CN203494780U - 一种钻井液振动筛自适应控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种钻井液振动筛自适应控制装置，由筛箱体、进液仓、振动筛筛网、筛网调角机构、底座、激振电机、防爆控制箱组成，在振动筛筛网的骨架上通过螺栓分别固定安装有钻井液浮力传感器、高频振动增强器、液面位置传感器，在振动筛出口下方安装有截流箱，在截流箱上安装出口钻井液含量传感器；变频器、钻井液浮力传感器、调角机构、筛网高频振动增强器、液面位置传感器和出口钻井液含量传感器通过数据线连接至微处理控制器的输入/输出端；变频器、微处理控制器安装在防爆控制箱内。本实用新型可实现振动筛的振动频率和筛箱倾斜角度的自适应控制，使振动筛提高处理能力达30%以上，减少跑浆90%，满足钻井液固相控制要求。

Description

一种钻井液振动筛自适应控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种钻井液振动筛自适应控制装置，属石油天然气钻探类钻井固控设备技术领域。

技术背景

钻井振动筛作为第一级钻井液固相控制设备，已经历了几十年的发展。目前，国内外所使用的惯性单轴或多轴振动筛，由筛箱、进液仓、筛网、筛箱调角机构、振动电机等组成，通常为圆振型、直线振型或椭圆振型等单一振动方式，即使有个别实现双振型的筛型，其振动频率、振动力、筛箱倾角都是固定的，难以根据处理量及筛分效果进行自动调整，无法满足工程实际的需要。即使有些振动筛能手工控制调整上述参数，但这种调整很不准确且效率低下。在现代石油天然气钻井工程中，钻井液固控设备的现代发展方向是用振动筛和离心机两级固控设备来取代现有的多级固控设备，这就对振动筛提出了越来越高的要求，特别是在自动控制和参数合理匹配调整方面，目前在用的振动筛都不具备这样的功能。

ZL200810046189.2公开了一种智能型自适应可变参数振动筛，控制比较复杂，需3组共15个传感器，且每个传感器不能直接量化控制振动筛，必须有安装在泥浆返回管道上、筛箱体上、筛箱出口处的这15只不同的传感器产生的信号联合控制。其中一组传感器还要安装在泥浆返回通道上，实施工作量大，现场应用受限。

实用新型内容

本实用新型的目的在于使钻井液振动筛能实现振动频率、振动力、筛箱倾角自适应控制，通过采用现代电子和传感器技术对振动筛的上述参数进行采集，经信号分析处理技术，形成控制信号对振动筛的运转工况调整到最佳状态。

本实用新型技术方案如下：

本实用新型由筛箱体、进液仓、筛网、筛网调角机构、底座、激振电机、防爆控制箱组成，在振动筛筛网的骨架上通过螺栓分别固定安装有钻井液浮力传感器、高频振动增强器、液面位置传感器，在振动筛出口下方安装有截流箱，在截流箱上安装出口钻井液含量传感器；变频器、钻井液浮力传感器、筛网调角机构、筛网高频振动增强器、液面位置传感器和出口钻井液含量传感器通过数据线连接至微处理控制器的输入/输出端；变频器、微处理控制器安装在防爆控制箱内。

本实用新型的有益效果：根据振动筛运行过程中的筛分效果，实时对振动筛的振动频率、振动幅度做出自动调整，同时筛箱调角机构对筛箱倾斜角度进行自动调整，实现振动筛的振动频率、振动幅度和筛箱倾斜角度的自适应控制，使振动筛工作在最佳状态。通过实测振动筛提高处理能力达30%以上；减少跑浆90%。传感器、微处理控制器、变频器可工作5万小时以上，维护工作量小，振动筛筛分效果满足固相控制要求，可推广安装到各型振动筛。

附图说明

图1为自适应振动筛主视图；

图2为自适应振动筛侧视图。

图中：1-筛箱体；2-进液仓；3-筛网；4-变频器；5-钻井液浮力传感器；6-筛网调角机构；7-高频振动增强器；8-液面位置传感器；9-出口钻井液含量传感器；10-截流箱，11-微处理控制器；12-底座；13-激振电机。

具体实施方式

由图可知，本实用新型由筛箱体1、进液仓2、筛网3、筛网调角机构6、底座12、激振电机13、防爆控制箱组成，在振动筛筛网3的骨架上通过螺栓分别固定安装有钻井液浮力传感器5、高频振动增强器7、液面位置传感器8，在振动筛出口下方安装有截流箱10，在截流箱10上安装出口钻井液含量传感器9；变频器4、钻井液浮力传感器5、调角机构6、筛网高频振动增强器7、液面位置传感器8和出口钻井液含量传感器9通过数据线连接至微处理控制器11的输入/输出端；变频器4、微处理控制器11安装在防爆控制箱内。

所述的钻井液浮力传感器5安装在筛网3靠近钻井液入口58～62cm处，高频振动增强器7安装在筛网3的中间位置，液面位置传感器8安装在筛网3靠近岩屑出口端58～62cm处，出口钻井液含量传感器9的探测头深入截流箱内18～22cm。

在钻井施工过程中，钻井液由筛箱体1最前端的进液仓2进入振动筛筛网3的筛面上，在振动筛筛网3上受激振电机13激振力的作用，钻井液被抛起，被抛起的钻井液托起钻井液浮力传感器5的托板，钻井液浮力传感器5有高电平输出，该高电平通过数据线送到微处理控制器11，微处理控制器11接收到该高电平信号后，产生一个脉冲信号，通过数据线送到液面位置传感器8和出口钻井液含量传感器9，液面位置传感器8和出口钻井液含量传感器9接收到脉冲信号后开始工作；液面位置传感器8检测振动筛筛网3上钻井液相对位置，如振动筛筛网3上钻井液的相对位置超过了正常位置，则说明钻井液排量增大，液面位置传感器8此时产生钻井液排量增大信号，该信号通过数据线送入微处理控制器11，由微处理控制器11判断后通过数据线发出控制码到变频器4，变频器4接到控制码后，由其控制激振电机13的输出频率做相应改变，进而改变振动筛的振动频率，提高振动筛处理能力。当出口钻井液含量传感器9检测截流箱10内筛除的岩屑有钻井液溢出时，说明变频器4和激振电机13的输出频率不能满足振动筛的振动要求，此时出口钻井液含量传感器9检测到的泥浆溢出传感信号，通过数据线送到微处理控制器11，由微处理控制器11分析判断后，通过数据线发出控制信号，启动筛网调角机构6调整振动筛筛网3的倾斜角度，如钻井液溢出还没有消除，则微处理控制器11产生另一组控制信号，通过数据线启动高频振动增强器7，增强振动筛筛网3的振动频率，进一步提高振动筛的处理能力，直到达到理想的筛分效果；当进入振动筛筛网3上的钻井液排量减少时，液面位置传感器8检测到振动筛筛网3的液面偏低，并产生信号，通过数据线送入微处理控制器11，微处理控制器11发出控制信号，通过数据线关闭高频振动增强器7，回调振动筛筛网3的倾斜角度。如液面位置传感器8检测到振动筛筛网3的液面偏低时，由微处理控制器11发出控制码到变频器4，改变变频器4和激振电机13的输出频率，进一步降低振动筛处理能力。

当泥浆停止循环时，钻井液浮力传感器5的托板沉下，钻井液浮力传感器5产生的高电平变低，该低电平信号通过数据线送入微处理控制器11，微处理控制器11判断后产生关断脉冲，关断液面传感器8和钻井液含量传感器9，自适应系统停止工作，振动筛改由工频工作。

Claims (2)

1.一种钻井液振动筛自适应控制装置，由筛箱体（1）、进液仓（2）、振动筛筛网(3)、筛网调角机构(6)、底座(12)、激振电机(13)、防爆控制箱组成，其特征是：在振动筛筛网(3)的骨架上通过螺栓分别固定安装有钻井液浮力传感器(5)、高频振动增强器(7)、液面位置传感器(8)，在振动筛出口下方安装有截流箱(10)，在截流箱(10)上安装出口钻井液含量传感器(9)；变频器(4)、钻井液浮力传感器(5)、筛网调角机构(6)、筛网高频振动增强器（7）、液面位置传感器（8）和出口钻井液含量传感器（9）通过数据线连接至微处理控制器（11）的输入/输出端；变频器(4)、微处理控制器(11)安装在防爆控制箱内。

2.根据权利要求1所述的一种钻井液振动筛自适应控制装置，其特征在于：所述的钻井液浮力传感器(5)安装在筛网(3)靠近钻井液入口58～62cm处；高频振动增强器(7)安装在筛网(3)的中间位置；液面位置传感器(8)安装在筛网(3)靠近岩屑出口端58～62cm处；出口钻井液含量传感器（9）的探测头深入截流箱内18～22cm。

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