CN214836242U - 一种油田钻井防喷器远程安全管控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种油田钻井防喷器远程安全管控装置，包括储能器工况采集模块、液压管汇数据采集模块和气动管线数据采集模块。本申请基于传感器及数据无线网络传输、自动化控制技术，以较低的成本解决了防喷器静态待机情况下，不可能安排人员全程监管但又不能出现工况异常失察情况的问题，一方面实现了现场防喷器直观灵敏的工况监测管理，不用施工人员在施工过程中担心在无法预测发生井涌井喷事故时防喷器的可靠性，解决了甲方对于所有施工队伍远程安全监管过程中，人工监管无法全程实时感知每个施工队伍现场防喷器性能及状态的问题，另一方面在加强甲方对每个施工现场安全精细化管控的同时，降低了大量人员往来巡查投入的人工、交通成本。

Description

一种油田钻井防喷器远程安全管控装置

技术领域

本实用新型涉及油田防喷器领域，具体为一种油田钻井防喷器远程安全管控装置。

背景技术

油田钻井施工过程中，会用到防喷器，防喷器又称封井器，使用防喷器切断钻具封闭井口或是直接关井及紧急切断井下与地面事故通道的最后保障，而已发生的严重井喷事故90％是因为紧急关井失败，而主要原因在于紧急情况下蓄能器故障未及时发现，导致防喷器无法正常工作。因此日常钻井过程中，防喷器的检修、检验、抽查都是甲方重点监测的安全管控点。

防喷器是通过蓄能器及液压系统进行现场操作，而蓄能器及液压系统的工况正常与否目前主要通过人工读取现场的压力表进行判断，存在以下缺陷和不足：

1、防喷器根据现场施工进度及需求进行操作，存在不确定性，正常情况下只是待用状态，按目前现场作业习惯，无法安排专人施工周期全程值守观测，容易发生设备故障失察，但一旦现场发生事故无法正常使用，会导致严重事故。

2、防喷器不属于施工过程中频繁使用设备，只是重大事故的最后一道保障，虽然每口井完井后要求每台防喷器进行检修检测，但容易出现设备长期使用导致的管线老化，引发动力系统故障，因此长期使用的防喷器无法确保故障率。

3、甲方通过人工巡查无法解决全程监管的需求，但井喷事故发生存在不确定性，因此目前手段无法保障发生井喷，防喷器设备随时可用。

4、现有工作流程只在完井后检修防喷器，且正常情况下，无事故一口井全部施工周期都不会进行防喷器操作，因此容易造成现场工作人员及监管人员思想麻痹大意，出现现场故障未及时发现、维修，最终导致突发事故关井失败，引发严重事故。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种油田钻井防喷器远程安全管控装置，解决了防喷器静态待机情况下，不可能安排人员全程监管但又不能出现工况异常失察情况的问题。

为达成上述目的，本实用新型提出如下技术方案：一种油田钻井防喷器远程安全管控装置，包括：

储能器工况采集模块，储能器工况采集模块包括数字化液位计、数字化压力表一、继电器开关、PLC控制箱，所述数字化液位计安装在储能器中的液压油油箱，用于液压油油量数据采集，所述数字化压力表一安装在钢瓶上，用于钢瓶液压油压力数据采集，所述PLC控制箱采集储能器中的液位及钢瓶的压力数据，并控制泵体是否向钢瓶中打液压油，所述PLC通过所采集的液位数据根据预设值进行比对并发出油箱油量不足及时补充油料的提示；

液压管汇数据采集模块，液压管汇数据采集模块包括数字化压力表二、DTU，所述数字化压力表二将液压管汇压力转为数字信号传至DTU，DTU统一打包进行数据远传，实现管汇压力采集；

