CN113250674B - 一种用于石油钻井设备的电控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油钻井技术领域,涉及为一种用于石油钻井设备的电控系统,包括机械执行模块、机械动力模块、信号采集模块、数据处理模块、电力控制模块、辅助设备模块、报警模块和通讯模块,通过数据处理模块通过通讯模块从信号采集模块中得到对整体设备的运行状态的数据,然后进行分析计算和监控,进而控制设备运转,减少人工监控,增加工作效率;整体智能控制可以每天开机前进行自检,同时可以远程检查和监控,设备出现故障时可以自动联系外界进行报警,增加了设备运转的安全性。
Description
技术领域
本发明属于石油钻井技术领域,具体涉及一种用于石油钻井设备的电控系统。
背景技术
现代石油钻设备是由现代机械技术、液压技术、气动技术、电气技术和计算机控制技术等多种技术组成的联合工作机组,是目前实现石油、天然气开采的必要设施、并且、也是一整套包含生产、技术、设备、材料、后勤、人事以及交通运输等等配置齐全的钻井工厂。
现有的石油钻井往往包括的提升系统、旋转系统、循环系统、动力设备、传动设备、控制系统和辅助设备,但在使用过程中,缺少一个整体的电控系统来监控全体设备的运行,需要大量的人工进行监控以及辅助设备运转,增加了劳动量,降低了劳动效率。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点,设计提供一种用于石油钻井设备的电控系统,提供劳动效率。
为实现上述目的,本发明所述用于石油钻井设备的电控系统包括机械执行模块、机械动力模块、信号采集模块、数据处理模块、电力控制模块、辅助设备模块、报警模块、通讯模块;所述机械执行模块包括井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备;机械动力模块包括转盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构;信号采集模块用于采集各种机械结构的执行状态;数据处理模块用于收集分析信号采集模块传递的数据,并分析处理之后进行存档;电力控制模块用于为整体系统提供电力,并保持整体电压稳定;辅设备模块包括供气供水设备、防喷设备、防冻保温设备;报警模块用于联系外界环境进行报警;通讯模块用于整套系统相互之间的连接通讯。
作为本发明的一种优选技术方案,所述信号采集模块包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、液体流速传感器、视觉识别装置。
作为本发明的一种优选技术方案,所述温度传感器、压力传感器、视觉识别装置均安装在机械执行模块的井口采集设备、油井循环设备上;所述位移传感器、液体流速传感器、视觉识别装置均安装在辅助设备模块的转盘旋转机构、油井提升机构以及辅助设备模块的供气供水设备、防喷设备、防冻保温设备上。
作为本发明的一种优选技术方案,信号采集模块采集的信息通过通讯模块传递至数据处理模块进行数据分析处理;其处理的信息包括井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备、转盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构的执行状态、消耗功率、工作时间、采油量、仪表数据、传感器数据,通过数据库分析井深结构、钻井轨迹、钻头钻压、井下压力变化,预估井下底层状况,制定更合适的钻井轨迹并减小钻井风险提高安全性,同时构筑图表,实时输出显示,便于人工监控观察。
作为本发明的一种优选技术方案,所述信号采集模块在对数据分析处理之后,根据得到的数据实时监控并控制井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备、转盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构;出现错误信息通过通讯模块连接通知报警模块进行报警。
作为本发明的一种优选技术方案,所述通讯模块将机械执行模块、机械动力模块、信号采集模块、数据处理模块、电力控制模块、辅助设备模块、报警模块之间通过网络连接,进行系统自检并且可以远程进行检测和使用。
作为本发明的一种优选技术方案,所述数据处理模块周期性处理信号采集模块传递回来的数据,经过计算之后与数据库内的数据进行比对,符合偏差的数据忽略不计,误差较大的数据进行整体归档,同时发送至人工操作端,提醒人工进行检查维护。
作为本发明的一种优选技术方案,所述电力控制模块包括网电房高压接线室、高压配电室、直流调速房;所述网电房高压接线室通过高压三芯电缆与高压网电架空线路电线杆相连;所述高压配电室包括通过高压穿墙套管与高压接线室相连;所述直流调速房内配有低压总断路器、顶驱设备断路器、直流调速断路器、电源输出断路器、MCC房变压器断路器、SVG装置断路器。
本发明与现有技术相比,具有以下有益效果:通过数据处理模块通过通讯模块从信号采集模块中得到对整体设备的运行状态的数据,然后进行分析计算和监控,进而控制设备运转,减少人工监控,增加工作效率;整体智能控制可以每天开机前进行自检,同时可以远程检查和监控,设备出现故障时可以自动联系外界进行报警,增加了设备运转的安全性。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本发明的实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。在附图中:图1为本发明整体控制流程示意图;
图2为本发明通讯流程示意图;
图3为本发明数据处理流程示意图;
图4为本发明自检流程示意图;
图5为本发明电力控制流程示意图;
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,所描述的实施例仅仅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。
