CN209838393U - 一种钻井罐面监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种钻井罐面监测系统，包括罐面控制器、数据采集系统、显示系统和报警系统，所述罐面控制器为单片机控制器，所述数据采集系统包括设置在泥浆罐体内的液位传感器、密度传感器和流量传感器，还包括能实时判断钻井井深的绞车传感器和悬重传感器。所述显示系统包括通过配电通讯柜与罐面控制器远程无线连接的监控显示器，所述报警系统能实现声光语音报警。本实用新型能实时测量钻井泥浆罐的液位、储液量、总储液量、变化量、泥浆密度和温度等参数，快速准确判定井下是否发生溢流或渗漏，及时发出报警信号，进而预防钻井井下事故复杂化。

Description

一种钻井罐面监测系统

技术领域

本实用新型涉及石油钻探技术领域，具体涉及一种钻井罐面监测系统。

背景技术

由于石油钻探在不同地区的施工会遇到千变万化的地质构造，钻遇易渗透地层、裂缝、溶洞会造成不同漏速、方量的井漏，钻探时遇到含油气的地层时会造成不同程度的溢流或井喷事故，特别是新区域原始地层压力不明的探井情况更严重。

钻进时如发生了井漏或溢流，泥浆返回泥浆罐的量会发生变化，自动化监控在提示井漏、预防溢流井喷等灾难性事故，体现着十分重要的作用。由此，监测钻井过程中泥浆总体积的变化如果能在井漏或溢流现象产生初期作出及时的预判和提示，进而能预防钻井井下事故复杂化，最大程度提高工作效率和减少损失。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于现有钻探设备的罐面监测系统，该监测系统通过在现有钻探设备上安装控制器、多个传感器和显示报警装置来自动判断泥浆量的变化从而判定井下是否发生溢流或渗漏，本实用新型结构简单，自动化程度高，监测结果精确，安装方便，可靠性高，可推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种钻井罐面监测系统，其特征在于，包括罐面控制器、数据采集系统、显示系统和报警系统。

所述罐面控制器内置单片机控制器，能实时接收罐面液位高度、泥浆密度、泵速等信息，按设定程序判断井漏或溢流，与远端监控显示器通过配电通讯柜无线链接，可远端设置复位罐体体积初始值、报警上下限值，向远端同时发送液位、密度、泵速等信息。

所述数据采集系统包括设置在地面泥浆罐体内的液位传感器和密度传感器，还包括设置在输送泥浆管路上的流量传感器和设置在绞车上的绞车传感器和悬重传感器，所述液位传感器、密度传感器、流量传感器、绞车传感器和悬重传感器均与罐面控制器连接，液位传感器检测各罐体实时液位高度，优选使用浮球式液位深度仪，信号传输至控制器程序运算生成各罐液体体积；泥浆密度传感器能检测泥浆实时特性，为钻井过程提供辅助信息；流量传感器主要检测新配比泥浆或人为加入新增体积；绞车传感器与悬重传感器配合使用，信息综合到控制器经过软件判断生成钻井实时井深，为系统计算增加环空体积提供依据。

所述显示系统包括通过配电通讯柜与罐面控制器远程无线连接的监控显示器，从而能将各传感器检测到的数据可视化，历史数据曲线化显示，方便人工辅助状况判断。

所述报警系统为与罐面控制器连接的无线声光报警器。

优选地，所述密度传感器为智能在线密度计利用差压式密度计的原理，能根据介质在一定垂直距离上的差压值计算出密度值，并自动进行温度补偿，温度和密度两参数可同时显示，便于进行行业标密换算精度高,可靠性好，安装使用简单。

优选地，在泥浆泵上设置有与罐面控制器连接的用于检测泥浆泵转速的泵冲传感器，泵冲传感器具有感应式开关，能实时向罐面传感器发送泥浆泵转速数据，从而使罐面控制器能精准衡量泵启动或停止前后对泥浆罐液体体积的影响。

优选地，所述监控显示器和声光报警器同时设置在罐面坐岗房、司钻房和工程泥浆技术员远端监控室内，罐面坐岗房、司钻房与泥浆值班房相互之间实现了无线数据传输，避免了因传输原因造成误判。

优选地，罐面坐岗房现场高尖音播报“井涌”、低重音播报“井漏”，对溢流和井漏状况提醒更直观，信息传输更有效率。

优选地，所述罐面控制器、数据采集系统、显示系统和报警系统均使用防爆型仪器，所述罐面控制器的外壳做防水防潮处理，罐面控制器上的电源输入和传感器输入接口均采用防水防爆插头，所述罐面控制器上设置有运行指示灯、启动开关、报警开关和复位按钮，复位按钮用于根据实际工况更新泥浆总体积时提供新的监测报警标准，实现了液面实时监控。

优选地，所述配电通讯柜包括通讯处理单元、电源模块、天线接口和显示器接口，所述配电通讯柜的外壳做防水防潮处理，配电通讯柜的电源输入接口采用防水防爆插头，配电通讯柜上设置有指示灯、启动开关。

