到不同井深、排量、转速下的正常泵压值和扭矩值；

在所述控制面板设置泵压、扭矩及钻压在内的参数阈值，并设置自控划眼速度及最低安全排量；

当在所述控制面板触发自控划眼模式时，由PLC控制模块根据所述正常泵压值及扭矩值，按照所选择的正划眼或倒划眼工况控制终端设备进行自控划眼；

在所述终端设备进行自控划眼的过程中，所述泵压传感器、扭矩传感器、钻压传感器及出口流量传感器分别用于实时采集泵压、扭矩、出口流量和钻压在内的参数值；

所述PLC控制模块用于根据所述参数阈值，判断泵压、扭矩、出口流量和钻压参数产生异常变化时，触发所述电磁调压减压阀、绞车调速控制器和钻井泵调速控制器，对绞车进行限速及制动控制，根据所述最低安全排量对泵输出排量进行减排及制动控制。

在本发明的第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现软泵压智能划眼自控方法。

在本发明的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现软泵压智能划眼自控方法。

本发明提出的软泵压智能划眼自控方法及系统可以解决憋泵、憋压及划出新眼风险高等问题，实现正确、精细和安全地划眼操作，缓解司钻操作压力，避免因划眼操作不当，导致井下情况进一步复杂化。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明一实施例的软泵压智能划眼自控方法的流程示意图。

图2是本发明一实施例的正划眼控制的逻辑示意图。

图3是本发明一实施例的倒划眼控制的逻辑示意图。

图4是本发明一实施例的软泵压智能划眼自控系统架构示意图。

图5是本发明一实施例的软泵压智能划眼自控系统的器件连接关系示意图。

图6是本发明一实施例的电子设备结构示意图。

具体实施方式

下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)，或者硬件和软件结合的形式。

根据本发明的实施方式，提出了一种软泵压智能划眼自控方法及系统。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。

图1是本发明一实施例的软泵压智能划眼自控方法的流程示意图。如图1所示，该方法包括：

步骤S101，获取正常泵压值及扭矩值；其中，所述正常泵压值及扭矩值由人工输入，或经过水力学和工程力学软件模拟计算，并结合采集到的包括开始划眼前的正常泵压值及扭矩值在内的参数进行校正，得到不同井深、排量、转速下的正常泵压值和扭矩值。

步骤S102，设置泵压、扭矩及钻压在内的参数阈值，并设置自控划眼速度及最低安全排量；其中，泵压、扭矩及钻压在内的参数阈值包括：泵压的最小预设值及最大预设值，扭矩的最小预设值及最大预设值，以及钻压的最小预设值。

步骤S103，触发自控划眼模式时，根据所述正常泵压值及扭矩值，按照所选择的正划眼或倒划眼工况进行自控划眼。

步骤S104，在所述自控划眼的过程中，实时采集泵压、扭矩、出口流量和钻压在内的参数值，根据所述参数阈值，判断泵压、扭矩、出口流量和钻压参数产生异常变化时，触发电磁调压减压阀、绞车调速控制器和钻井泵调速控制器，对绞车进行限速及制动控制，根据所述最低安全排量对泵输出排量进行减排及制动控制。

在一实施例中，步骤S101的详细过程为：

在进行软泵压智能划眼自控时，可以经过水力学和工程力学软件模拟计算，并结合采集到的包括开始划眼前的正常泵压值及扭矩值在内的参数进行校正，得到不同井深、排量、转速下的正常泵压值和扭矩值，进而控制终端设备进行工作；

或者，司钻也可以通过控制面板，每柱输入认为正确的正常泵压值/扭矩值(参数变化时需要重新输入，例如划眼排量发生变化时)，人工输入正常的泵压值或扭矩值后，控制系统将不再接收计算机推送的实时正常泵压值或扭矩值。

在一实施例中，在步骤S103中，自控划眼模式包括正划眼或倒划眼工况，针对这两种工况，步骤S104的具体自控逻辑可以分为：正划眼控制及倒划眼控制；以下针对两种工况的控制进行详细说明。

