CN112947214A - 油田井场固控系统安全智能电控系统 - Google Patents
油田井场固控系统安全智能电控系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112947214A CN112947214A CN202110228681.7A CN202110228681A CN112947214A CN 112947214 A CN112947214 A CN 112947214A CN 202110228681 A CN202110228681 A CN 202110228681A CN 112947214 A CN112947214 A CN 112947214A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- intelligent
- solid
- control system
- motor protector
- slurry
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 96
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 75
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 52
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000001012 protector Effects 0.000 claims description 96
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 21
- 239000004576 sand Substances 0.000 claims description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 11
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 5
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 claims description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 4
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 3
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 claims description 3
- 238000005553 drilling Methods 0.000 abstract description 33
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract description 12
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 abstract description 3
- 238000007689 inspection Methods 0.000 abstract description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 15
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 206010063385 Intellectualisation Diseases 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 2
- 238000013211 curve analysis Methods 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 2
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000009191 jumping Effects 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N phencyclidine Chemical class C1CCCCN1C1(C=2C=CC=CC=2)CCCCC1 JTJMJGYZQZDUJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000004445 quantitative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000005514 two-phase flow Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
- G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
- G05B19/0428—Safety, monitoring
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B21/00—Methods or apparatus for flushing boreholes, e.g. by use of exhaust air from motor
- E21B21/06—Arrangements for treating drilling fluids outside the borehole
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B2219/00—Program-control systems
- G05B2219/20—Pc systems
- G05B2219/24—Pc safety
- G05B2219/24024—Safety, surveillance
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
本发明提供了一种油田井场固控系统安全智能电控系统。该技术方案根据油田勘探钻井场固控设备泥浆技术要求及操作工艺流程，在原人工操作基础上通过软件、硬件、通讯，采用非接触式传感器，能够准确、实时的对泥浆进行全面监控，实现故障预诊断。本发明可以实时监测各个设备的运行状态，实现固控设备的集中控制；实时泥浆液位的监测及自动控制；实现泥浆密度的连续监测并自动控制。通过上位机监控平台，可预先发现固控设备故障隐患点，并发出报警提示，固控设备实现可视化操作，将事故发生率降低到最低。保证固控设备安全、可靠运行。本发明既能对设备运行起到预警保护作用，又可减少现场巡检人员的工作量，同时实现了固控设备的可视化操作。
Description
技术领域
本发明涉及石油勘探与钻井工程技术领域，具体涉及油田井场固控系统安全智能电控系统。
背景技术
在钻井过程中，泥浆起到润滑钻头，清洗井底、携带岩屑及保护井壁等作用。钻井泥浆固控系统用于泥浆循环净化，有效的处理泥浆中的有害物质，提高泥浆性能，确保钻井过程安全有效进行，是钻机的重要子系统之一。固控系统主要包括泥浆罐、震动筛、除气器、除砂器、除泥器、搅拌器、灌注泵、泥浆泵及螺旋离心机等设备，通过这些设备共同作用，达到净化泥浆的目的，同时这些设备运行环境非常恶劣，振动、潮湿、电压波动及过载。
现有的泥浆固控系统存在以下问题：
1、现有的泥浆固控系统控制方式，只是对某一设备进行单独的启停操作，各个设备的运行无状态监视和保护机制，更无法进一步通过对设备运行状态进行分析来管理设备；无法根据设备状态变化实现事故预判及处理。
2、设备运行状态不良情况发生后，没有相应的报警、提示功能，主控室内只能依靠现场巡查人员的反馈来了解设备的运行情况；
3、现有的控制模式属于开环控制，没有根据设备运行状态反馈信号自动控制的功能。
研发石油勘探钻井场钻修泥浆固控设备智能电控系统的目的是：研制一套智能电控系统，监控固控系统各设备运行状态，集中控制；实时监测泥浆的净化效果、液位变化，固控设备实现可视化操作并根据钻井工艺流程自动控制相应的设备，该系统的研制可提高固控设备智能化水平，可改善操作人员工作环境，预判设备事故，实现自动控制，减少人为操作失误。
在符合爆炸性气体运行环境，提升固控设备施工安全性、提高自动化程度。实现泥浆固控系统各个设备的运行数据采集、处理包括过压、过流、负载、温度、漏电、运行时间、保养间隔、液位、泥浆密度等。具体实现设备集中监视与控制；泥浆液位的监控与自动控制；泥浆净化效果、泥浆密度的监控与自动控制；上位机对现场工艺流程的监控以及各种报警处理。
经检索是国内油田行业第一次应用，经过实际应用证实；提高了油田勘探、钻井固控设备自动化水平，实现无人值守，为将来的石油钻井智能化做好了基础准备。所以，在现有技术基础上寻求设计一种石油勘探钻井场钻修泥浆固控设备智能电控系统和应用方式，很有社会和经济价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：现有石油勘探钻井场固控各个设备的运行无状态监视和保护机制，设备运行状态不良情况发生后，没有相应的报警、提示功能；设备没有根据运行状态反馈信号自动控制的功能。
为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
油田井场固控系统安全智能电控系统，包括显示器，工控机，总线适配器，控制系统软件，开关电源，隔爆智能控制箱，除砂泵智能电机保护器，计量泵智能电机保护器，振动筛智能电机保护器，离心机智能电机保护器，除泥器智能电机保护器，除砂器智能电机保护器，供液泵智能电机保护器，搅拌器智能电机保护器，真空除气器智能电机保护器，灌注泵智能电机保护器，1#液位传感器，2# 液位传感器，3#液位传感器，流量计，1#摄像仪，2#摄像仪，密度传感器，通讯电缆，监控电缆。
作为优选，固控设备计量泵的流量在0-100％范围内无级调节，计量泵的计量精度是通过流量计复现性的精度进行比较，按最大流量计算，在10～100％调节范围内，计量泵的计量精度为±1％用来输送泥浆容积泵，智能电机保护器将运行信号通过通讯电缆接口连接隔爆智能控制箱连接总线适配器连接工控机连接显示器1实现自动控制。
