CN201250625Y

CN201250625Y - 一种钻井泥浆监控系统

Info

Publication number: CN201250625Y
Application number: CNU2008201096213U
Authority: CN
Inventors: 何文明; 于天化; 王清芳; 韩永升
Original assignee: BEIJING JING YI-HIFOR AUTOMATION INSTRUMENT CO LTD
Current assignee: BEIJING JING YI-HIFOR AUTOMATION INSTRUMENT CO LTD
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2009-06-03
Anticipated expiration: 2018-08-01

Abstract

本实用新型的钻井泥浆监控系统，包括数据采集装置、信息传输转换装置和终端控制装置，数据采集装置对泥浆液位及温度进行检测获取相应的液位及温度数据后，传递给与数据采集装置连接的信息传输转换装置，该信息传输转换装置对数据进行信号转换后，传递给与其连接的终端控制装置，并由终端控制装置对信息传输转换装置转换后的信息进行分析处理。钻井泥浆监控系统同时对泥浆的温度、液位以及容积上下限进行检测，提供声光报警功能；报警方式采用硬件、软件双重报警，大大提高报警的可靠性；整个系统液位、温度报警各成一个子系统，保证系统的可靠性，避免因某点故障影响整个系统的运行。

Description

一种钻井泥浆监控系统

技术领域

本实用新型涉及钻井液压力的控制、监测技术领域，尤其涉及一种钻井泥浆监控系统。

背景技术

在油田开发中钻井液又叫钻井泥浆，泥浆在钻井过程中起着平衡井筒压力、携带岩屑、冷却钻头、巩固井壁及保护油气层的作用，人们称它是“钻井的血液”。泥浆还能反映出井下的一些状况，如井喷或井漏，首先就反映在泥浆的总体积变化上。通过泥浆的井上和井下的循环，可以保证钻井的正常钻进。

在石油、天然气、地质矿产和盐业等钻井作业过程中，为了确保人员和设备的安全，为了更加及时准确地了解井下的地质状况，可以通过向现场工作人员显示泥浆罐的泥浆液位，并自动预警生产中可能发生的井漏、井涌等危险征兆，避免事故发生，达到井场工作人员和设备的安全，从而实现安全生产、高效生产之目的。

所以，需要对钻井泥浆进行实时的监控，编制一套集检测、控制、报警、管理于一身的监控管理系统，实时于对泥浆温度、液位、容积进行监测。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种钻井泥浆监控系统，对泥浆温度、液位以及容积进行检测、控制、报警、管理。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种钻井泥浆监控系统，包括数据采集装置、信息传输转换装置和终端控制装置，其中，所述数据采集装置对泥浆罐内泥浆液位及温度进行检测获取相应的液位及温度数据后，传递给与所述数据采集装置连接的信息传输转换装置，该信息传输转换装置对所述液位及温度数据进行信号转换后，传递给与其连接的终端控制装置，并由所述终端控制装置对所述信息传输转换装置转换后的信息进行分析处理，获得泥浆罐内泥浆温度、液位及容积信息。

进一步地，所述数据采集装置包括检测泥浆液位信息的连续测量型液位计以及检测泥浆温度信息的温度变送器，所述连续测量型液位计及温度变送器将泥浆液位及温度信息传递给所述信息传输转换装置。

其中，所述信息传输转换装置包括信号输入模块、与所述信号输入模块连接的转换模块、与所述转换模块连接的开关量输出模块，所述连续测量型液位计为磁浮子液位计，所述磁浮子液位计及温度变送器与所述信号输入模块连接，所述信号输入模块用来接收所述磁浮子液位计及温度变送器传递来的液位及温度信息，所述转换模块实现所述信号输入模块与所述终端控制装置之间的信号转换，所述开关量输出模块用来输出开关量信号。

其中，所述信息传输转换装置包括信号输入模块、与所述信号输入模块连接的转换模块、与所述转换模块连接的开关量输出模块，所述连续测量型液位计为超声波液位计，其与所述转换模块连接，所述温度变送器与所述信号输入模块连接，其中，所述信号输入模块用来接收所述温度变送器传递来的温度信息，所述转换模块实现所述信号输入模块与所述终端控制装置之间的信号转换，所述开关量输出模块用来输出开关量信号。