参考图2，为正划眼控制的逻辑示意图。

如图2所示，在所选择的是正划眼工况时，按照设置的正划眼速度进行自控正划眼，并实时采集泵压、扭矩和钻压在内参数值；

当出现泵压升高、扭矩增大或钻压增大，且相应的泵压值、扭矩值或钻压值符合最小预设值≤泵压值或扭矩值<最大预设值，或最小预设值≤钻压值时，语音提醒司钻，并触发电磁调压减压阀进行控制刹车油压，自动持续降低正划眼速度，直到三项参数值全部小于相应的最小预设值后，恢复正常自控正划眼速度。

当泵压及扭矩中的任一值≥最大预设值时(优先考虑泵压参数)，语音提醒司钻，触发电磁调压减压阀进行刹车，停止钻具下放；其中，

如果仅出现扭矩值≥最大预设值时，待泵压及扭矩稳定后，进入倒划眼模式，缓慢上提钻具(上提至少3m)，进行倒划眼；判断泵压值、扭矩值是否小于最小预设值，如果不是则继续倒划眼，直至泵压值、扭矩值小于最小预设值，进而恢复自控正划眼。

如果出现泵压值≥最大预设值时，触发钻井泵调速控制器，降低钻井泵电机转速，降低排量至最低安全排量；待泵压及扭矩稳定后，触发绞车调速控制器，绞车电机工作，自动进入倒划眼模式，缓慢上提钻具(上提至少3m)，直到泵压、扭矩恢复正常值，触发电磁调压减压阀进行刹车，再次触发钻井泵调速控制器，以2L/S的梯度逐步缓慢提高钻井泵电机转速，提高排量至正常划眼排量；

在每次提排量后，判断泵压值及扭矩值是否正常，如果泵压值及扭矩值不正常，自动判断安全井段，在所述安全井段反复交替进行正划眼及倒划眼活动钻具(正划不超过初次正划时泵压升高的深度)，直到在正常排量时泵压值及扭矩值正常；在泵压值及扭矩值正常后，自控系统恢复正划眼。

在一实施例中，结合图2所示的自控正划眼过程，在每次提排量后，判断泵压值及扭矩值是否正常，可以将提排量后的泵压值和扭矩值与所述不同井深、排量、转速下的正常泵压值和扭矩值进行对比，判断所述提排量后的泵压值和扭矩值是否正常；判断是否正常可以依据两者的差值，如果差值超出一阈值范围内，则为不正常，如果未超出，则为正常。其中，这里所用到的不同井深、排量、转速下的正常泵压值，是经过水力学和工程力学软件模拟计算，并结合采集到的包括开始划眼前的正常泵压值及扭矩值在内的参数进行校正得到的。

如果出现泵压值≥最大预设值且泵压持续增加及出口流量减少(出现出口流量≤80％)，触发钻井泵调速控制器停泵，语音警告司钻发生憋泵及已经停泵，并警告司钻切换至手动划眼模式，由司钻手动刹住刹把后切换进入手动划眼模式。

参考图3，为倒划眼控制的逻辑示意图。

如图3所示，在所选择的是倒划眼工况时，按照设置的倒划眼速度进行自控倒划眼，并实时采集泵压及扭矩在内参数值；

当出现泵压升高或扭矩增大，且相应的泵压值或扭矩值符合最小预设值≤泵压值或扭矩值<最大预设值时，语音提醒司钻，并触发绞车调速控制器降低绞车电机转速，自动持续降低倒划眼速度，直到两项参数值全部小于相应的最小预设值后，恢复正常自控倒划眼速度。

当泵压及扭矩中的任一值≥最大预设值时(优先考虑泵压参数)，语音提醒司钻，触发绞车调速控制器，使绞车电机停止工作，停止上提钻具，触发电磁调压减压阀进行刹车；其中，

如果仅出现扭矩值≥最大预设值时，待泵压及扭矩稳定后，进入正划眼模式，缓慢下放钻具(下放至少3m)，进行正划眼；判断泵压值、扭矩值是否小于最小预设值，如果不是则继续正划眼，直至泵压值、扭矩值小于最小预设值，进而恢复自控倒划眼。

如果出现泵压值≥最大预设值时，触发钻井泵调速控制器，降低钻井泵电机转速，降低排量至最低安全排量；待泵压及扭矩稳定后，自动进入正划眼模式，缓慢下放钻具(下放至少3m)，直到泵压、扭矩恢复正常值，触发电磁调压减压阀进行刹车，再次触发钻井泵调速控制器，以2L/S的梯度逐步缓慢提高钻井泵电机转速，提高排量至正常划眼排量；