作为优选，离心卧式螺旋卸料、连续操作的沉降设备，转鼓做为主机与螺旋辅机以一定差速同向高速旋转，泥浆由进料管的供液泵智能电机保护器连续引入输料螺旋内筒，加速后进入主机转鼓，在离心力作用下，较重的泥浆固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层；输料螺旋将沉积的固相物连续推至转鼓锥端，经排渣口排出机外，较轻的液相物形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外；离心机智能电机保护器在全速运转下，连续进泥浆进行分离和卸料，实现主机、辅机和泵机的闭环控制，通过通讯电缆接口连接隔爆智能控制箱连接总线适配器连接工控机连接显示器实现动态画面显示。
作为优选，密度传感器检测泥浆的重量与同体积水的重量之比，作为泥浆的比重；密度传感器检测信号由泥浆比重的大小经过通讯电缆接口进入隔爆智能控制箱连接总线适配器连接工控机连接显示器经控制系统软件计算泥浆中固相的重量；密度传感器检测泥浆的比重和固相含量，当有加重剂存在时，加重剂重量也须经过控制系统软件计算。
作为优选，当电机出现断相、过流、堵转、短路、欠流、过压、欠压、漏电、三相不平衡故障时，除泥器智能电机保护器、除砂器智能电机保护器、供液泵智能电机保护器、搅拌器智能电机保护器、真空除气器智能电机保护器、灌注泵智能电机保护器对电机进行保护；并通过监控器远程通讯接口RS485与上位PC机、 RTU、PLC组成的网络监控系统，使系统对监控器保护的参数警醒修改及运行状态进行在线监控、远程控制和历史数据查询、电能分析。
作为优选，对分布在不同罐体的1#液位传感器、2#液位传感器、3#液位传感器工作数据进行集成，采用控制系统软件数据库实现泥浆液位数据的实时检测、管理与历史存储；采用功图、宏观信息图技术完成泥浆使用预测、统计，实现泥浆配置安排计划；最终将采集的数据转化为画面、流程、图表、低液位声光报警。
作为优选，固控设备为可视化操作，1#摄像仪安装在固控设备工艺流程输入端；2#摄像仪安装在固控设备工艺流程输出端；4#罐面固控设备通过监控电缆接口连接总线适配器连接工控机连接显示器实现动态画面显示。
本发明针对泥浆固控系统各个设备的负荷情况，确定电动机保护器的选型以及数量，通过加装保护器，将各个电机回路的电参量进行实时采集。再通过适配总线中继器，采用RS485通讯将电参量采集到通讯管理机，编写一套上位机监控管理软件，对中继器上传的数据进行处理，可设计动画图形直观显示现场设备的运行状态，并对采集的数据比对，实现报警功能及固控设备实现可视化操作。调试上位机对各个设备保护器的群控功能，整机优化调试，并进行了多次实验后，进一步优化整套设备。
在以上技术方案中，按照要求必须选用“防爆传感器”满足钻井作业防爆要求的；研制一套固控设备智能电控系统，可以实时监测各个设备的运行状态，实现固控设备的集中控制；实时泥浆液位的监测及自动控制；实现泥浆密度的连续监测并自动控制及固控设备实现可视化操作。通过上位机监控平台，可预先发现固控设备故障隐患点，并发出报警提示。实现固控设备的集中监控和自动运行，具备设备异常报警提醒及保护停机功能。
固控设备监测率：≥90％；
固控设备集中控制率：≥90％；
固控设备运行参数采集率：≥95％；
泥浆液位、密度参数监测准确率：±2％；
固控设备异常状态报警、保护功能响应准确率：≥98％；
固控设备智能电控系统无故障运行时间：≥2400小时。
本发明可以实时监测各个设备的运行状态，实现固控设备的集中控制；实时泥浆液位的监测及自动控制；实现泥浆密度的连续监测并自动控制。通过上位机监控平台，可预先发现固控设备故障隐患点，并发出报警提示，固控设备实现可视化操作，将事故发生率降低到最低。保证固控设备安全、可靠运行。
本发明的有益效果集中体现在以下方面：根据石油勘探钻井场钻修泥浆固控设备防爆规范要求及操作流程，通过该实时监控系统，无需巡检人员在现场对各设备运行状况进行查看，在坐岗房内，通过电脑显示器就可以实时查看固控设备运行情况，当有设备运行参数发生异常时，系统还可以发出报警，提醒监控人员异常状态，可避免不良状态的进一步恶化，降低事故发生概率。因此该智能电控系统既可减少现场巡检人员的工作量及固控设备实现可视化操作，又能对设备运行起到预警保护作用。
本发明提供了一种油田井场固控系统安全智能电控系统。该技术方案根据油田勘探钻井场固控设备泥浆技术要求及操作工艺流程，在原人工操作基础上通过软件、硬件、通讯，采用非接触式传感器，能够准确、实时的对泥浆进行全面监控，实现故障预诊断。实现智能化、可视化，原理可靠，自动化程度高、操作安全，最终将采集的数据转化为画面、流程、图表、低液位声光报警，该系统石油勘探钻井行业使用广泛，安全运行效果明显。
值班人员坐岗房内配置人机界面显示器完成人机交互，值班人员操作电脑可以通过键盘干预，由工控机，控制系统软件运行，开关电源支撑，实时监测各个固控设备的运行状态，实现固控设备的集中控制；实时泥浆液位的监测及自动控制；实现泥浆密度的连续监测并自动控制。通过上位机监控平台，可预先发现固控设备故障隐患点，并发出报警提示，让固控系统实现可视化操作。
