CN1648408A - 石油天然气钻井作业监控管理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于石油天然气钻井工程的石油天然气钻井作业监控管理系统，该系统乃是通过仿真监测、报警和应急处理、控制和HSE保障、数据库和管理、远程监控管理五大系统对石油天然气钻进作业全过程进行监控和管理，最终达到安全生产、环境保护和提高经济效益的目的。本发明提供的监控管理系统可以对钻井作业全过程实施全面的综合监控，利用它可以有效避免钻井作业工程事故的发生，保证人员健康、作业安全和环境保护。该系统技术、设备先进，操作方便，直观快捷，有利于大大提高钻井作业劳动生产率和经济效益，宜于推广应用。

Description

石油天然气钻井作业监控管理系统

技术领域：

本发明涉及一种用于石油天然气钻井工程的生产、安全、环保监控管理系统。

背景技术：

石油、天然气钻井作业是一个动用设备多、物资消耗大、工艺技术复杂且存在众多安全风险的大型施工过程。目前，虽然此种作业的工艺技术发展甚快，但是由于现场缺乏现代化的钻井作业全过程综合监控管理系统，主要依靠技术含量较低的仪器设备和操作人员的知识和经验对作业过程中各个环节进行粗放的监控管理，因而监控工作的效率和质量低下，并导致生产成本高，经济效益低，甚至时有重大安全事故发生。

发明内容：

本发明的目的在于提供的一种可以对石油天然气钻井作业实施全过程综合监控从而保证安全生产、环境保护、提高经济效益的石油天然气钻井作业监控管理系统。

本发明是这样实现的。此种监控管理系统乃是通过仿真监测、报警和应急处理、控制和HSE保障、数据库和管理、远程监控管理五大系统对石油天然气钻井作业全过程进行监控和管理，最终达到安全生产、环境保护和提高经济效益的目的。本发明技术方案的实施要点如下：

1、石油天然气钻井作业监控管理系统设备的安装设置

(1)现场测试仪器仪表：该系统配置的仪器仪表由以下三部分组成：

①智能钻井工程参数测试仪该仪器安装在钻机上，采用单片机和外围传感器，全自动电源和微机进行数字化处理后进入计算机网络平台；

②钻井液综合参数无线监测仪  安装在泥浆出口和泥浆罐上，为全自动控制装置，由现场数据采集发射仪和主机接收机组成，采集发射仪由传感器、采集器和DSP微机控制系统组成，主机接收机通过数字化处理进入计算机网络平台；

③健康、安全、环保综合监测仪安装在钻井场地上，该仪器按照HSE健康、安全、环保体系的标准对钻井作业现场相关部位实施监测，监测的数据进入计算机网络平台。

(2)现场计算机软件平台：

计算机软件平台是本系统的核心装置，采用国际流行的Internet/Intranet技术和多项动态技术，并采用ASP、CSS、JavaScript、VBScript、Java、VB、VC等多种语言和多种数据库，如Sybase、OracleInformix、MS SQL Server、DB2等。硬件配置512兆内存。软件接收采集系统采取数字化处理技术，与对外输出网络、显示屏、电子告示牌和远程网络系统相匹配；

(3)现场显示屏、告示牌和报警系统：

现场显示屏、电子告示牌、报警器均采用数字化电子系统并与计算机网络平台匹配。安装在钻机平台和场地上。

(4)自动控制和管理软件：

该软件为石油天然气钻井作业专家系统软件，编入计算机网络平台。平台软件有仿真监测系统、报警和应急处理系统、控制和HSE保障系统、数据库和管理系统和内部维护管理系统；