在每次提排量后，判断泵压值及扭矩值是否正常，如果泵压值及扭矩值不正常，自动判断安全井段，在所述安全井段反复交替进行正划眼及倒划眼活动钻具(倒划不超过初次倒划时泵压升高的深度)，直到在正常排量时泵压值及扭矩值正常；在泵压值及扭矩值正常后，自控系统恢复倒划眼。

在一实施例中，结合图3所示的自控倒划眼过程，在每次提排量后，判断泵压值及扭矩值是否正常，可以将提排量后的泵压值和扭矩值与所述不同井深、排量、转速下的正常泵压值和扭矩值进行对比，判断所述提排量后的泵压值和扭矩值是否正常；判断是否正常可以依据两者的差值，如果差值超出一阈值范围内，则为不正常，如果未超出，则为正常。其中，这里所用到的不同井深、排量、转速下的正常泵压值，是经过水力学和工程力学软件模拟计算，并结合采集到的包括开始划眼前的正常泵压值及扭矩值在内的参数进行校正得到的。

如果出现泵压值≥最大预设值且泵压持续增加及出口流量减少(出现出口流量≤80％)，则触发绞车调速控制器，使绞车电机停止工作，触发电磁调压减压阀进行刹车，触发钻井泵调速控制器停泵，语音警告司钻发生憋泵及已经停泵，并警告司钻切换至手动划眼模式，由司钻手动刹住刹把后切换进入手动划眼模式。

更进一步的，在步骤S104进行自控划眼的过程中，还包括：

当接收到司钻对刹把和绞车手柄的操作时，自控划眼保持正常运行，降低当前划眼速度，使当前划眼速度＜自控划眼速度。实际上，司钻的该些操作不影响自控划眼的逻辑控制执行。

在自控正划眼或倒划眼的过程中，如果出现泵压或扭矩升高，且泵压值或扭矩值≥最大预设值，触发刹车，待泵压及扭矩稳定后，自动进入相应的倒划眼或正划眼模式，获取大钩高度；

通过所述大钩高度判断出需要卸或接立柱时，触发刹车，监测并等待泵压及扭矩稳定后，提醒司钻卸或接立柱，自动停止倒划眼或正划眼；

当司钻卸或接立柱操作完成后，根据司钻输入的启动顶驱指令，逐步提高顶驱转速至正常划眼转速，并触发自控划眼模式，按照控制逻辑恢复上一个未完成的划眼处理过程，并逐步缓慢提高排量(以2L/S的排量梯度)至卸或接立柱之前的排量，继续进行倒划眼或正划眼。

在井下或地面出现任何紧急情况时，根据司钻输入的刹车指令进行刹车，并根据模式切换指令进入手动划眼模式。

需要说明的是，尽管在上述实施例及附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

在本实施例中，阈值的设置可以根据实际情况灵活设置，举例而言，泵压最小预设值＝正常划眼泵压+1MPa，泵压最大预设值＝正常泵压+3MPa；

扭矩最小预设值＝正常扭矩值+3KN·m，扭矩最大预设值＝顶驱设置扭矩-3KN·m；

钻压最小预设值＝30KN；

最低安全排量设置为岩屑分散运移所需要的最低排量。

基于上述软泵压智能划眼自控方法可以解决憋泵、憋压及划出新眼风险高等问题，实现正确、精细和安全地划眼操作，缓解司钻操作压力，避免因划眼操作不当，导致井下情况进一步复杂化。

在介绍了本发明示例性实施方式的方法之后，接下来，参考图4至图5对本发明示例性实施方式的软泵压智能划眼自控系统进行介绍。

软泵压智能划眼自控系统的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”或者“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

基于同一发明构思，本发明还提出了一种软泵压智能划眼自控系统，如图4所示，该系统包括：

计算机401、PLC控制模块402、控制面板403、刹车电磁调压减压阀404、绞车调速控制器405、钻井泵调速控制器406、泵压传感器407、扭矩传感器408、钻压传感器409及出口流量传感器410。其中，