气动管线数据采集模块，气动管线数据采集模块包括数字化压力表三，数字化压力表三安装在气源泵上，进行气源压力实时采集。

进一步的，在本实用新型中，所述继电器开关安装在泵体的供电线路上。

进一步的，在本实用新型中，所述泵体为电动泵或气动泵。

进一步的，在本实用新型中，所述PLC控制箱和DTU安装在远控台控制柜中。

进一步的，在本实用新型中，所述液压管汇为数根管线以排状铺设，用于连接储能器及井口防喷器，为防喷器开合提供液压油及传输动力。

有益效果，本申请的技术方案具备如下技术效果：

本实用新型通过储能器工况采集模块、液压管汇数据采集模块和气动管线数据采集模块，基于传感器及数据无线网络传输、自动化控制技术，以较低的成本解决了防喷器静态待机情况下，不可能安排人员全程监管但又不能出现工况异常失察情况的问题，一方面实现了现场防喷器直观灵敏的工况监测管理，不用施工人员在施工过程中担心在无法预测发生井涌井喷事故时防喷器的可靠性，另一方面解决了甲方对于所有施工队伍远程安全监管过程中，人工监管无法全程实时感知每个施工队伍现场防喷器性能及状态的问题，另一方面在加强甲方对每个施工现场安全精细化管控的同时，降低了大量人员往来巡查投入的人工、交通成本。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型使用时状态示意图。

图中，各附图标记的含义如下：1、远控台控制柜；2、气控阀控制台；3、钻台；4、储能器；5、气管线；6、液压管汇；7、防喷器；8、泄压管线；9、数字化压力表一；10、PLC控制箱；11、DTU；12、数字化压力表二；13、数字化液位计。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

实施例：本实施例现场通过对各型号普通防喷器进行加装数字信号传感器，实现现场自动维持正常工作状态，并实时将公开数据远传至远程管理系统。如图1-2所示，具体包含：

一、储能器工况采集模块：储能器工况采集模块包括数字化液位计13、数字化压力表一9、继电器开关、PLC控制箱10。

如图2所示，防喷器7是通过液压驱动进行设备操作，储能器4待工是否正常直接关系到紧急状态下防喷器7是否能正常执行关井动作，所以储能器4的工况采集是防喷器7工况数据中的重点。

对储能器4中的液压油油箱中加装数字化液位计13，实现液压油油量数据采集，以便配合电动泵或者气动泵工作时，油量不足及时提示加油，同时通过油位值设置，避免加油过多导致蓄能器油液回流时发生油箱溢出。

在储能器钢瓶上加装数字化压力表一9，采集储能器4的钢瓶内油压。

在远控台控制柜1上加装PLC控制箱10，PLC控制箱具有PLC，通过远控台控制柜内1的PLC控制箱10采集储能器4中压油油箱的液位及储能器钢瓶的压力数据，当储能器钢瓶中油压低于21MPa时，PLC自动控制电动泵或者气动泵启动，向储能器钢瓶中打液压油，当储能器4中油压达到21MPa时，PLC控制电动泵或者气动泵停止工作。

当现场储能器4中液压油液位过低时PLC通过所采集的液位数据根据预设值进行比对并发出油箱油量不足及时补充油料的提示。

对现场防喷器电动泵或气动泵供电线路上加装继电器开关，在正常钻井开钻及完钻过程中，PLC会根据储能器4中的油压通过电动泵或者气动泵上的继电器实现泵的自动启停，来保障防喷器7的储能器4待机压力始终保持在21MPa，确保储能器4正常可用，同时通过防喷器7的远控台控制柜内1设置DTU 11，远控台控制柜1中的无线DTU 11将储能器4部分工况数据实时通过无线网络传输至远程监管平台。

二、液压管汇数据采集模块：液压管汇数据采集模块包括数字化压力表二、DTU。

液压管汇6是在进行防喷器7操作时，通过储能器4提供动力，以液压油为介质驱动防喷器7部件的开合，而液压管汇6的油压是否正常，液压管汇6是否存在漏油泄压，直接关系到防喷器7能否迅速动作。其中井口的防喷器7位于井口及钻台间，用于发生井涌及井喷事故时，瞬间封闭井口，井下气、液到达地面。泄压管线8用于事故发生时，通过连接防喷器7的泄压管线8在可控的情况下逐步放出井口及井下带压气液，最终达到安全压力，事故解除。

通过在液压管汇6上加装数字化压力表二12，将液压管汇6的压力转为数字信号传至远控台控制柜1上的DTU 11，再由DTU 11统一打包进行数据远传，实现液压管汇6压力采集。