(5)远程传输网络系统：

该系统通过油田网络系统建立钻井行业网站与行业监控管理中心，并与总公司、油田总部、钻井公司和钻井现场计算机网络平台联网；

(6)“三废”处理设备的安装设置：

a、污水处理装置：将从钻井现场的机房、泵房、钻机底座接出的污水管线分别与螺杆泵相连接，其后设置一与之相连接的锥形螺旋分离器，螺旋分离器之后设置一油水分离器，由螺旋分离器底部接出的管线则与岩屑回收罐相连；b、钻井液处理装置：在钻井井场一侧设置泥浆回收罐和水泥浆回收罐各一，分别与钻井施工泥浆泵低压输出管线和泥浆循环槽相连接，泥浆回收罐另一侧与高速脱水离心机相连；c、岩屑处理装置：在通常钻井施工过程所用的震动筛旁侧设置一个岩屑回收罐，从除砂器、除泥器分别接出管线至该罐，岩屑回收罐之后设置一混凝土搅拌器。

2、石油天然气钻井作业监控管理系统的工艺过程：

(1)作业现场监测：通过智能钻井工程参数仪、钻井液综合参数无线监测仪、健康、安全、环保综合监测仪在作业现场采集的数据和信息进入现场计算机网络平台；计算机网络平台的仿真监测系统对现场作业进行动态仿真和静态仿真监测，其中，动态仿真监测乃是通过现场显示器显示的三维图像仿真钻井作业的井下动态状况，直观地观察钻井工程的井下动态工作情况，静态仿真监测则是通过显示器显示的井身结构仿真、钻柱组合仿真、井控系统仿真、地面工程储液罐仿真直观地观察钻井作业现场状态；

(2)作业现场控制：仿真监测系统的信息进入报警和应急处理系统、控制和健康、安全、环保保障系统；报警和应急处理系统对钻井工程中可能发生的油气水侵、钻井液密度下降、井漏、井喷预兆产生的溢流和井喷、井下因钻头抽吸发生的异常情况、井下发生的下钻遇阻、上提钻具和起钻遇卡、井下钻具断开及溜钻、井下发生井漏、泵压异常超限造成的堵水眼、钻具刺漏、地面泵送故障、游动滑车上升位置超限、转盘扭矩超限造成井下蹩钻、钻进时无进尺、钻具放空、钻头超过额定工作时间、井下异常情况进行报警；根据报警系统的报警，专家系统立即启动相关的紧急处理预案及时处理；专家系统通过对钻井作业重点部位的控制程序和健康、安全、环保(HSE)保证体系程序、监测系统采集的资料和数据库标准程序进行数字化处理，由控制装置实施对钻井作业7个重点部位进行控制和实施健康、安全、环保(HSE)保证程序；

(3)现场管理：仿真监测系统、报警和应急处理系统、控制和健康、安全、环保(HSE)保障系统的信息进入数据库和管理系统，实施管理功能：由计算机发出指令，指使钻井工程人员执行检测、强制检查，实施标准操作和安全技术规程，处理复杂情况，完成工作指标，并将执行结果和信息返回输入数据库；专家系统对返回的信息进行数字化处理和评估，继续发出提令，实施系统对钻井作业全过程的管理；数据库和管理系统对钻井工程各工序施工进行强制检查，并将信息和数据输入数据库；专家系统通过计算机发出指令，实施钻井工程作业的各项重点要求，并通过钻井工程监测15个参数及曲线、10个作业图库、行业法律法规、工程技术标准、公式数据、工程设计和作业指导书进行指导和管理施工，并输出和打印钻井工程作业报表和信息的资料；

(4)远程监控管理：

钻井作业现场计算机网络平台与上级行业远程监控管理中心联网，形成远程网络监控管理系统，实现对钻井作业现场的远程网络监控管理；各级远程网络行业管理中心通过远程网络监控管理系统全天候对所辖钻井队的钻井作业进行远程监控和管理，可以随时抽样监控管理和发出指令，及时组织应急预案的实施，从而使石油天然气钻井作业这一高危行业作业纳入系统的行业网络监控管理之中；