实施例:
如图1至图5所示,本实施例所述用于石油钻井设备的电控系统包括机械执行模块、机械动力模块、信号采集模块、数据处理模块、电力控制模块、辅助设备模块、报警模块、通讯模块;所述机械执行模块包括井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备;机械动力模块包括转盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构;信号采集模块用于采集各种机械结构的执行状态;数据处理模块用于收集分析信号采集模块传递的数据,并分析处理之后进行存档;电力控制模块用于为整体系统提供电力,并保持整体电压稳定;辅设备模块包括供气供水设备、防喷设备、防冻保温设备;报警模块用于联系外界环境进行报警;通讯模块用于整套系统相互之间的连接通讯。
作为本实施例的一种优选技术方案,所述信号采集模块包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、液体流速传感器、视觉识别装置。
作为本实施例的一种优选技术方案,所述温度传感器、压力传感器、视觉识别装置均安装在机械执行模块的井口采集设备、油井循环设备上;所述位移传感器、液体流速传感器、视觉识别装置均安装在辅助设备模块的转盘旋转机构、油井提升机构以及辅助设备模块的供气供水设备、防喷设备、防冻保温设备上。
作为本实施例的一种优选技术方案,信号采集模块采集的信息通过通讯模块传递至数据处理模块进行数据分析处理;其处理的信息包括井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备、转盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构的执行状态、消耗功率、工作时间、采油量、仪表数据、传感器数据,通过数据库分析井深结构、钻井轨迹、钻头钻压、井下压力变化,预估井下底层状况,制定更合适的钻井轨迹并减小钻井风险提高安全性,同时构筑图表,实时输出显示,便于人工监控观察。
作为本实施例的一种优选技术方案,所述信号采集模块在对数据分析处理之后,根据得到的数据实时监控并控制井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备、转盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构;出现错误信息通过通讯模块连接通知报警模块进行报警。
作为本实施例的一种优选技术方案,所述通讯模块将机械执行模块、机械动力模块、信号采集模块、数据处理模块、电力控制模块、辅助设备模块、报警模块之间通过网络连接,进行系统自检并且可以远程进行检测和使用。
作为本实施例的一种优选技术方案,所述数据处理模块周期性处理信号采集模块传递回来的数据,经过计算之后与数据库内的数据进行比对,符合偏差的数据忽略不计,误差较大的数据进行整体归档,同时发送至人工操作端,提醒人工进行检查维护。
作为本实施例的一种优选技术方案,所述电力控制模块包括网电房高压接线室、高压配电室、直流调速房;所述网电房高压接线室通过高压三芯电缆与高压网电架空线路电线杆相连;所述高压配电室包括通过高压穿墙套管与高压接线室相连;所述直流调速房内配有低压总断路器、顶驱设备断路器、直流调速断路器、电源输出断路器、MCC房变压器断路器、SVG装置断路器。
本实施例采用所述电控系统的工作过程为:
S1、安装在井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备、盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构上的包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、液体流速传感器、视觉识别装置工作,读取各设备运行情况,得到采集钻井工程参数,采油工程参数,循环水压耗参数,井底压力参数,并通过数据通讯模块传递至数据处理模块,对得到的数据计算分析,并通过图表或者三维建模输出;
S2、数据处理模块将采集到的钻井深度、钻井角度、工作效率、循环水流速、电机转速、转盘转速、冷却水温度、井底压力等数据归档整理,并通过数据处理模块计算,得到当时设备的运转数据,并与安全数据进行对比,实时监控各执行机构的运行状况,并定期将计算得出的数据进行归档整理,便于人工后期调查维护;
S3、高压网电架空线路电线杆跌落式熔断器处引出高压三芯电缆,连接至网电房高压接线室,然后通过高压穿墙套管进入高压配电室,使用通牌连接至进线柜,进线柜内排布有真空断路器、高压电源经隔离开关、将6KV或10KV的电源送至3150kVA(6)10KV/0.6kV变压器,经600V侧送出,经动力电缆送至直流调速房内的插件屏电源输入端,经由低压总断路器,分别经过一台顶驱设备装置断路器、两台直流调速装置断路器、600V电源输出断路器、MCC房变压器断路器、SVG装置断路器向井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备、盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构进行供电;
S4、当数据处理模块计算出来的数据超出预先设定的范围之外,用户显示屏上使用红色标红异常数据,并通过网络向工作人员的移动端通信端口发送通知,提醒人工进行检查;当超标数据维持了一段时间之后,或者人工检查发送停机信号时,直流调速房内电信号控制器得到信号,并控制相应设备对应的的断路器切断电源,使设备停机,等待人工检查,排除问题,保证整体生产安全。
本实施例中所述的数据储存模块为多件电脑与其适配软件共同组成,通过计算得到设备的运行状态,并且可以以图表或者三维模型的形式进行输出,共人工查阅;数据采集模块为传感器及其配套传输设备;电力控制设备为可远程控制的电站及其配套设置,可以通过远程控制各种执行机构的运行与停止。
