CN214145423U - 一种石油钻机计量罐自动灌浆控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，包括信息采集单元、plc控制单元以及一体化工控机和计量罐执行单元，所述信息采集单元包括绞车传感器、大钩悬重传感器以及激光液位传感器；所述激光液位传感器和计量罐匹配设置；所述绞车传感器输出信号接入所述plc控制单元；所述大钩悬重传感器、激光液位传感器输出信号分别接入AD模块，通过所述AD模块接入plc控制单元；所述plc控制单元与一体化工控机连接；所述PLC计量罐执行单元包括灌浆控制柜和灌浆泵。控制单元根据绞车传感器、大钩悬重传感器检测的实时数据，准确分析判断起出立柱的数量。并发出控制指令操作灌浆指令，当钻井液通过溢流管流回计量罐时，控制中心发出停止灌浆的指令。

Description

一种石油钻机计量罐自动灌浆控制装置

技术领域

本实用新型涉及石油钻井工程安全控制技术，尤其是涉及一种石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，起钻作业中，对计量罐内钻井液灌入、返出体积计算以及起钻灌浆的自动控制装置的设计。

背景技术

在石油钻井施工过程中，通常需要进行起、下钻作业，在起、下钻过程中需要每起出1柱钻铤或3～5柱钻杆，人工打开灌浆泵将灌浆罐内泥浆泵入井内，人工观察返浆口处是否有浆返出，即停止灌浆。由于人工灌浆的不及时性，会造成井内泥浆量变少，井底压力失衡，造成溢流现象的发生。在起、下钻过程中需要计量罐对灌入井筒及井口返出钻井液体积进行计量，以确定井眼是否处于压力平衡状态，是否有井漏、溢流等复杂情况发生，为此需要使用专用的计量工具来读取计量罐内钻井液体积，以确定井内灌入、返出的钻井液体积。目前的计量手段包括使用钢板尺或计量罐计量标尺量取液面高度。使用钢板尺需要计量人员频繁的量取液面体积，再查表、计算，工作量大且效率低下；而通过计量罐计量标尺量取液面高度变化又往往受限于计量人员的高度，如果液面变化或标尺高度超过计量人员高度，读值、调零都比较困难；且受条件限制，钻井队通常极少配备该计量装置。因此有必要提供一种操作方便、快捷，且能够直观、准确地获得计量罐内钻井液体积变化的测量装置并能在起下钻时自动灌浆，对井漏、溢流情况的发生与否做出快速准确地判断。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，能够快速、直观、准确地获得起、下钻过程中计量罐内钻井液体积的变化，对井漏、溢流情况的发生与否做出快速准确地判断。

本实用新型采用的技术方案：

一种石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，包括信息采集单元、plc控制单元以及一体化工控机和计量罐执行单元，所述信息采集单元包括绞车传感器、大钩悬重传感器以及激光液位传感器；所述激光液位传感器和计量罐匹配设置；所述绞车传感器输出信号接入所述plc控制单元；与所述plc控制单元连接有AD模块，大钩悬重传感器、激光液位传感器采集到的信号经AD模块转换后传输到PLC控制单元。所述plc控制单元与一体化工控机连接；所述PLC计量罐执行单元包括灌浆控制柜和灌浆泵。

实用新型有益效果：

1、本实用新型石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，利用计量罐内安装激光液位传感器实时计算钻井液的体积，可以快速、直观地读取计量罐中钻井液体积的实际变化量，通过与钻杆的理论排替体积进行比较，可快速准确地判断出井下是否存在井漏、溢流情况，避免了查表、计算等繁琐的计量步骤，有效地提高了工作效率。避免了使用计量罐标尺测量过程中由于液面变化或标尺高度过高造成的难于观测以及计量误差较大的问题。

2、本实用新型石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，结构简单，容易实现。使用时，无需前期复杂繁琐的准备步骤，安装操作极为简单实用，适合国内外各种型号的钻机，技术难度不大，性价比较高。

附图说明

图1：本实用新型石油钻机计量罐自动灌浆控制装置的示意图之一；

图2：本实用新型石油钻机计量罐自动灌浆控制装置的示意图之二。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型技术方案做进一步的详细描述。

以下各实施例仅用于说明本实用新型，不应当构成对实用新型保护范围的限定。本领域技术人员在现有技术范围内，采用惯用技术手段的置换以及和现有技术进行简单组合，均不脱离本实用新型保护范围。