(5)维护管理：

系统为操作人员配有维护管理软件和工具，具有标准信息录入、标准信息修改、选择菜单修改、作业标准修改功能，从而增强系统的适应性和可操作性，确保系统功能的实施。

本发明提供的石油天然气钻井作业监控管理系统可以对钻井作业全过程实施全面的综合监控，利用它可以有效避免钻井作业工程事故的发生，保证人员健康、作业安全和环境保护。该系统技术、设备先进，操作方便，直观快捷，有利于大大提高钻井作业劳动生产率和经济效益，宜于推广应用。

附图说明：附图为本发明实施石油天然气钻井作业监控管理的工艺流程图。

具体实施方式：以下结合附图对本发明的实施做进一步说明。

如图所示：该监控管理系统以钻井作业现场计算机网络平台为中心，一方面与钻井公司、油田、总公司等上级远程监控管理网络及其他相关监管、通讯网络联网，另一方面分别与本系统的仿真监控系统、报警和应急系统、控制和健康、安全、环保(HSE)保障系统、数据库和管理系统、维护管理系统相连通，并通过上述各系统实施现场监测、现场控制和现场管理。其中，所采用的智能钻井工程参数测试仪为H2DL-04型，钻井液综合参数无线监测仪为A2CE-04型，健康、安全、环保综合监测仪为J2BF-04型，现场显示屏和电子告示牌为XDY-04型，上述各监测仪均为现场现已应有的产品。现场和网络用计算机为512兆内存品牌机。现场“三废”处理再利用装置设置和无害化处理，采用现已推广应用的整套技术进行。

Claims (1)

1、一种石油天然气钻井作业监控管理系统，其特征在于：该系统乃是通过仿真监测、报警和应急处理、控制和HSE保障、数据库和管理、远程监控管理五大系统对石油天然气钻进作业全过程进行监控和管理，最终达到安全生产、环境保护和提高经济效益的目的；其实施要点如下：

A、石油天然气钻井作业监控管理系统设备的安装设置

(1)现场测试仪器仪表：该系统配置的仪器仪表由以下三部分组成：

①智能钻井工程参数测试仪  该仪器安装在钻机上，采用单片机和外围传感器，全自动电源和微机进行数字化处理后进入计算机网络平台；

②钻井液综合参数无线监测仪  安装在泥浆出口和泥浆罐上，为全自动控制装置，由现场数据采集发射仪和主机接收机组成，采集发射仪由传感器、采集器和DSP微机控制系统组成，主机接收机通过数字化处理进入计算机网络平台；

③健康、安全、环保综合监测仪  安装在钻井场地上，该仪器按照HSE健康、安全、环保体系的标准对钻井作业现场相关部位实施监测，监测的数据进入计算机网络平台；

(2)现场计算机软件平台：

计算机软件平台是本系统的核心装置，采用国际流行的Internet/Intranet技术和多项动态技术，并采用ASP、CSS、JavaScript、VBScript、Java、VB、VC等多种语言和多种数据库，如Sybase、OracleInformix、MS SQL Server、DB2，硬件配置512兆内存，软件接收采集系统采取数字化处理技术，与对外输出网络、显示屏、电子告示牌和远程网络系统相匹配；

(3)现场显示屏、告示牌和报警系统：

现场显示屏、电子告示牌、报警器均采用数字化电子系统并与计算机网络平台匹配，安装在钻机平台和场地上；

(4)自动控制和管理软件：

该软件为石油天然气钻井作业专家系统软件，编入计算机网络平台。平台软件有仿真监测系统、报警和应急处理系统、控制和HSE保障系统、数据库和管理系统和内部维护管理系统；