附图说明
图1是本发明在泥浆罐中的安装布置图；
图2是本发明的智能电控系统图；
图3是本发明的系统框图；
图中：
1、显示器 2、工控机
3、总线适配器 4、控制系统软件
5、开关电源 6、隔爆智能控制箱
7、除砂泵智能电机保护器 8、计量泵智能电机保护器
9、振动筛智能电机保护器 10、离心机智能电机保护器
11、除泥器智能电机保护器 12、除砂器智能电机保护器
13、供液泵智能电机保护器 14、搅拌器智能电机保护器
15、真空除气器智能电机保护器 16、灌注泵智能电机保护器
17、1#液位传感器 18、2#液位传感器
19、3#液位传感器 20、流量计
21、1#摄像仪 22、2#摄像仪
23、密度传感器 24、通讯电缆
25、监控电缆。
具体实施方式
以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
实施例1
油田井场固控系统安全智能电控系统，如图1～3所示。
智能电控系统以泥浆罐为载体，集中安装在如图1所示的1#罐、2#罐、3# 罐、4#罐及水罐上面。
固控系统泥浆罐根据配套钻机型号不同配置石油机械数量和规格也有差异。主要由震动筛、除气器、计量泵、除砂器、除泥器、搅拌器、灌注泵、泥浆泵及螺旋离心机。
安装在罐体现场的远程终端隔爆智能控制箱6，防爆等级达到ExdeⅡCT6，是隔爆增安复合型防爆等级。该智能电控系统的保护是通过安装在隔爆智能控制箱6内的“智能电机保护器”，将各个回路的电参量进行实时采集；当固控设备电机出现断相、过流、堵转、短路、欠流、过压、欠压、漏电、三相不平衡等故障及时对固控设备电机进行保护。并能通过监控器远程通讯接口RS485与上位 PC机、RTU、PLC组成的网络监控系统，使系统及时对智能电机保护器监控保护的参数警醒修改及运行状态进行在线监控、远程控制和历史数据查询、电能分析。
隔爆智能控制箱6有防潮湿、防凝露、防漏电措施；智能控制系统具有抗干扰措施，防止变频器运行产生的谐波干扰。
每台电机配套的智能电机保护器，具有远方和就地控制功能，并可以实现远方/就地控制功能的切换。可以通过通讯方式接收远方输入的合、跳闸命令对防爆开关进行控制，也可以直接接收开关量合、跳闸命令对开关进行控制，并输出反馈的状态信号。电机保护器带控制显示面板，所有的测量量和信号量均能在控制面板上显示。
泥浆罐具备各种功能，按照流体力学及有限元分析理论，设计泥浆罐输送流程及搅拌阻力。泥浆罐控制系统采用密度传感器23、流量计20及液位传感器27、 18、19，经过隐蔽通讯电缆24传输到隔爆智能控制箱6连接总线适配器3连接工控机2经系统控制软件4计算。采用定量方法与定性方法相结合的控制方式，在无人干预的情况下能自主地驱动设备实现控制目标的自动控制。系统的外部输入1#液位传感器17、2#液位传感器18、3#液位传感器19、流量计20、1#摄像仪21、2#摄像仪22、密度传感器23；多个变量需随着参考值变化，控制器处理系统的输入，使系统输出得到预期设置的画面效果。
本发明专利有利于提高油田勘探钻井场固控设备工作效率，可以实时监测各个设备的运行状态，实现固控设备的集中控制；实时泥浆液位的监测及自动控制；实现泥浆密度的连续监测并自动控制。通过上位机监控平台，可预先发现固控设备故障隐患点，并发出报警提示，将事故发生率降低到最低。保证固控设备安全、可靠运行。保护操作人员安全、提高油田作业的安全性，避免事故发生保障员工人身安全和油田设备使用安全。
本发明技术成熟，系统整体结构简单，如图3系统框图，机电一体化原理可靠及固控设备实现可视化操作，自动化程度高、操作安全。
实施例2
油田井场固控系统安全智能电控系统，包括显示器1，工控机2，总线适配器3，控制系统软件4，开关电源5，隔爆智能控制箱6，除砂泵智能电机保护器 7，计量泵智能电机保护器8，振动筛智能电机保护器9，离心机智能电机保护器 10，除泥器智能电机保护器11，除砂器智能电机保护器12，供液泵智能电机保护器13，搅拌器智能电机保护器14，真空除气器智能电机保护器15，灌注泵智能电机保护器16，1#液位传感器17，2#液位传感器18，3#液位传感器19，流量计20，1#摄像仪21，2#摄像仪22，密度传感器23，通讯电缆24，监控电缆25。
其中，安装在石油勘探钻井场钻修泥浆固控设备智能电控系统，井场发电机及SCR房提供系统工作电源。泥浆固控水罐上面安装有；隔爆智能控制箱6防爆电控产品满足国内CNEX防爆和国际IECEX防爆认证要求，通过监控电缆25 接口，通讯电缆24接口连接安装罐面上的除砂泵是钻井液固控设备中的除砂器、除泥器、旋流配浆装置的动力源。除砂泵将含有固相颗粒的钻井液以一定压力注入这些旋流器，以便分离出固相颗粒。由于除砂泵所泵的介质为钻井液，而因钻井液是一种含有大量固相颗粒和种化学添加剂的悬浮液，所以，要求除砂泵的叶轮和泵壳形式符合两相流的运动规律，以便降低磨损，防止腐蚀。砂泵的工作环境极为恶劣，长期泵送大量含砂液体，因此要求轴端的密封非常可靠，智能电机保护器7随时将运行技术参数上传，运行信号通过通讯电缆24接口连接隔爆智能控制箱6连接总线适配器连接工控机2连接显示器1实现自动控制及固控设备实现可视化操作。