参考图5，各个模块之间的连接关系为：

所述计算机401、控制面板403、刹车电磁调压减压阀404、绞车调速控制器405、钻井泵调速控制器406、泵压传感器407、扭矩传感器408及钻压传感器409通过有线方式连接于PLC控制模块402；

所述出口流量传感器410通过无线方式连接PLC控制模块402；

所述控制面板403与计算机401通过有线方式连接。

其中，PLC控制模块402可以采用PLC有线通讯模块(如，RS485、PPI/MPI、PROFIBUSDP/PA/FMS，以太网等)和PLC无线通讯模块。由于出口流量传感器410距离PLC控制模块距离较远，接线不方便，因此采用PLC无线通讯方式进行通讯；其它采集和控制设备都在司钻房控制柜内，因此采用有线通讯。

利用所述软泵压智能划眼自控系统进行软泵压智能划眼自控的方法包括：

通过所述控制面板403获取人工输入正常泵压值及扭矩值，或经过所述计算机401的水力学和工程力学软件模拟计算，并结合采集到的包括开始划眼前的正常泵压值及扭矩值在内的参数进行校正，得到不同井深、排量、转速下的正常泵压值和扭矩值。

在所述控制面板403设置泵压、扭矩及钻压在内的参数阈值，并设置自控划眼速度及最低安全排量；其中，泵压、扭矩及钻压在内的参数阈值包括：泵压的最小预设值及最大预设值，扭矩的最小预设值及最大预设值，以及钻压的最小预设值。

当在所述控制面板403触发自控划眼模式时，由PLC控制模块402根据所述正常泵压值及扭矩值，按照所选择的正划眼或倒划眼工况控制终端设备进行自控划眼。

在所述终端设备进行自控划眼的过程中，所述泵压传感器407、扭矩传感器408、钻压传感器409及出口流量传感器410分别用于实时采集泵压、扭矩、出口流量和钻压在内的参数值。

所述PLC控制模块402用于根据所述参数阈值，判断泵压、扭矩、出口流量和钻压参数产生异常变化时，触发所述电磁调压减压阀404、绞车调速控制器405和钻井泵调速控制器406，对绞车进行限速及制动控制，根据所述最低安全排量对泵输出排量进行减排及制动控制。

在一实施例中，利用该软泵压智能划眼自控系统，可以同样实现图2至图3所示的软泵压智能划眼自控方法。

在一具体实施例中，软泵压智能划眼自控系统的各个元器件安装、布置的位置如下：

所述计算机401、PLC控制模块402和控制面板403为一体化设备，安装在司钻操作台。

所述刹车电磁调压减压阀404安装在刹把下游。

所述绞车调速控制器405安装在绞车控制手柄处。

所述钻井泵调速控制器406安装在钻井泵控制手柄处。

所述泵压传感器407安装在司钻控制柜内的立压液压传感器上。

所述扭矩传感器408安装在顶驱上。

所述钻压传感器409接到司钻控制柜内的悬重液压传感器上。

所述出口流量传感器410采用电磁流量计，安装在喇叭口管壁上。

在一实施例中，参考图4及图5所示，该系统还包括：大钩高度传感器411，安装在绞车滚筒轴上，通过有线方式连接于所述PLC控制模块402，用于采集大钩高度。

顶驱转速传感器412，该部件与扭矩传感器408为顶驱扭矩和转速传感器，安装在顶驱上，通过有线方式连接于所述计算机401，用于监测顶驱转速。

进一步参考图4及图5所示，由于计算机401、PLC控制模块402和控制面板403为一体化设备，因此在本系统中的所有传感器所采集到的数据会通过有线/无线的方式发送至计算机401及PLC控制模块402。

应当注意，尽管在上文详细描述中提及了软泵压智能划眼自控系统的若干模块、器件，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多模块的特征和功能可以在一个模块中具体化。反之，上文描述的一个模块的特征和功能可以进一步划分为由多个模块来具体化。

基于前述发明构思，如图6所示，本发明还提出了一种电子设备600，包括存储器610、处理器620及存储在存储器610上并可在处理器620上运行的计算机程序630，所述处理器620执行所述计算机程序630时实现前述软泵压智能划眼自控方法。

基于前述发明构思，本发明还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现前述软泵压智能划眼自控方法。