进一步扩展的，通过不同部件管汇压力的采集，在进行防喷器7操作时，可现实不同部件动作，及控制液压油的流向，因此，根据不同型号的防喷器需配备不同数量的数字压力表进行数据采集，以便确保液压管汇发生泄漏泄压情况下，及时提示维修恢复正常工况。

三、气动管线数据采集模块：

防喷器7的开关通过不同液压管汇6的管汇压力进行操作，液压管汇6的压力变化由其上的气手动减压阀进行控制。该气手动减压阀由操作人员操控控制台上的气控阀控制台2进行调控，气控阀控制台2位于钻井井架钻台3上，钻台3位于井口上方，钻台3下具有井架，井架高度为距离地面三至四米。也就是防喷器7的动作操作是由人工通过气动管线控制液压管汇6压力变化实现防喷器7的操控，所以气源压力和气动管线的工况数据采集也关系到防喷器7的正常操作，因此做以下改造：

通过在气源泵上加装数字化压力表三，进行气源压力实时采集。确保气动管线操作不因管线泄漏或者气泵出现故障导致防喷器操控失败。

四、数据打包及传输：

现场将所采集的各部位传感器的数据统一采集到远控台控制柜1上的PLC中，实现现场油泵自动启停，同时将数据通过远控台控制柜1内的无线DTU 11将数据远传至远程管理电脑。

五、工况数据变化判断及防喷器工况预警：

现场通过PLC中预设油箱油量值、储能器压力值、液压及气管线压力值，实现异常值现场及远程同步报警、保修，实现防喷器异常工况预警。

本实施例通过储能器工况采集模块、液压管汇数据采集模块和气动管线数据采集模块，基于传感器及数据无线网络传输、自动化控制技术，以较低的成本解决了防喷器静态待机情况下，不可能安排人员全程监管但又不能出现工况异常失察情况的问题，一方面实现了现场防喷器直观灵敏的工况监测管理，不用施工人员在施工过程中担心在无法预测发生井涌井喷事故时防喷器的可靠性，另一方面解决了甲方对于所有施工队伍远程安全监管过程中，人工监管无法全程实时感知每个施工队伍现场防喷器性能及状态的问题，另一方面在加强甲方对每个施工现场安全精细化管控的同时，降低了大量人员往来巡查投入的人工、交通成本。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (5)

1.一种油田钻井防喷器远程安全管控装置，其特征在于：包括：

储能器工况采集模块，储能器工况采集模块包括数字化液位计、数字化压力表一、继电器开关、PLC控制箱，所述数字化液位计安装在储能器中的液压油油箱，用于液压油油量数据采集，所述数字化压力表一安装在钢瓶上，用于钢瓶液压油压力数据采集，所述PLC控制箱采集储能器中的液位及钢瓶的压力数据，并控制泵体是否向钢瓶中打液压油，所述PLC通过所采集的液位数据根据预设值进行比对并发出油箱油量不足及时补充油料的提示；

液压管汇数据采集模块，液压管汇数据采集模块包括数字化压力表二、DTU，所述数字化压力表二将液压管汇压力转为数字信号传至DTU，DTU统一打包进行数据远传，实现管汇压力采集；

气动管线数据采集模块，气动管线数据采集模块包括数字化压力表三，数字化压力表三安装在气源泵上，进行气源压力实时采集。

2.根据权利要求1所述的一种油田钻井防喷器远程安全管控装置，其特征在于：所述继电器开关安装在泵体的供电线路上。

3.根据权利要求2所述的一种油田钻井防喷器远程安全管控装置，其特征在于：所述泵体为电动泵或气动泵。

4.根据权利要求1所述的一种油田钻井防喷器远程安全管控装置，其特征在于：所述PLC控制箱和DTU安装在远控台控制柜中。

5.根据权利要求1所述的一种油田钻井防喷器远程安全管控装置，其特征在于：所述液压管汇为数根管线以排状铺设，用于连接储能器及井口防喷器，为防喷器开合提供液压油及传输动力。

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