进一步地，所述终端控制装置包括与所述转换模块连接的工业计算机，所述工业计算机对所述转换模块转传递来的液位及温度信息进行分析处理。

进一步地，该系统还包括与所述开关量输出模块通过继电器连接的报警装置，所述开关量输出模块输出开关量信号导通所述继电器进而控制所述报警装置。

进一步地，该系统还包括与所述报警装置连接的容积检测装置，所述容积检测装置对泥浆罐内泥浆容积上、下限进行检测并输出开关量信号控制所述报警装置。

其中，所述容积检测装置包括液位报警器或液位开关。

其中，所述报警装置包括至少一个声光报警器。

其中，所述声光报警器为两个以上时，其并联设置。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出：

1、钻井泥浆监控系统同时采用连续测量型液位计、温度变送器对泥浆的温度、液位进行检测，经由工业计算机分析处理提供软件报警，而且工业计算机还对泥浆的温度、液位以及容积信息进行系统的管理；

2、钻井泥浆监控系统还采用容积检测装置，如液位报警器或液位开关提供容积上、下限硬件报警，实现硬件、软件双重报警，提高报警的可靠性；

3、钻井泥浆监控系统采用星型连接，温度、液位以及容积上下限报警各成一个子系统，互不干扰，这样能可靠保证系统的可靠性，避免因某点故障影响整个系统；

4、钻井泥浆监控系统用于硬件、软件报警的声光报警器可以采用多个并联方式，避免因一个故障而影响报警；

5、钻井泥浆监控系统结构简单、安装简便以及维护方便。

附图说明

图1为本实用新型钻井泥浆监控系统构成框图；

图2为本实用新型实施例一原理图；

图3为本实用新型实施例二原理图。

具体实施方式

本实用新型所述的一种钻井泥浆监控系统，其是针对石油钻井的泥浆而编制的一套集检测、控制、报警、管理于一身的监控管理系统，适用于对泥浆温度、液位以及容积进行监测，而且其可以单独或同时对泥浆的温度、液位以及容积提供硬件、软件报警，通过工业计算机对采集的温度及液位数据进行分析，由系统管理软件实时显示、保存、打印泥浆的相关数据、图表等。

实施例一

如图1、如2所示的一种钻井泥浆监控系统，包括数据采集装置1、信息传输转换装置2和终端控制装置3。数据采集装置1对泥浆罐内泥浆液位及温度进行检测获取相应的液位及温度数据后，传递给与数据采集装置1连接的信息传输转换装置2，该信息传输转换装置2对液位及温度数据进行信号转换后，传递给与其连接的终端控制装置3，并由终端控制装置3对所述信息传输转换装置2转换后的信息进行分析处理，获得泥浆罐内泥浆温度、液位信息以及液位换算得到的容积信息，如果符合预设的报警条件，则终端控制装置3输出报警信号。

具体而言，数据采集装置1包括检测泥浆液位信息的磁浮子液位计以及检测泥浆温度信息的温度变送器。磁浮子液位计及温度变送器与信息传输转换装置2连接，实时采集泥浆的液位信号以及温度信号(为模拟量电流信号)，磁浮子液位计与温度变送器将液位和温度信号传送给信息传输转换装置2。本实施例中，磁浮子液位计为4个，其个数与泥浆罐数目一致。

信息传输转换装置2包括与磁浮子液位计及温度变送器连接的信号输入模块、与信号输入模块连接的转换模块、与转换模块连接的开关量输出模块。信号输入模块接收磁浮子液位计及温度变送器采集、传递来的液位及温度信息，转换模块对信号输入模块接收的液位及温度信息进行信号转换并接入终端控制装置3，如果符合预设的报警条件，则终端控制装置3输出报警信号，转换模块还对终端控制装置3输出的报警信号进行转换并传递给开关量输出模块，开关量输出模块输出开关量信号，进而可以连接报警装置实现报警，具体涉及报警装置的技术方案将在下文中说明。

本实施例中，由于实时采集的泥浆液位信号以及温度信号是模拟量电流信号，信号输入模块采用i-7017模拟量输入模块，接入i-7017模拟量输入模块的模拟量电流信号转换输出为485信号，接着由i-7520(RS232/RS485)转换模块将485信号转换为232信号接入终端控制装置3的工业计算机，工业计算机对信号进行分析处理，得到温度、液位以及液位换算得到的容积信息，如果满足报警条件时，则工业计算机输出报警信号，转换模块对报警信号进行转换成485信号并传递给i-7067D开关量输出模块，i-7067D开关量输出模块输出开关量信号控制继电器导通，从而启动报警装置进行报警。

由上可知，终端控制装置3包括与转换模块连接的工业计算机，工业计算机对转换模块转传递来的液位及温度信息进行分析处理，获得泥浆温度、液位以及容积信息，如果满足报警条件时，则输出报警信号，转换模块对报警信号进行转换并传递给开关量输出模块，开关量输出模块响应报警信号。