本实施例中未详细说明的部件和连接方式均为现有技术或本领域常用结构和方式。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施例,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化,而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (7)
1.一种用于石油钻井设备的电控系统,其特征在于:包括机械执行模块、机械动力模块、信号采集模块、数据处理模块、电力控制模块、辅助设备模块、报警模块、通讯模块;所述机械执行模块包括井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备;所述机械动力模块包括转盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构;所述信号采集模块用于采集各种机械结构的执行状态;所述数据处理模块用于收集分析信号采集模块传递的数据,并分析处理之后进行存档;所述电力控制模块用于为整体系统提供电力,并保持整体电压稳定;所述辅助设备模块包括供气供水设备、防喷设备、防冻保温设备;所述报警模块用于联系外界环境进行报警;所述通讯模块用于整套系统相互之间的连接通讯,其工作过程为:
S1、安装在井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备、盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构上的包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、液体流速传感器、视觉识别装置工作,读取各设备运行情况,得到采集钻井工程参数,采油工程参数,循环水压耗参数,井底压力参数,并通过数据通讯模块传递至数据处理模块,对得到的数据计算分析,并通过图表或者三维建模输出;
S2、数据处理模块将采集到的钻井深度、钻井角度、工作效率、循环水流速、电机转速、转盘转速、冷却水温度、井底压力等数据归档整理,并通过数据处理模块计算,得到当时设备的运转数据,并与安全数据进行对比,实时监控各执行机构的运行状况,并定期将计算得出的数据进行归档整理,便于人工后期调查维护;
S3、高压网电架空线路电线杆跌落式熔断器处引出高压三芯电缆,连接至网电房高压接线室,然后通过高压穿墙套管进入高压配电室,使用通牌连接至进线柜,进线柜内排布有真空断路器、高压电源经隔离开关、将6KV或10KV的电源送至3150kVA (6)10KV/0.6kV变压器,经600V侧送出,经动力电缆送至直流调速房内的插件屏电源输入端,经由低压总断路器,分别经过一台顶驱设备装置断路器、两台直流调速装置断路器、600V电源输出断路器、MCC房变压器断路器、SVG装置断路器向井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备、盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构进行供电;
S4、当数据处理模块计算出来的数据超出预先设定的范围之外,用户显示屏上使用红色标红异常数据,并通过网络向工作人员的移动端通信端口发送通知,提醒人工进行检查;当超标数据维持了一段时间之后,或者人工检查发送停机信号时,直流调速房内电信号控制器得到信号,并控制相应设备对应的的断路器切断电源,使设备停机,等待人工检查,排除问题,保证整体生产安全。
2.根据权利要求 1 所述用于石油钻井设备的电控系统,其特征在于:所述信号采集模块包括温度传感器、压力传感器、位移传感器、液体流速传感器和视觉识别装置。
3.根据权利要求 2 所述用于石油钻井设备的电控系统,其特征在于:所述温度传感器、压力传感器、视觉识别装置均安装在机械执行模块的井口采集设备、油井循环设备上;位移传感器、液体流速传感器、视觉识别装置均安装在辅助设备模块的转盘旋转机构、油井提升机构以及辅助设备模块的供气供水设备、防喷设备、防冻保温设备上。
4.根据权利要求 3 所述用于石油钻井设备的电控系统,其特征在于:信号采集模块采集的信息通过通讯模块传递至数据处理模块进行数据分析处理;其处理的信息包括井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备、转盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构的执行状态、消耗功率、工作时间、采油量、仪表数据和传感器数据。
5.根据权利要求 4 所述用于石油钻井设备的电控系统,其特征在于:所述信号采集模块在对数据分析处理之后,根据得到的数据实时监控并控制井口采集设备、油井循环设备、油井动力设备、转盘旋转机构、油井提升机构、柴油发电机构;出现错误信息通过通讯模块连接通知报警模块进行报警。
6.根据权利要求 5 所述用于石油钻井设备的电控系统,其特征在于:所述通讯模块将机械执行模块、机械动力模块、信号采集模块、数据处理模块、电力控制模块、辅助设备模块、报警模块之间通过网络连接,进行系统自检并且可以远程进行检测和使用。
7.根据权利要求 6 所述用于石油钻井设备的电控系统,其特征在于:所述电力控制模块包括网电房高压接线室、高压配电室、直流调速房;所述网电房高压接线室通过高压三芯电缆与高压网电架空线路电线杆相连;所述高压配电室包括通过高压穿墙套管与高压接线室相连;所述直流调速房内配有低压总断路器、顶驱设备断路器、直流调速断路器、电源输出断路器、MCC 房变压器断路器、SVG 装置断路器。
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