本发明提出的软泵压智能划眼自控方法及系统，相较于现有技术至少存在以下技术效果：

1、软泵压智能划眼自控过程中所采用的所有阈值均可根据井眼、地层等情况，灵活设置；同时能够灵活设置划眼速度。

2、可以实现在“自控划眼模式”和“手动划眼模式”之间灵活切换，并有一定的预警提示功能，提醒司钻处理应急情况。

3、软泵压智能划眼自控主要针对电动钻机，在自控划眼期间，司钻能够通过手动操作进一步降低绞车速度和泵速，增速则需由自控方案进行。

4、方便司钻通过控制面板输入所需要的各类参数值，并显示各类采集到的参数值。

5、自控划眼模式能够精确控制钻压，避免因钻压过大划出新井眼。

6、计算机内设水力学和工程力学模拟计算软件模拟全井不同深度处的泵压和扭矩值，使用开始划眼前的正常泵压和扭矩值进行校正，结合实时传输的转速和排量值，能够准确计算不同深度、排量、转速等参数下的正常泵压值/扭矩值，并实时推送至PLC控制模块，进行终端控制。

7、软泵压智能划眼自控系统能够实现正确、精细和安全地划眼操作，减轻司钻操作压力，避免因划眼操作不当，导致井下情况进一步复杂化。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(装置)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (16)

1.一种软泵压智能划眼自控方法，其特征在于，该方法包括：

获取正常泵压值及扭矩值；其中，所述正常泵压值及扭矩值由人工输入，或经过水力学和工程力学软件模拟计算，并结合采集到的包括开始划眼前的正常泵压值及扭矩值在内的参数进行校正，得到不同井深、排量、转速下的正常泵压值和扭矩值；

设置泵压、扭矩及钻压在内的参数阈值，并设置自控划眼速度及最低安全排量；

触发自控划眼模式时，根据所述正常泵压值及扭矩值，按照所选择的正划眼或倒划眼工况进行自控划眼；

在所述自控划眼的过程中，实时采集泵压、扭矩、出口流量和钻压在内的参数值，根据所述参数阈值，判断泵压、扭矩、出口流量和钻压参数产生异常变化时，触发电磁调压减压阀、绞车调速控制器和钻井泵调速控制器，对绞车进行限速及制动控制，根据所述最低安全排量对泵输出排量进行减排及制动控制。

2.根据权利要求1所述的软泵压智能划眼自控方法，其特征在于，设置泵压、扭矩及钻压在内的参数阈值，包括：

泵压的最小预设值及最大预设值，扭矩的最小预设值及最大预设值，以及钻压的最小预设值。

3.根据权利要求2所述的软泵压智能划眼自控方法，其特征在于，在所述自控划眼的过程中，实时采集泵压、扭矩、出口流量和钻压在内的参数值，根据所述参数阈值，判断泵压、扭矩、出口流量和钻压参数产生异常变化时，触发电磁调压减压阀、绞车调速控制器和钻井泵调速控制器，对绞车进行限速及制动控制，根据所述最低安全排量对泵输出排量进行减排及制动控制，包括：

在所选择的是正划眼工况时，按照设置的正划眼速度进行正划眼，实时采集泵压、扭矩和钻压在内参数值；

当出现泵压升高、扭矩增大或钻压增大，且相应的泵压值、扭矩值或钻压值符合最小预设值≤泵压值或扭矩值<最大预设值，或最小预设值≤钻压值时，语音提醒司钻，并触发电磁调压减压阀进行控制刹车油压，自动持续降低正划眼速度，直到三项参数值全部小于相应的最小预设值后，恢复正常自控正划眼速度。

4.根据权利要求3所述的软泵压智能划眼自控方法，其特征在于，在进行自控正划眼的过程中，还包括：

当泵压及扭矩中的任一值≥最大预设值时，语音提醒司钻，触发电磁调压减压阀进行刹车，停止钻具下放；其中，

如果仅出现扭矩值≥最大预设值时，待泵压及扭矩稳定后，进入倒划眼模式，缓慢上提钻具，进行倒划眼；判断泵压值、扭矩值是否小于最小预设值，如果不是则继续倒划眼，直至泵压值、扭矩值小于最小预设值，恢复自控正划眼；