优选地，所述钻井罐面监测系统由220V交流供电。

优选地，为了避免现场大功率电气设备的电磁干扰影响，本监测系统内的无线连接所采用的天线用螺纹接口形式，可直接接于罐面控制器壳体，在无线屏蔽功能较强的地方可外置吸盘式天线，天线与控制器间线缆连接，避免了线路的损坏和安装导致误装错装的工作量。

优选地，各罐内的液位传感器检测液面实时高度，罐面控制器计算罐内液体体积，同时累加位于井下的泥浆循环管路内总体积，进而判断出泥浆总体积变化情况。遇到特殊工况，如人为补充泥浆量、更换钻具等，控制程序复位泥浆池体积判断新基点。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型结构简单，自动化程度高，监测结果精确，安装方便，可靠性高，能在监测钻井过程中泥浆总体积的变化在井漏或溢流现象产生初期作出及时的预判和提示，进而预防钻井井下事故复杂化。

2、本实用新型中的罐面控制器与泥浆罐内设置有液位传感器和密度传感器连接，能自动识别泥浆体积变化量，达到限位自动报警，再通过与罐面控制器连接的监控显示器来可视化监测数据，历史数据曲线化显示，方便人工辅助状况判断。

3、本实用新型在罐面坐岗房、司钻房与泥浆值班房多个位置设置同时与罐面控制器无线连接的监控显示器，相互之间实现了无线数据传输，避免了因传输原因造成误判，通过声光报警器在各个地点均发出警报，确保相关工作人员能及时接受报警信号，第一时间开展溢流和井漏的处理工作，提高工作效率，减小成本投入。

4、本实用新型中的罐面控制器独具定期特定工况下的基值复位功能，能根据工况更新体积量判断基点，达到模糊识别效果，避免重复的狼来了和因人员的不作为因素等误报警情况发生，真实地实现了液面实时监控。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图。

附图标记说明：

1—罐面控制器； 2—液位传感器； 3—密度传感器；

4—流量传感器； 5—声光报警器； 6—监控显示器；

7—绞车传感器； 8—悬重传感器； 9—泵冲传感器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括罐面控制器1、数据采集系统、显示系统和报警系统。

所述罐面控制器1内置单片机控制器，能实时接收罐面液位高度、泥浆密度、泵速等信息，按预先在单片机控制器中输入的罐面液位高度、泥浆密度、泵速、泥浆温度等数据信息的上限值来判断井漏或溢流，通过配电通讯柜与远端监控显示器6无线链接。

所述数据采集系统包括设置在地面泥浆罐体内的液位传感器2和密度传感器3，还包括设置在输送泥浆管路上的流量传感器4 和设置在绞车上的绞车传感器7和悬重传感器8，所述液位传感器 2、密度传感器3、流量传感器4、绞车传感器7和悬重传感器8 均与罐面控制器1连接，液位传感器2检测各罐体实时液位高度，优选使用浮球式液位深度仪，信号传输至罐面控制器1程序运算生成各罐液体体积；泥浆密度传感器3能检测泥浆实时特性，为钻井过程提供辅助信息；流量传感器4主要检测新配比泥浆或人为加入新增体积，绞车传感器7与悬重传感器8配合使用，信息综合到罐面控制器1经过软件判断生成钻井实时井深，为系统计算增加环空体积提供依据。

所述显示系统包括通过配电通讯柜与罐面控制器1远程无线连接的监控显示器6，能将各传感器检测到的数据可视化，历史数据曲线化显示，方便人工辅助状况判断。

所述报警系统为与罐面控制器连接的无线声光报警器5。

本实施例中，监测系统为使用电压220VAC，消耗功率小于0.5KW，最小井涌报警量为0.5-2m³，最小井漏报警量为2-3m³，泥浆介质密度为1-2.5g/cm3，介质温度为-10～120℃，外部工作环境温度为-30～60℃，防护等级为IP65的监测系统。

本实施例中，所述浮球式液位深度仪的主要参数包括：仪表材质为1Cr18Ni9Ti，测量范围为0-2.0m，测量精度为±1mm，测量介质密度＞0.5g/cm3，防爆标志为ExdeⅡCT6。

本实施例中，所述密度传感器3为智能在线密度计，利用差压式密度计的原理，能根据介质在一定垂直距离上的差压值计算出密度值，并自动进行温度补偿，温度和密度两参数可同时显示，便于进行行业标密换算，精度高，可靠性好，安装使用简单。

本实施例中，在泥浆泵上设置有与罐面控制器连接的的用于检测泥浆泵转速的泵冲传感器9，所述泵冲传感器9设置有感应式开关能精准衡量泵启动或停止前后对泥浆罐液体体积的影响。