本实施例中，终端控制装置包括配置有128点MCGS组态监测软件的工业计算机，MCGS(Monitor Control Genneralted System，通用监视控制系统)是用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，通讯DDE(Dynamic Data Exchange，动态数据交换机制)为实现MCGS组态软件与硬件通讯。工业计算机采用嵌入式工业计算机，根据液位信息通过计算实现液位-容积的转换，其可以将液位、温度、容积信息、报警数据记录管理，以便日后查看历史数据。工业计算机还可以连接大屏幕显示器，实时显示液位、温度、容积信息，或者工业计算机外接打印机，打印泥浆的相关数据、图表等。另外，为保证工业计算机所存储数据的安全性，可为不同操作者设定不同操作权限，在此不作赘述。

正如上面曾描述过的，工业计算机输出报警信号，由开关量输出模块控制报警装置进行报警提示，所以本实用新型的钻井泥浆监控系统，还可以包括与开关量输出模块连接的报警装置4。报警装置4包括声光报警器，声光报警器至少为一个，避免因一个故障而影响全部，本实施例中，声光报警器为4个且并联连接。当泥浆温度、液位以及液位换算所得的容积信息满足报警条件时，工业计算机输出报警信号，开关量输出模块输出开关量信号控制继电器导通，从而启动声光报警器进行报警，实现了软件控制报警。

对应于上述软件报警，本实用新型还提供硬件报警，即容积检测装置5，容积检测装置5对泥浆罐内泥浆容积上、下限进行检测监控，其个数与泥浆罐数目一致。容积检测装置5选择液位报警器，其与声光报警器连接，当满足容积上、下限报警条件时，不需要通过工业计算机的控制，液位报警器直接提供硬报警开关信号，控制声光报警器实现硬件报警。较佳地，液位报警器选择适合泥浆等恶劣工况报警的防暴液位报警器。

钻井泥浆监控系统还可以包括电源模块、空气开关、接线端子等，系统还可以安装有防雷设施，能有效的降低由于雷电感应及操作过电压对仪表造成的损害，在此不作赘述。

由上可见，钻井泥浆监控系统系统结构简单、安装简便，维护方便，其同时采用连续测量型液位计、温度变送器以及液位报警器对泥浆的液位、温度以及容积上下限进行检测，实现硬件、软件双重报警，提高报警的可靠性；

钻井泥浆监控系统采用星型连接，温度、液位以及容积上下限报警各成一个子系统，互不干扰，这样能可靠保证系统的可靠性，避免因某点故障影响整个系统；

钻井泥浆监控系统的工业计算机还对泥浆的温度、液位以及容积信息进行系统的管理；

钻井泥浆监控系统用于硬件、软件报警的声光报警器可以采用多个并联方式，避免因一个故障而影响全部。

实施例二

如图1、图3所示的钻井泥浆监控系统，本实施例与实施例一的区别包括数据采集装置1中的连续测量型液位计选用超声波液位计，熟悉本技术领域的技术人员可以知道超声波液位计输出485信号。

信息传输转换装置2包括ADAM-4017信号输入模块，与ADAM-4017信号输入模块连接的ADAM-4520转换模块，与ADAM-4520转换模块连接的I-7060开关量输出模块(也可以I-7063或I-7065开关量输出输入/输出模块)。

由上可知，对应于超声波液位计输出的485信号，则超声波液位计可以直接连接ADAM-4520转换模块，ADAM-4017信号输入模块只需要连接温度变送器，将温度变送器的模拟量电流信号接入ADAM-4520转换模块进行信号转换，进而由ADAM-4520转换模块将2路485信号转换为232信号接入终端控制装置3的工业计算机。当符合预设的报警条件，工业计算机输出报警信号，ADAM-4520转换模块将报警信号转换后传递给I-7060开关量输出模块，I-7060开关量输出模块输出开关量信号控制继电器导通，从而启动报警装置4的声光报警器进行报警，实现了软件控制报警。

对于硬件报警，通过容积检测装置5对泥浆罐内泥浆容积上、下限进行检测监控，直接提供硬报警开关信号，控制声光报警器实现硬件报警。本实施例与实施例一的区别还包括容积检测装置5选择液位开关，其输出开关量信号直接控制声光报警器实现报警，液位开关包括浮球液位开关、音叉液位开关、射频导纳液位开关或超声波液位开关。

由上可见，钻井泥浆监控系统系统结构简单、安装简便，维护方便，其同时采用连续测量型液位计、温度变送器以及液位开关对泥浆的温度、液位以及容积上下限进行检测，实现硬件、软件双重报警，提高报警的可靠性；

在上述实施例中，超声波液位计、磁浮子液位计、液位报警器、液位开关、温度变送器、声光报警器、信号输入模块、转换模块、开关量输出模块、MCGS组态软件等均为现有产品或现有技术，具体不作赘述。