如果出现泵压值≥最大预设值时，触发钻井泵调速控制器，降低钻井泵电机转速，降低排量至所述最低安全排量；待泵压及扭矩稳定后，触发绞车调速控制器，绞车电机工作，自动进入倒划眼模式，缓慢上提钻具，直到泵压、扭矩恢复正常值，触发电磁调压减压阀进行刹车，再次触发钻井泵调速控制器，以2L/S的梯度逐步缓慢提高钻井泵电机转速，提高排量至正常划眼排量；

在每次提排量后，判断泵压值及扭矩值是否正常，如果泵压值及扭矩值不正常，自动判断安全井段，在所述安全井段反复交替进行正划眼及倒划眼活动钻具，直到在正常排量时泵压值及扭矩值正常；在泵压值及扭矩值正常后，自控系统恢复正划眼；

如果出现泵压值≥最大预设值且泵压持续增加及出口流量减少，触发钻井泵调速控制器停泵，语音警告司钻发生憋泵及已经停泵，并警告司钻切换至手动划眼模式，由司钻手动刹住刹把后切换进入手动划眼模式。

5.根据权利要求2所述的软泵压智能划眼自控方法，其特征在于，在所述自控划眼的过程中，实时采集泵压、扭矩、出口流量和钻压在内的参数值，根据所述参数阈值，判断泵压、扭矩、出口流量和钻压参数产生异常变化时，触发电磁调压减压阀、绞车调速控制器和钻井泵调速控制器，对绞车进行限速及制动控制，根据所述最低安全排量对泵输出排量进行减排及制动控制，包括：

在所选择的是倒划眼工况时，按照设置的倒划眼速度进行倒划眼，实时采集泵压及扭矩在内参数值；

当出现泵压升高或扭矩增大，且相应的泵压值或扭矩值符合最小预设值≤泵压值或扭矩值<最大预设值时，语音提醒司钻，并触发绞车调速控制器降低绞车电机转速，自动持续降低倒划眼速度，直到两项参数值全部小于相应的最小预设值后，恢复正常自控倒划眼速度。

6.根据权利要求5所述的软泵压智能划眼自控方法，其特征在于，在进行自控倒划眼的过程中，还包括：

当泵压及扭矩中的任一值≥最大预设值时，语音提醒司钻，触发绞车调速控制器，使绞车电机停止工作，停止上提钻具，触发电磁调压减压阀进行刹车；其中，

如果仅出现扭矩值≥最大预设值时，待泵压及扭矩稳定后，进入正划眼模式，缓慢下放钻具，进行正划眼；判断泵压值、扭矩值是否小于最小预设值，如果不是则继续正划眼，直至泵压值、扭矩值小于最小预设值，恢复自控倒划眼；

如果出现泵压值≥最大预设值时，触发钻井泵调速控制器，降低钻井泵电机转速，降低排量至所述最低安全排量；待泵压及扭矩稳定后，自动进入正划眼模式，缓慢下放钻具，直到泵压、扭矩恢复正常值，触发电磁调压减压阀进行刹车，再次触发钻井泵调速控制器，以2L/S的梯度逐步缓慢提高钻井泵电机转速，提高排量至正常划眼排量；

在每次提排量后，判断泵压值及扭矩值是否正常，如果泵压值及扭矩值不正常，自动判断安全井段，在所述安全井段反复交替进行正划眼及倒划眼活动钻具，直到在正常排量时泵压值及扭矩值正常；在泵压值及扭矩值正常后，自控系统恢复倒划眼；

如果出现泵压值≥最大预设值且泵压持续增加及出口流量减少，触发绞车调速控制器，使绞车电机停止工作，触发电磁调压减压阀进行刹车，触发钻井泵调速控制器停泵，语音警告司钻发生憋泵及已经停泵，并警告司钻切换至手动划眼模式，由司钻手动刹住刹把后切换进入手动划眼模式。

7.根据权利要求4或6所述的软泵压智能划眼自控方法，其特征在于，该方法还包括：在每次提排量后，判断泵压值及扭矩值是否正常，包括：

在每次提排量后，将提排量后的泵压值和扭矩值与所述不同井深、排量、转速下的正常泵压值和扭矩值进行对比，判断所述提排量后的泵压值和扭矩值是否正常。

8.根据权利要求1所述的软泵压智能划眼自控方法，其特征在于，该方法还包括：

在自控划眼过程中，当接收到司钻对刹把和绞车手柄的操作时，自控划眼保持正常运行，降低当前划眼速度，使当前划眼速度＜自控划眼速度。

9.根据权利要求2所述的软泵压智能划眼自控方法，其特征在于，该方法还包括：

在自控正划眼或倒划眼的过程中，如果出现泵压或扭矩升高，且泵压值或扭矩值≥最大预设值，触发刹车，待泵压及扭矩稳定后，自动进入相应的倒划眼或正划眼模式，获取大钩高度；