固控关键设备计量泵是一种可以满足钻井严格的工艺流程需要，流量可以在 0-100％范围内无级调节，计量泵的计量精度是通过流量计20复现性的精度进行比较，通常按最大流量计算，在10～100％调节范围内,一般计量泵的计量精度为±1％用来输送液体特殊容积泵，智能电机保护器8将运行信号通过通讯电缆24 接口连接隔爆智能控制箱6连接总线适配器连接工控机2连接显示器1实现自动控制。
振动筛由两台激振器做同步、反向旋转，其偏心块所产生的激振力在平行于电机轴线的方向相互抵消，在垂直于电机轴的方向叠为一合力，因此筛机的运动轨迹为一直线。其两电机轴相对筛面有一倾角，在激振力和物料自重力的合力作用下，物料在筛面上被抛起跳跃式向前作直线运动，从而达到对物料进行筛选和分级的目的。配套防爆电机、电器在振动环境很容易损坏，智能电机保护器9 将运行参数通过通讯电缆24接口连接隔爆智能控制箱6连接总线适配器3连接工控机2经过控制系统软件4计算后显示器1实现控制设备预诊断。
发明专利涉及高速离心机智能电机保护10的工作过程：离心机是一种卧式螺旋卸料、连续操作的沉降设备，转鼓做为主机与螺旋辅机以一定差速同向高速旋转，泥浆由进料管的供液泵智能电机保护器13连续引入输料螺旋内筒，加速后进入主机转鼓，在离心力作用下，较重的泥浆固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。输料螺旋将沉积的固相物连续不断地推至转鼓锥端，经排渣口排出机外。较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外。离心机智能电机保护器10实现在全速运转下，连续进泥浆进行分离和卸料，可实现主机、辅机和泵机的闭环控制，通过通讯电缆24接口连接隔爆智能控制箱6连接总线适配器连接工控机2连接显示器1实现动态画面显示。
发明专利涉及泥浆质量控制的工作过程：密度传感器23检测泥浆的比重就是泥浆的重量与同体积水的重量之比。密度传感器23检测信号由泥浆比重的大小经过通讯电缆24接口进入隔爆智能控制箱6连接总线适配器3连接工控机2 连接显示器1经控制系统软件4计算泥浆中固相的重量，而泥浆中固相的重量则是造浆粘土重量和钻屑重量之和。密度传感器23检测泥浆的比重和固相含量，固相的分散度不同，则固相颗粒分散得愈细的泥浆钻速愈低，在有加重剂等其他固相物质加入的时候，加重剂等物质的重量也须经过控制系统软件4计算，系统可实现设备运行监视、报表生成、趋势曲线分析、历史事件查询。
除泥器智能电机保护器11、除砂器智能电机保护器12、供液泵智能电机保护器13、搅拌器智能电机保护器14、真空除气器智能电机保护器15、灌注泵智能电机保护器16保护功能；当电机出现断相、过流、堵转、短路、欠流、过压、欠压、漏电、三相不平衡等故障时及时对电机进行保护。并能通过监控器远程通讯接口RS485与上位PC机、RTU、PLC组成的网络监控系统，使系统及时对监控器保护的参数警醒修改及运行状态进行在线监控、远程控制和历史数据查询、电能分析。
发明专利涉及泥浆液位控制的工作过程：由于地质条件不同、油井深度不同泥浆容积为钻探设计配置泥浆总量配置泥浆罐。钻探分前期、中期、后期井深为变量、泥浆配置为变量，实现对分布在不同罐体的1#液位传感器17、2#液位传感器18、3#液位传感器19工作数据的集成；采用工业控制系统软件4数据库实现泥浆液位数据的实时检测、管理与历史存储；采用功图、宏观信息图等技术，完成泥浆使用预测、统计，实现泥浆合理配置安排计划；最终将采集的数据转化为画面、流程、图表、低液位声光报警提供操作人员。
发明专利涉及固控设备实现可视化操作的工作过程：1#摄像仪21安装在固控设备工艺流程输入端即井口流出的需进行处理的泥浆如图1#罐，重点关注的罐面泥浆输入工况场景。2#摄像仪22安装在固控设备工艺流程输出端即泥浆输出端的4#罐面，固控设备运行工况通过监控电缆25接口连接总线适配器连接工控机2经控制系统软件4数据库计算连接显示器1实现动态画面显示。
值班人员坐岗房配置系统人机界面显示器1完成人机交互，值班人员操作电脑可以通过键盘干预密码操作权限，由工控机2，控制系统软件4数据库计算运行，开关电源5提供电源、实时监测各个设备的运行状态，实现固控设备的集中控制；实时泥浆液位的监测及自动控制；实现泥浆密度的连续监测并自动控制。通过上位机监控平台，可预先发现固控设备故障隐患点，并发出报警提示，让固控系统实现可视化操作。
本发明其整体技术结构合理，智能化、可视化原理可靠，自动化程度高、操作安全，最终将采集的数据转化为画面、流程、图表、低液位声光报警，石油勘探行业使用广泛，安全运行效果明显。
实施例3
油田井场固控系统安全智能电控系统，包括显示器1，工控机2，总线适配器3，控制系统软件4，开关电源5，隔爆智能控制箱6，除砂泵智能电机保护器 7，计量泵智能电机保护器8，振动筛智能电机保护器9，离心机智能电机保护器 10，除泥器智能电机保护器11，除砂器智能电机保护器12，供液泵智能电机保护器13，搅拌器智能电机保护器14，真空除气器智能电机保护器15，灌注泵智能电机保护器16，1#液位传感器17，2#液位传感器18，3#液位传感器19，流量计20，1#摄像仪21，2#摄像仪22，密度传感器23，通讯电缆24，监控电缆25。