实施例1

参见图1,本实用新型石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，包括信息采集单元、plc控制单元、AD模块以及一体化工控机和计量罐执行单元，所述信息采集单元包括绞车传感器、大钩悬重传感器以及激光液位传感器；所述激光液位传感器和计量罐匹配设置；所述绞车传感器输出信号接入所述plc控制单元；大钩悬重传感器、激光液位传感器输出信号分别接入AD模块；所述plc控制单元与一体化工控机连接。

本实施例石油钻机计量罐自动灌浆控制装置工作原理：

绞车传感器实时采集游车的运行位置，输出信号接入所述plc控制单元；大钩悬重传感器、激光液位传感器输出信号分别接入AD模块转换成PLC控制单元所需的数字信号。实时与程序设定数值进行比较判断，PLC何时发出判断指令到执行单元。

控制单元根据绞车传感器、大钩悬重传感器检测的实时数据，准确分析判断起出立柱的数量，并发出控制指令。当钻井液通过溢流管流回计量罐时，控制单元发出停止灌浆的指令。控制单元根据激光液位传感器实时计算计量罐钻井液的体积，快速地判断是否井漏和溢流的发生。

起钻时，控制单元根据绞车传感器、大钩悬重传感器检测的实时数据，准确分析判断起出了立柱的数量，并发出控制指令操作灌浆指令，当钻井液通过溢流管返回计量罐时，控制中心发出停止灌浆的指令。

在起钻过程中，读取并计量每次起钻杆钻前后池体积变化，即获得计量罐中钻井液体积的实际变化量，将实际变化量和理论变化量（钻杆的理论排替体积）进行比较，判断井下是否存在井漏、溢流情况以及井漏、溢流量。当存在井漏时，每起一柱钻杆的实际灌入量（钻井液由计量罐向井内灌入）大于理论灌入量，每下一柱钻杆的实际返出量（钻井液由井内返回计量罐）小于理论返出量；当存在溢流时，每起一柱钻杆的实际灌入量小于理论灌入量，每下一柱钻杆的实际返出量大于理论返出量。实际变化量和理论变化量的差值为井漏、溢流量。

实施例2

参见图2,本实用新型石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，与实施例1不同的是：进一步的公开了计量罐执行单元的具体构成。所述PLC计量罐执行单元包括灌浆控制柜和灌浆泵。所述灌浆控制柜接受PLC控制单元发出的控制信号，发出灌浆泵启动和停止命令。

本实施例工作原理：灌浆泵接到灌浆控制柜发出的指令开始灌浆，当激光液位传感器实时采集的液位信号与设定进行比较，当返浆液位或体积达到设定数值时，PLC给灌浆控制柜发出停止指令，灌浆泵停止灌浆。

当灌浆量大于程序设定灌浆量时，发出井漏报警信号，并持续灌浆。

当灌浆量小于程序设定灌浆量时，发出溢流报警信号。

本实用新型石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，利用计量罐内安装激光液位传感器实时计算钻井液的体积，可以快速、直观地读取计量罐中钻井液体积的实际变化量，通过与钻杆的理论排替体积进行比较，可快速准确地判断出井下是否存在井漏、溢流情况，避免了查表、计算等繁琐的计量步骤，有效地提高了工作效率。

Claims (3)

1.一种石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，包括信息采集单元、plc控制单元以及一体化工控机和计量罐执行单元，其特征是：所述信息采集单元包括绞车传感器、大钩悬重传感器以及激光液位传感器；所述激光液位传感器和计量罐匹配设置；所述绞车传感器输出信号接入所述plc控制单元；大钩悬重传感器、激光液位传感器输出信号分别接入AD模块，通过所述AD模块接入plc控制单元；所述plc控制单元与一体化工控机连接。

2.根据权利要求1所述的石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，其特征是：所述计量罐执行单元包括灌浆控制柜和灌浆泵；所述灌浆控制柜接受PLC控制单元发出的执行命令，控制灌浆泵的启动和停止，进行灌浆作业。

3.根据权利要求1或2所述的石油钻机计量罐自动灌浆控制装置，其特征是：所述PLC控制单元与一体化工控机通讯连接，与所述PLC控制单元连接有报警单元。

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