通过所述大钩高度判断出需要卸或接立柱时，触发刹车，监测并等待泵压及扭矩稳定后，提醒司钻卸或接立柱，自动停止倒划眼或正划眼；

当司钻卸或接立柱操作完成后，根据司钻输入的启动顶驱指令，逐步提高顶驱转速至正常划眼转速，并触发自控划眼模式，按照控制逻辑恢复上一个未完成的划眼处理过程，并逐步缓慢提高排量至卸或接立柱之前的排量，继续进行倒划眼或正划眼。

10.根据权利要求1所述的软泵压智能划眼自控方法，其特征在于，该方法还包括：

在井下或地面出现任何紧急情况时，根据司钻输入的刹车指令进行刹车，并根据模式切换指令进入手动划眼模式。

11.一种软泵压智能划眼自控系统，其特征在于，该系统包括：计算机、PLC控制模块、控制面板、刹车电磁调压减压阀、绞车调速控制器、钻井泵调速控制器、泵压传感器、扭矩传感器、钻压传感器及出口流量传感器；其中，

所述计算机、控制面板、刹车电磁调压减压阀、绞车调速控制器、钻井泵调速控制器、泵压传感器、扭矩传感器及钻压传感器通过有线方式连接于PLC控制模块；

所述出口流量传感器通过无线方式连接PLC控制模块；

所述控制面板与计算机通过有线方式连接；

利用所述软泵压智能划眼自控系统进行软泵压智能划眼自控的方法包括：

通过所述控制面板获取人工输入正常泵压值及扭矩值，或经过所述计算机的水力学和工程力学软件模拟计算，并结合采集到的包括开始划眼前的正常泵压值及扭矩值在内的参数进行校正，得到不同井深、排量、转速下的正常泵压值和扭矩值；

在所述控制面板设置泵压、扭矩及钻压在内的参数阈值，并设置自控划眼速度及最低安全排量；

当在所述控制面板触发自控划眼模式时，由PLC控制模块根据所述正常泵压值及扭矩值，按照所选择的正划眼或倒划眼工况控制终端设备进行自控划眼；

在所述终端设备进行自控划眼的过程中，所述泵压传感器、扭矩传感器、钻压传感器及出口流量传感器分别用于实时采集泵压、扭矩、出口流量和钻压在内的参数值；

所述PLC控制模块用于根据所述参数阈值，判断泵压、扭矩、出口流量和钻压参数产生异常变化时，触发所述电磁调压减压阀、绞车调速控制器和钻井泵调速控制器，对绞车进行限速及制动控制，根据所述最低安全排量对泵输出排量进行减排及制动控制。

12.根据权利要求11所述的软泵压智能划眼自控系统，其特征在于，该系统还包括：大钩高度传感器，安装在绞车滚筒轴上，通过有线方式连接于所述PLC控制模块，用于采集大钩高度。

13.根据权利要求11所述的软泵压智能划眼自控系统，其特征在于，该系统还包括：顶驱转速传感器，安装在顶驱上，通过有线方式连接于所述计算机，用于监测顶驱转速。

14.根据权利要求11所述的软泵压智能划眼自控系统，其特征在于，在该系统中，

所述计算机、PLC控制模块和控制面板为一体化设备，安装在司钻操作台；

所述刹车电磁调压减压阀安装在刹把下游；

所述绞车调速控制器安装在绞车控制手柄处；

所述钻井泵调速控制器安装在钻井泵控制手柄处；

所述泵压传感器安装在司钻控制柜内的立压液压传感器上；

所述扭矩传感器安装在顶驱上；

所述钻压传感器接到司钻控制柜内的悬重液压传感器上；

所述出口流量传感器采用电磁流量计，安装在喇叭口管壁上。

15.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至10任一所述方法。

16.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至10任一所述方法。

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