其中，固控关键设备计量泵满足钻井严格的工艺流程需要，流量可以在0-100％范围内无级调节，计量泵的计量精度是通过流量计20复现性的精度进行比较，通常按最大流量计算，在10～100％调节范围内,计量泵的计量精度为±1％用来输送泥浆容积泵，智能电机保护器8将运行信号通过通讯电缆24接口连接隔爆智能控制箱6连接总线适配器连接工控机2连接显示器1实现自动控制。
离心卧式螺旋卸料、连续操作的沉降设备，转鼓做为主机与螺旋辅机以一定差速同向高速旋转，泥浆由进料管的供液泵智能电机保护器13连续引入输料螺旋内筒，加速后进入主机转鼓，在离心力作用下，较重的泥浆固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层。输料螺旋将沉积的固相物连续不断地推至转鼓锥端，经排渣口排出机外，较轻的液相物则形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外。离心机智能电机保护器10实现在全速运转下，连续进泥浆进行分离和卸料，可实现主机、辅机和泵机的闭环控制，通过通讯电缆24接口连接隔爆智能控制箱6连接总线适配器连接工控机2连接显示器1实现动态画面显示。
密度传感器23检测泥浆的比重就是泥浆的重量与同体积水的重量之比。密度传感器23检测信号由泥浆比重的大小经过通讯电缆24接口进入隔爆智能控制箱6连接总线适配器3连接工控机2连接显示器1经控制系统软件4泥浆中固相的重量，而泥浆中固相的重量则是造浆粘土重量和钻屑重量之和。密度传感器 23检测泥浆的比重和固相含量，固相的分散度不同，则固相颗粒分散得愈细的泥浆钻速愈低，在有加重剂等其他固相物质加入的时候，加重剂等物质的重量也须经过控制系统软件4计算，系统可实现设备运行监视、报表生成、趋势曲线分析、历史事件查询。
除泥器智能电机保护器11、除砂器智能电机保护器12、供液泵智能电机保护器13、搅拌器智能电机保护器14、真空除气器智能电机保护器15、灌注泵智能电机保护器16保护功能；当电机出现断相、过流、堵转、短路、欠流、过压、欠压、漏电、三相不平衡等故障时及时对电机进行保护。并能通过监控器远程通讯接口RS485与上位PC机、RTU、PLC组成的网络监控系统，使系统及时对监控器保护的参数警醒修改及运行状态进行在线监控、远程控制和历史数据查询、电能分析。
由于地质条件不同、油井深度不同泥浆容积为钻探设计配置泥浆总量配置泥浆罐。钻探分前期、中期、后期井深为变量，泥浆配置为变量，实现对分布在不同罐体的1#液位传感器17、2#液位传感器18、3#液位传感器19工作数据的集成；采用工业控制系统软件4数据库实现泥浆液位数据的实时检测、管理与历史存储；采用功图、宏观信息图等技术完成泥浆使用预测、统计，实现泥浆合理配置安排计划；最终将采集的数据转化为画面、流程、图表、低液位声光报警。
固控设备实现可视化操作，1#摄像仪21安装在固控设备工艺流程输入端即井口流出的需进行处理的泥浆如图1#罐重点关注的罐面泥浆输入工况场景。2# 摄像仪22安装在固控设备工艺流程输出端即泥浆输出端的4#罐面固控设备通过监控电缆25接口连接总线适配器连接工控机2连接显示器1实现动态画面显示。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.油田井场固控系统安全智能电控系统，其特征在于包括显示器(1)，工控机(2)，总线适配器(3)，控制系统软件(4)，开关电源(5)，隔爆智能控制箱(6)，除砂泵智能电机保护器(7)，计量泵智能电机保护器(8)，振动筛智能电机保护器(9)，离心机智能电机保护器(10)，除泥器智能电机保护器(11)，除砂器智能电机保护器(12)，供液泵智能电机保护器(13)，搅拌器智能电机保护器(14)，真空除气器智能电机保护器(15)，灌注泵智能电机保护器(16)，1#液位传感器(17)，2#液位传感器(18)，3#液位传感器(19)，流量计(20)，1#摄像仪(21)，2#摄像仪(22)，密度传感器(23)，通讯电缆(24)，监控电缆(25)。
2.根据权利要求1所述的油田井场固控系统安全智能电控系统，其特征在于，固控设备计量泵的流量在0-100％范围内无级调节，计量泵的计量精度是通过流量计(20)复现性的精度进行比较，按最大流量计算，在10～100％调节范围内，计量泵的计量精度为±1％用来输送泥浆容积泵，智能电机保护器(8)将运行信号通过通讯电缆(24)接口连接隔爆智能控制箱(6)连接总线适配器连接工控机(2)连接显示器1实现自动控制。
3.根据权利要求1所述的油田井场固控系统安全智能电控系统，其特征在于，离心卧式螺旋卸料、连续操作的沉降设备，转鼓做为主机与螺旋辅机以一定差速同向高速旋转，泥浆由进料管的供液泵智能电机保护器(13)连续引入输料螺旋内筒，加速后进入主机转鼓，在离心力作用下，较重的泥浆固相物沉积在转鼓壁上形成沉渣层；输料螺旋将沉积的固相物连续推至转鼓锥端，经排渣口排出机外，较轻的液相物形成内层液环，由转鼓大端溢流口连续溢出转鼓，经排液口排出机外；离心机智能电机保护器(10)在全速运转下，连续进泥浆进行分离和卸料，实现主机、辅机和泵机的闭环控制，通过通讯电缆(24)接口连接隔爆智能控制箱(6)连接总线适配器连接工控机(2)连接显示器(1)实现动态画面显示。