而且应当知道，上述实施例中各元器件仅仅是举例性的，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换都可以应用本申请，如液位计应该包括输出模拟量电流信号及数字信号的各种对液位连续测量的液位计；容积检测装置包括液位开关、液位报警器等等；可以应用的信号输入模块、转换模块和开关量输出模块不限于上述举例等等，在此不做赘述。

综上所述，本实用新型的钻井泥浆监控系统可以实现：

1.泥浆罐监测

实时监测泥浆罐内泥浆的温度、液位以及容积上下限，一旦符合报警条件，则提供声光报警功能。整个系统采用星型连接，温度、液位以及容积上下限报警各成一个子系统，这样能可靠保证系统的可靠性，避免因某点故障影响整个系统的运行。

2.安全设施

系统的报警方式采用硬件、软件双重报警，大大提高报警的可靠性。而且声光报警器采用并联连接方式，避免因一个故障而影响全部。系统通过工业计算机将泥浆温度、液位以及容积上下限报警数据记录管理。系统安装有防雷设施，能有效的降低由于雷电感应及操作过电压对仪表造成的损害。

3.报表功能

系统通过工业计算机的外接设备，可实时打印泥浆温度、液位以及容积的管理数据。

4.历史数据

系统通过工业计算机记录的数据，可查看历史上任何日期任一时刻的泥浆温度、液位以及容积信息。

5.用户管理

系统通过工业计算机管理泥浆温度、液位以及容积数据，为保证数据的安全性，可为不同操作者设定不同操作权限。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1、一种钻井泥浆监控系统，其特征在于，包括数据采集装置、信息传输转换装置和终端控制装置，其中，所述数据采集装置对泥浆罐内泥浆液位及温度进行检测获取相应的液位及温度数据后，传递给与所述数据采集装置连接的信息传输转换装置，该信息传输转换装置对所述液位及温度数据进行信号转换后，传递给与其连接的终端控制装置，并由所述终端控制装置对所述信息传输转换装置转换后的信息进行分析处理，获得泥浆罐内泥浆温度、液位及容积信息。

2、根据权利要求1所述的钻井泥浆监控系统，其特征在于，所述数据采集装置包括检测泥浆液位信息的连续测量型液位计以及检测泥浆温度信息的温度变送器，所述连续测量型液位计及温度变送器将泥浆液位及温度信息传递给所述信息传输转换装置。

3、根据权利要求2所述的钻井泥浆监控系统，其特征在于，所述信息传输转换装置包括信号输入模块、与所述信号输入模块连接的转换模块、与所述转换模块连接的开关量输出模块，所述连续测量型液位计为磁浮子液位计，所述磁浮子液位计及温度变送器与所述信号输入模块连接，其中，所述信号输入模块用来接收所述磁浮子液位计及温度变送器传递来的液位及温度信息，所述转换模块实现所述信号输入模块与所述终端控制装置之间的信号转换，所述开关量输出模块用来输出开关量信号。

4、根据权利要求2所述的钻井泥浆监控系统，其特征在于，所述信息传输转换装置包括信号输入模块、与所述信号输入模块连接的转换模块、与所述转换模块连接的开关量输出模块，所述连续测量型液位计为超声波液位计，其与所述转换模块连接，所述温度变送器与所述信号输入模块连接，其中，所述信号输入模块用来接收所述温度变送器传递来的温度信息，所述转换模块实现所述信号输入模块与所述终端控制装置之间的信号转换，所述开关量输出模块用来输出开关量信号。

5、根据权利要求3或4所述的钻井泥浆监控系统，其特征在于，所述终端控制装置包括与所述转换模块连接的工业计算机，所述工业计算机对所述转换模块转传递来的液位及温度信息进行分析处理。

6、根据权利要求5所述的钻井泥浆监控系统，其特征在于，该系统还包括与所述开关量输出模块通过继电器连接的报警装置，所述开关量输出模块输出开关量信号导通所述继电器进而控制所述报警装置。

7、根据权利要求6所述的钻井泥浆监控系统，其特征在于，该系统还包括与所述报警装置连接的容积检测装置，所述容积检测装置对泥浆罐内泥浆容积上、下限进行检测并输出开关量信号控制所述报警装置。

8、根据权利要求7所述的钻井泥浆监控系统，其特征在于，所述容积检测装置包括液位报警器或液位开关。

9、根据权利要求6或7所述的钻井泥浆监控系统，其特征在于，所述报警装置包括至少一个声光报警器。

10、根据权利要求9所述的钻井泥浆监控系统，其特征在于，所述声光报警器为两个以上时，其并联设置。