(5)远程传输网络系统：

该系统通过油田网络系统建立钻井行业网站与行业监控管理中心，并与总公司、油田总部、钻井公司和钻井现场计算机网络平台联网；

(6)“三废”处理设备的安装设置：

a、污水处理装置：将从钻井现场的机房、泵房、钻机底座接出的污水管线分别与螺杆泵相连接，其后设置一与之相连接的锥形螺旋分离器，螺旋分离器之后设置一油水分离器，由螺旋分离器底部接出的管线则与岩屑回收罐相连；b、钻井液处理装置：在钻井井场一侧设置泥浆回收罐和水泥浆回收罐各一，分别与钻井施工泥浆泵低压输出管线和泥浆循环槽相连接，泥浆回收罐另一侧与高速脱水离心机相连；c、岩屑处理装置：在通常钻井施工过程所用的震动筛旁侧设置一个岩屑回收罐，从除砂器、除泥器分别接出管线至该罐，岩屑回收罐之后设置一混凝土搅拌器；

B、石油天然气钻井作业监控管理系统的工艺过程：

(1)作业现场监测：通过智能钻井工程参数仪、钻井液综合参数无线监测仪、健康、安全、环保综合监测仪在作业现场采集的数据和信息进入现场计算机网络平台；计算机网络平台的仿真监测系统对现场作业进行动态仿真和静态仿真监测，其中，动态仿真监测乃是通过现场显示器显示的三维图像仿真钻井作业的井下动态状况，直观地观察钻井工程的井下动态工作情况，静态仿真监测则是通过显示器显示的井身结构仿真、钻柱组合仿真、井控系统仿真、地面工程储液罐仿真，直观地观察钻井作业现场状态；

(2)作业现场控制：仿真监测系统的信息进入报警和应急处理系统、控制和健康、安全、环保保障系统；报警和应急处理系统对钻井工程中可能发生的油气水侵、钻井液密度下降、井漏、井喷预兆产生的溢流和井喷、井下因钻头抽吸发生的异常情况、井下发生的下钻遇阻、上提钻具和起钻遇卡、井下钻具断开及溜钻、井下发生井漏、泵压异常超限造成的堵水眼、钻具刺漏、地面泵送故障、游动滑车上升位置超限、转盘扭矩超限造成井下蹩钻、钻进时无进尺、钻具放空、钻头超过额定工作时间、井下异常情况进行报警；根据报警系统的报警，专家系统立即启动相关的紧急处理预案及时处理；专家系统通过对钻井作业重点部位的控制程序和健康、安全、环保保证体系程序、监测系统采集的资料和数据库标准程序进行数字化处理，由控制装置实施对钻井作业7个重点部位进行控制和实施健康、安全、环保保证程序；

(3)现场管理：仿真监测系统、报警和应急处理系统、控制和健康、安全、环保保障系统的信息进入数据库和管理系统，实施管理功能：由计算机发出指令，指使钻井工程人员执行检测、强制检查，实施标准操作和安全技术规程，处理复杂情况，完成工作指标，并将执行结果和信息返回输入数据库；专家系统对返回的信息进行数字化处理和评估，继续发出提令，实施系统对钻井作业全过程的管理；数据库和管理系统对钻井工程各工序施工进行强制检查，并将信息和数据输入数据库；专家系统通过计算机发出指令，实施钻井工程作业的各项重点要求，并通过钻井工程监测15个参数及曲线、10个作业图库、行业法律法规、工程技术标准、公式数据、工程设计和作业指导书进行指导和管理施工，输出和打印钻井工程作业报表和信息的资料；

(4)远程监控管理：

钻井作业现场计算机网络平台与上级行业远程监控管理中心联网，形成远程网络监控管理系统，实现对钻井作业现场的远程网络监控管理；各级远程网络行业管理中心通过远程网络监控管理系统全天候对所辖钻井队的钻井作业进行远程监控和管理，可以随时抽样监控管理和发出指令，及时组织应急预案的实施，从而使石油天然气钻井作业这一高危行业作业纳入系统的行业网络监控管理之中；

(5)维护管理：

系统为操作人员配有维护管理软件和工具，具有标准信息录入、标准信息修改、选择菜单修改、作业标准修改功能，从而增强系统的适应性和可操作性，确保系统功能的实施。

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