4.根据权利要求1所述的油田井场固控系统安全智能电控系统，其特征在于，密度传感器(23)检测泥浆的重量与同体积水的重量之比，作为泥浆的比重；密度传感器(23)检测信号由泥浆比重的大小经过通讯电缆(24)接口进入隔爆智能控制箱(6)连接总线适配器(3)连接工控机(2)连接显示器(1)经控制系统软件(4)计算泥浆中固相的重量；密度传感器(23)检测泥浆的比重和固相含量，当有加重剂存在时，加重剂重量也须经过控制系统软件(4)计算。
5.根据权利要求1所述的油田井场固控系统安全智能电控系统，其特征在于，当电机出现断相、过流、堵转、短路、欠流、过压、欠压、漏电、三相不平衡故障时，除泥器智能电机保护器(11)、除砂器智能电机保护器(12)、供液泵智能电机保护器(13)、搅拌器智能电机保护器(14)、真空除气器智能电机保护器(15)、灌注泵智能电机保护器(16)对电机进行保护；并通过监控器远程通讯接口RS485与上位PC机、RTU、PLC组成的网络监控系统，使系统对监控器保护的参数警醒修改及运行状态进行在线监控、远程控制和历史数据查询、电能分析。
6.根据权利要求1所述的油田井场固控系统安全智能电控系统，其特征在于，对分布在不同罐体的1#液位传感器(17)、2#液位传感器(18)、3#液位传感器(19)工作数据进行集成，采用控制系统软件(4)数据库实现泥浆液位数据的实时检测、管理与历史存储；采用功图、宏观信息图技术完成泥浆使用预测、统计，实现泥浆配置安排计划；最终将采集的数据转化为画面、流程、图表、低液位声光报警。
7.根据权利要求1所述的油田井场固控系统安全智能电控系统，其特征在于，固控设备为可视化操作，1#摄像仪(21)安装在固控设备工艺流程输入端；2#摄像仪(22)安装在固控设备工艺流程输出端；4#罐面固控设备通过监控电缆(25)接口连接总线适配器连接工控机(2)连接显示器(1)实现动态画面显示。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110228681.7A CN112947214A (zh) | 2021-03-02 | 2021-03-02 | 油田井场固控系统安全智能电控系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110228681.7A CN112947214A (zh) | 2021-03-02 | 2021-03-02 | 油田井场固控系统安全智能电控系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN112947214A true CN112947214A (zh) | 2021-06-11 |
Family
ID=76247076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110228681.7A Withdrawn CN112947214A (zh) | 2021-03-02 | 2021-03-02 | 油田井场固控系统安全智能电控系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN112947214A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5133859A (en) * | 1990-03-02 | 1992-07-28 | Hewlett-Packard Company | Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids |
| CN1810478A (zh) * | 2006-02-22 | 2006-08-02 | 四机赛瓦石油钻采设备有限公司 | 固井水泥混浆的自动控制方法 |
| WO2016090566A1 (zh) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | 韩文峰 | 石油钻井实时监测控制系统 |
| CN206746833U (zh) * | 2017-05-25 | 2017-12-15 | 湖北金龙泉生物科技有限公司 | 一种卧螺离心机 |
| CN111810068A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-10-23 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种自动化钻井液固相控制系统 |
-
2021
- 2021-03-02 CN CN202110228681.7A patent/CN112947214A/zh not_active Withdrawn
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5133859A (en) * | 1990-03-02 | 1992-07-28 | Hewlett-Packard Company | Decoupled flow and pressure setpoints in an extraction instrument using compressible fluids |