本实施例中，所述监控显示器6和声光报警器5同时设置在罐面坐岗房、司钻房和工程泥浆技术员远端监控室内，罐面坐岗房、司钻房与泥浆值班房相互之间实现了无线数据传输，避免了因传输原因造成误判。

本实施例中，罐面坐岗房现场高尖音播报“井涌”、低重音播报“井漏”，对溢流和井漏状况提醒更直观，信息传输更有效率。

本实施例中，所述罐面控制器1、数据采集系统、显示系统和报警系统均使用防爆型仪器，所述罐面控制器1具有防水防潮的外壳，罐面控制器1上的电源输入和传感器输入接口均采用防水防爆插头，所述罐面控制器1上设置有运行指示灯、启动开关、报警开关和复位按钮，复位按钮用于根据实际工况更新泥浆总体积时提供新的监测报警标准，实现了液面实时监控。

本实施例中，所述配电通讯柜包括通讯处理单元、电源模块、天线接口和显示器接口，所述配电通讯柜的外壳做防水防潮处理，配电通讯柜的电源输入接口采用防水防爆插头，配电通讯柜上设置有指示灯、启动开关。

本实施例中，为了避免现场大功率电气设备的电磁干扰影响，本监测系统内的无线连接所采用的天线用螺纹接口形式，可直接接于罐面控制器1壳体，在无线屏蔽功能较强的地方可外置吸盘式天线，天线与控制器间线缆连接，避免了线路的损坏和安装导致误装错装的工作量。

本实施例中，各罐内的液位传感器2检测液面实时高度，罐面控制器1计算罐内液体体积，同时累加位于井下的泥浆循环管路内总体积，进而判断出泥浆总体积变化情况。遇到特殊工况，如人为补充泥浆量、更换钻具等，控制程序复位泥浆池体积判断新基点。

本实施例中，安装设备时，罐面控制器1和配电通讯柜安装在定制的安装架内，监控显示器6可置放于桌面平台或吊架安装。

本实用新型提供的钻井罐面监测系统的安装使用步骤包括：

第一步、分别选定罐面控制器1、配电通讯柜、监控显示器6 和声光报警器5的安装放置位置，并安装；

第二步、将各传感器与罐面控制器1连接，将各监控显示器6、声光报警器5与罐面控制器1通过配电通讯柜无线连接；

第三步、确认系统电压正常后，将各部件接通电源并开启电源，检查交流电源指示灯工作是否正常；

第四步、正常供电工作后，监控显示器6参数显示界面出现主界面，界面提供实时数据监测、井漏井涌报警、数据报表生成、实时曲线显示、历史曲线显示和历史报警记录等信息模块，进入数据报表界面，开始对钻井过程中的泥浆体积进行实时监测并进行数据处理判断。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种钻井罐面监测系统，其特征在于，包括罐面控制器(1)、数据采集系统、显示系统和报警系统；

所述罐面控制器(1)为单片机控制器；

所述数据采集系统包括设置在地面泥浆罐体内的液位传感器(2)和密度传感器(3)，还包括设置在泥浆输送管路上的流量传感器(4)和设置在绞车上用于实时判断钻井井深的绞车传感器(7)和悬重传感器(8)，所述液位传感器(2)、密度传感器(3)、流量传感器(4)、绞车传感器(7)和悬重传感器(8)均与所述罐面控制器(1)连接；

所述显示系统包括通过配电通讯柜与罐面控制器(1)远程无线连接的监控显示器(6)；

所述报警系统为与所述罐面控制器(1)连接的无线声光报警器(5)。

2.根据权利要求1所述的一种钻井罐面监测系统，其特征在于，输送泥浆的管路上设置的泥浆泵上安装有用于检测泥浆泵转速的泵冲传感器(9)，所述泵冲传感器(9)上设置有用于与泥浆泵同步启停的感应式开关，所述泵冲传感器(9)与罐面控制器(1)连接。

3.根据权利要求1所述的一种钻井罐面监测系统，其特征在于，所述监控显示器(6)和声光报警器(5)同时设置在罐面坐岗房、司钻房和工程泥浆技术员远端监控室内。

4.根据权利要求1所述的一种钻井罐面监测系统，其特征在于，所述罐面控制器(1)、数据采集系统、显示系统和报警系统均使用防爆型仪器，所述罐面控制器(1)具有防水防潮的外壳，罐面控制器(1)上的电源输入接口和传感器输入接口均采用防水防爆插头，所述罐面控制器(1)上设置有运行指示灯、启动开关、报警开关和复位按钮。

5.根据权利要求1所述的一种钻井罐面监测系统，其特征在于，所述配电通讯柜包括通讯处理单元、电源模块、天线接口和显示器接口，所述配电通讯柜具有防水防潮的外壳，配电通讯柜的电源输入接口采用防水防爆插头，配电通讯柜上设置有指示灯、启动开关。

6.根据权利要求1所述的一种钻井罐面监测系统，其特征在于，所述钻井罐面监测系统由220V交流供电。