CN111694291A - 一种石油钻修井设备控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了石油钻修井设备控制系统，包括：数据采集系统、控制系统和执行机构，数据采集系统用于采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统；控制系统接收数据采集系统发送的数据，并对处理数据，将采集数据与预设的阈值进行比较，判断石油钻修井机及附属设备的工况否异常，若异常则向执行机构发送控制指令；执行机构接收并执行控制系统发送的控制指令。通过数据采集系统采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统，控制系统根据采集的数据与预设的参数阈值进行比较，判断数据是否异常，若异常，则向执行机构发送控制指令，达到自动调整工况参数的目的，极大地减少了人工工作量。

Description

一种石油钻修井设备控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，具体涉及一种石油钻修井设备控制系统及其控制方法。

背景技术

现有的石油钻修井设备是单独控制，需要工作人员现场开启或查看设备的工作状态和工作情况，如果出现异常情况，需要人工去调节和更改设备参数，操作不方便，不能远程监控和控制是目前石油钻修井设备存在的问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供的一种石油钻修井设备控制系统及其控制方法，能采集石油钻修井设备的工作状态，在检测到异常状况时可以自动控制执行机构动作，执行机构进行工况参数调整，减少人工工作量。

第一方面，本发明实施例提供的一种石油钻修井设备控制系统，包括：数据采集系统、控制系统和执行机构，

所述数据采集系统用于采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统；

所述控制系统接收数据采集系统发送的数据，并对数据进行处理，将采集数据与预设的阈值进行比较，判断石油钻修井机及附属设备的工况否异常，若异常则向执行机构发送控制指令；

所述执行机构接收并执行控制系统发送的控制指令。

进一步地，所述数据采集系统包括监控设备，所述监控设备用于采集石油钻修井机及附属设备的工作视频数据，并将采集的视频数据发送给控制系统，所述控制系统接收并保存视频数据。

进一步地，所述数据采集系统包括石油钻修井机数据采集模块，所述石油钻修井机数据采集模块采集游车速度数据、游车高度数据、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据，并将数据发送给控制系统；控制系统包括石油钻修井机子控制系统，所述石油钻修井机子控制系统对游车速度数据、游车高度数据、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据进行分析处理，判断游车速度、游车高度是否超过系统设置的阈值，若超过阈值，则向执行机构发送控制指令。

进一步地，所述数据采集系统包括固控系统数据采集模块，所述固控系统数据采集模块用于采集液面高度、泥浆或压井液密度、井漏和井涌数据。

进一步地，所述数据采集系统包括泥浆泵数据采集模块，所述泥浆泵数据采集模块用于采集泵排量数据和泵压力数据。

进一步地，所述数据采集系统包括防喷器组数据采集模块，所述防喷器组数据采集模块用于采集各个闸板开关状态、环形防喷器开关状态、系统的压力和气源压力。

进一步地，系统还包括电子负荷显示系统，所述电子负荷显示系统用于显示提升系统负荷。

第二方面，本发明另一实施例还提供一种石油钻修井设备控制系统的控制方法，方法包括：

数据采集系统采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统；

控制系统接收数据采集系统发送的数据，并对数据进行处理，将采集数据与预设的阈值进行比较，判断石油钻修井机及附属设备的工况否异常，若异常则向执行机构发送控制指令；

执行机构接收并执行控制系统发送的控制指令。

进一步地，方法还包括：

监控设备采集石油钻修井机及附属设备的工作视频数据，并将采集的视频数据发送给控制系统；

所述控制系统接收并保存视频数据。

进一步地，数据采集系统包括石油钻修井机数据采集模块，所述石油钻修井机数据采集模块采集游车速度数据、游车高度数据、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据；

所述石油钻修井机数据采集模块将采集的数据发送给控制系统；

所述控制系统接收石油钻修井机数据采集模块发送的数据，对接收的数据进行分析处理，判断游车速度、游车高度、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据是否超过系统设置的阈值，若超过阈值，则向执行机构发送控制指令调整相应的参数。

本发明的有益效果：

本发明实施例提供的石油钻修井设备控制系统及其控制方法，通过数据采集系统采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统，控制系统根据采集的数据与预设的参数阈值进行比较，判断数据是否异常，若异常，则向执行机构发送控制指令，达到调整工况参数的目的。实现了对集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况的远程监控，并且可以自动控制或调节工况参数，极大地减少了人工工作量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1示出了本发明第一实施例所提供的一种石油钻修井设备控制系统的结构框图；

图2示出了本发明另一实施例所提供的一种石油钻修井设备控制系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

如图1所示，示出了本发明第一实施例所提供的一种石油钻修井设备控制系统的结构框图，该系统包括：数据采集系统、控制系统和执行机构，数据采集系统用于采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统；控制系统接收数据采集系统发送的数据，并对数据进行处理，将采集数据与预设的阈值进行比较，判断石油钻修井机及附属设备的工况否异常，若异常则向执行机构发送控制指令；执行机构接收并执行控制系统发送的控制指令。

在本实施例中，数据采集系统采集石油钻修井机及固控系统、泥浆泵、防喷器组的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统，控制系统对接收的数据进行分析，将采集数据与预设的阈值进行比较，判断石油钻修井机及附属设备的工况否异常，若异常则向执行机构发送控制指令；执行机构调整相应的工况参数，起到基本的保护作用。

在本实施例中，数据采集系统包括石油钻修井机数据采集模块，所述石油钻修井机数据采集模块采集游车速度数据、游车高度数据、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据。控制系统包括石油钻修井机子控制系统。执行机构包括多个电磁阀开关，电磁阀开关与石油钻修井机的发动机油门、刹车和离合器连接。石油钻修井机数据采集模块采集游车速度数据、游车高度数据、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据，将采集到的这些数据发送给石油钻修井机子控制系统。石油钻修井机子控制系统对接收的数据进行分析处理，判断游车速度、游车高度是否超过系统设置的阈值，若超过阈值，则石油钻修井机子控制系统控制电磁阀开关动作，电磁阀开关控制发动机油门、刹车和离合器动作，达到减少、切断动力输出的作用，实现游车超速和超限系统自动刹车，保护设备和施工安全。

石油钻修井机数据采集模块采集提升负荷数据，将采集的提升负荷数据发送给石油钻修井机子控制系统，石油钻修井机子控制系统根据不同井深和施工方案，预设最大施工提升负荷。石油钻修井机子控制系统将采集的提升负荷值与设备固化最大提升负荷值和预设最大施工提升负荷进行比较，在采集的提升负荷值超过任一数值时，石油钻修井机子控制系统控制电磁阀开关动作，电磁阀开关控制发动机油门、刹车和离合器动作，达到减少、切断动力输出的作用，自动控制设备停止作业。石油钻修井机子控制系统根据钻具的变化，自动调整提升负荷，起下钻过程中负荷发生变化，石油钻修井机子控制系统控制执行机构(电磁阀开关)动作控制设备停止作业，防止起钻负荷过提和下钻过放的施工误操作事件，石油钻修井机子控制系统实现独立控制相应的执行机构。

石油钻修井机数据采集模块包括扭矩转速传感器，扭矩转速传感器采集转盘的扭矩和转速，采集吊钳的扭矩，石油钻修井机数据采集模块将采集的扭矩和转速发送给石油钻修井机子控制系统，石油钻修井机子控制系统根据实际的工况，自动控制扭矩值和转速值，保障设备安全运行和施工质量。

数据采集系统包括固控系统数据采集模块，所述固控系统数据采集模块用于采集液面高度、泥浆或压井液密度、井漏和井涌数据。控制系统包括固控系统的子控制系统，执行机构包括电磁阀。固控系统数据采集模块将采集的液面高度、泥浆或压井液密度、井漏和井涌数据发送给固控系统的子控制系统，固控系统的子控制系统根据预设的液面高度、泥浆或压井液密度、井漏、井涌以及起钻自动灌液阈值控制电磁阀动作，电磁阀控制各个开关，超过阈值时电磁阀开启报警装置，报警装置发出报警信号。

数据采集系统包括泥浆泵数据采集模块，所述泥浆泵数据采集模块用于采集泵排量数据和泵压力数据。控制系统包括泥浆泵子控制系统。泥浆泵数据采集模块采集泵排量和泵压力，将采集的数据发送给泥浆泵子控制系统，泥浆泵子控制系统将采集的泵排量和泵压力与预设的泵排量和泵压力进行比较，向电磁阀发送泥浆泵控制指令，控制泵排量和泵压力，保障设备的安全和施工质量。

数据采集系统包括防喷器组数据采集模块，所述防喷器组数据采集模块用于采集各个闸板开关状态、环形防喷器开关状态、系统的压力和气源压力。控制系统还包括防喷器组子控制系统。防喷器组数据采集模块将采集的各个闸板开关状态、环形防喷器开关状态、系统的压力和气源压力发送给防喷器组子控制系统，防喷器组子控制系统对接收到防喷器组数据采集模块发送的数据进行分析处理，发出控制指令，防喷器组子控制系统控制电磁阀动作，电磁阀改变闸板开关状态、环形防喷器开关状态、调整系统的压力和气源压力，达到保护设备的作用。

本发明实施例提供的石油钻修井设备控制系统，通过数据采集系统采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统，控制系统根据采集的数据与预设的参数阈值进行比较，判断数据是否异常，若异常，则向执行机构发送控制指令，达到调整工况参数的目的。该控制系统实现了对集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况的远程监控，并且可以自动控制或调节工况参数，极大地减少了人工工作量。

在上述的第一实施例中，提供了一种石油钻修井设备控制系统，与之相对应的，本发明另一实施例还提供一种石油钻修井设备控制系统的控制方法。请参考图2，其为本发明另一实施例提供的一种石油钻修井设备控制系统的控制方法的流程图。由于方法实施例基本相似于装置实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见装置实施例的部分说明即可。下述描述的方法实施例仅仅是示意性的。

如图2所示，示出了本发明另一实施例提供的石油钻修井设备控制系统的控制方法，该方法适用于上述实施例描述的系统，该方法包括以下步骤：

S1:数据采集系统采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统。

S2:控制系统接收数据采集系统发送的数据，并对数据进行处理，将采集数据与预设的阈值进行比较，判断石油钻修井机及附属设备的工况否异常，若异常则向执行机构发送控制指令。

S3:执行机构接收并执行控制系统发送的控制指令。

具体地，数据采集系统包括石油钻修井机数据采集模块，所述石油钻修井机数据采集模块采集游车速度数据、游车高度数据、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据；

所述石油钻修井机数据采集模块将采集的数据发送给控制系统；

所述控制系统接收石油钻修井机数据采集模块发送的数据，对接收的数据进行分析处理，判断游车速度、游车高度、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据是否超过系统设置的阈值，若超过阈值，则向执行机构发送控制指令调整相应的参数。

固控系统数据采集模块采集液面高度、泥浆或压井液密度、井漏和井涌数据；控制系统包括固控系统的子控制系统；固控系统数据采集模块将采集的液面高度、泥浆或压井液密度、井漏和井涌数据发送给固控系统的子控制系统，固控系统的子控制系统根据预设的液面高度、泥浆或压井液密度、井漏、井涌以及起钻自动灌液阈值控制执行机构(电磁阀)动作，电磁阀控制各个开关，超过阈值时电磁阀开启报警装置，报警装置发出报警信号。

防喷器组数据采集模块采集各个闸板开关状态、环形防喷器开关状态、系统的压力和气源压力，控制系统还包括防喷器组子控制系统。防喷器组数据采集模块将采集的各个闸板开关状态、环形防喷器开关状态、系统的压力和气源压力发送给防喷器组子控制系统，防喷器组子控制系统对接收到防喷器组数据采集模块发送的数据进行分析处理，发出控制指令，防喷器组子控制系统控制执行机构(电磁阀)动作，电磁阀改变闸板开关状态、环形防喷器开关状态、调整系统的压力和气源压力，达到保护设备的作用。

本实施例的上述步骤S1-步骤S3，通过数据采集系统采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统，控制系统根据采集的数据与预设的参数阈值进行比较，判断数据是否异常，若异常，则向执行机构发送控制指令，达到调整工况参数的目的。该控制方法实现了对集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况的远程监控，并且可以自动控制或调节工况参数，极大地减少了人工工作量。

数据采集系统包括监控设备，监控设备采集石油钻修井机及附属设备的工作视频数据，并将采集的视频数据发送给控制系统。控制系统接收并保存视频数据。监控设备采集石油钻修井机及附属设备的工作视频，控制系统保存这些视频数据，方便后期工作人员查看设备的工作状态。该控制方法实现了对集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况的远程监控，并且可以自动控制或调节工况参数，极大地减少了人工工作量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种石油钻修井设备控制系统，其特征在于，包括：数据采集系统、控制系统和执行机构，

所述数据采集系统用于采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统；

所述控制系统接收数据采集系统发送的数据，并对数据进行处理，将采集数据与预设的阈值进行比较，判断石油钻修井机及附属设备的工况否异常，若异常则向执行机构发送控制指令；

所述执行机构接收并执行控制系统发送的控制指令。

2.如权利要求1所述的石油钻修井设备控制系统，其特征在于，所述数据采集系统包括监控设备，所述监控设备用于采集石油钻修井机及附属设备的工作视频数据，并将采集的视频数据发送给控制系统，所述控制系统接收并保存视频数据。

3.如权利要求1所述的石油钻修井设备控制系统，其特征在于，所述数据采集系统包括石油钻修井机数据采集模块，所述石油钻修井机数据采集模块采集游车速度数据、游车高度数据、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据，并将数据发送给控制系统；控制系统包括石油钻修井机子控制系统，所述石油钻修井机子控制系统对游车速度数据、游车高度数据、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据进行分析处理，判断游车速度、游车高度是否超过系统设置的阈值，若超过阈值，则向执行机构发送控制指令。

4.如权利要求1所述的石油钻修井设备控制系统，其特征在于，所述数据采集系统包括固控系统数据采集模块，所述固控系统数据采集模块用于采集液面高度、泥浆或压井液密度、井漏和井涌数据。

5.如权利要求1所述的石油钻修井设备控制系统，其特征在于，所述数据采集系统包括泥浆泵数据采集模块，所述泥浆泵数据采集模块用于采集泵排量数据和泵压力数据。

6.如权利要求1所述的石油钻修井设备控制系统，其特征在于，所述数据采集系统包括防喷器组数据采集模块，所述防喷器组数据采集模块用于采集各个闸板开关状态、环形防喷器开关状态、系统的压力和气源压力。

7.如权利要求1所述的石油钻修井设备控制系统，其特征在于，所述系统还包括电子负荷显示系统，所述电子负荷显示系统用于显示提升系统负荷。

8.一种石油钻修井设备控制系统的控制方法，其特征在于，适用于权利要求1所述的系统，所述方法包括：

数据采集系统采集石油钻修井机及附属设备的工作运行情况，并将采集的数据发送给控制系统；

控制系统接收数据采集系统发送的数据，并对数据进行处理，将采集数据与预设的阈值进行比较，判断石油钻修井机及附属设备的工况否异常，若异常则向执行机构发送控制指令；

执行机构接收并执行控制系统发送的控制指令。

9.如权利要求8所述的石油钻修井设备控制系统的控制方法，其特征在于，还包括：

监控设备采集石油钻修井机及附属设备的工作视频数据，并将采集的视频数据发送给控制系统；

所述控制系统接收并保存视频数据。

10.如权利要求8所述的石油钻修井设备控制系统的控制方法，其特征在于，所述数据采集系统包括石油钻修井机数据采集模块，所述石油钻修井机数据采集模块采集游车速度数据、游车高度数据、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据；

所述石油钻修井机数据采集模块将采集的数据发送给控制系统；

所述控制系统接收石油钻修井机数据采集模块发送的数据，对接收的数据进行分析处理，判断游车速度、游车高度、提升负荷数据、转盘扭矩、转盘转速和吊钳扭矩数据是否超过系统设置的阈值，若超过阈值，则向执行机构发送控制指令调整相应的参数。

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