| CN1810478A (zh) * | 2006-02-22 | 2006-08-02 | 四机赛瓦石油钻采设备有限公司 | 固井水泥混浆的自动控制方法 |
| WO2016090566A1 (zh) * | 2014-12-10 | 2016-06-16 | 韩文峰 | 石油钻井实时监测控制系统 |
| CN206746833U (zh) * | 2017-05-25 | 2017-12-15 | 湖北金龙泉生物科技有限公司 | 一种卧螺离心机 |
| CN111810068A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-10-23 | 中国石油天然气集团有限公司 | 一种自动化钻井液固相控制系统 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 董怀荣: "一种全自动闭环控制钻井液高速离心机", 《西部探矿工程》 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2732663C (en) | Improvements in or relating to control of centrifuge systems | |
| CA2616188C (en) | Apparatus and method to monitor slurries for waste re-injection | |
| CA2978878C (en) | Optimized recycling of drilling fluids by coordinating operation of separation units | |
| CN104879114B (zh) | 钻井安全监控与智能防护系统 | |
| US10155230B2 (en) | Centrifuge for separating solids from solids laden drilling fluid | |
| CN111810068A (zh) | 一种自动化钻井液固相控制系统 | |
| CN109252849B (zh) | 一种煤矿井下加砂压裂控制系统及其控制方法 | |
| EP1048819B1 (en) | Closed loop fluid-handling system for use during drilling of wellbores | |
| CN112947214A (zh) | 油田井场固控系统安全智能电控系统 | |
| CN1283374C (zh) | 智能型多层筒式网振动筛 | |
| WO2014174258A1 (en) | A centrifuge and a control system therefor | |
| CN212614595U (zh) | 一种自动化钻井液固相控制系统 | |
| CN115479748A (zh) | 一种井下原位螺旋-旋流耦合分离模拟实验系统及方法 | |
| CN210396978U (zh) | 一种便携式风电机组齿轮箱金属磨粒检测装置 | |
| CN113818825A (zh) | 一种无人智能化固相控制系统 | |
| CN219159213U (zh) | 一种泵效率智能在线检测系统 | |
| Randall et al. | Laboratory dredge carriage for modeling dredge operations | |
| CN205206767U (zh) | 一种钻井液流量控制装置 | |
| CN108775985A (zh) | 基于总线的浆体输送管线沿程压力同步测量系统及方法 | |
| US20200347714A1 (en) | Communicatively Connecting a Control Workstation with Wellsite Equipment | |
| CN109404043A (zh) | 一种井下设备感知系统 | |
| Grigorescu et al. | Intelligent control system for monitoring drilling process | |
| CN112973989A (zh) | 螺旋离心机不停机减振方法 | |
| Phillips | Smart centrifuge for solid answers to solids control | |
| Zou | Automatic Control of the Hydraulic Lifting System |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20210611 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |