钻修井机安全运行状态智能监控系统的制作方法

1.本发明涉及油气田勘探与开发关键设备—钻修井机的安全运行监控技术领域，具体为钻修井机安全运行状态智能监控系统。


背景技术：

2.钻修井机是油气田生产中关键装备，其运行安全直接关系到业主安全生产、作业成本、经济效益。一旦发生故障,轻则停工影响生产,造成经济损失；重则引起井喷、井架垮塌、火灾等重大事故,甚至发生灾难性事故；因此,钻机的安全运行对于油气田安全生产和提高经济效益就显得十分重要。
3.随着石油行业向智能化、数字化、信息化方面转型，钻机作为油气田生产的关键设备，使其数字化、信息化显得尤为迫切。钻修井机安全运行状态监控为钻机的数字化提供了可能性；目前，对钻修井机的监控是基于作业过程所需求的关键参数，并不是针对于钻修井机本身。比如，钻井参数仪仅监测钻修井作业的主要参数，监测了大钩高度和载荷，缺少集中系统地对钻(修)井机本身安全运行状态进行有效和可靠监控。
4.因此，我们需要对钻修井机安全运行状态智能监控系统，来解决上述中提到的现有钻井作业参数缺少的系统地对钻修井机本身安全运行状态进行可靠监控。


技术实现要素：

5.(一)解决的技术问题
6.针对现有技术的不足，本发明提供了钻修井机安全运行状态智能监控系统，具备系统化对钻修井机本身安全运行状态进行有效和可靠监控的优点，解决了上述背景技术中提到的现有钻井参数仪缺少对钻修井机本身安全运行状态进行有效和可靠监控的问题。
7.(二)技术方案
8.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：钻修井机安全运行状态智能监控系统，主要包括钻修井机运行状态监测系统和数据分析系统。钻修井机运行状态监测系统包括钻修井机运行状态监测管理系统和钻修井机运行状态音频、视频监控系统。钻修井机运行状态监测管理系统包括动力模块、传动模块、井架起升和作业模块、钻台底座模块、循环系统高压模块和电、液、气、电控制模块。钻井运行状态音频监控、视频系统包括井口和二层台模块、司钻房(台)模块，实现对关键岗位的操作人员的监控和提示。数据分析系统包括各模块的在线显示、数据超限报警及追溯。
9.优选的，所述传动模块包括传动箱运动参数、关键点的轴承温度和关键点的震动情况，通过布置传动速度传感器、温度传感器和震动传感器获取参数，并利用wifi传输至数据分析系统。
10.优选的，所述动力模块包括发动机运行参数，利用发动机的传输协议接口获取相关数据，并发送至数据分析系统。
11.优选的，所述循环模块包括立管压力参数，通过布置在立压管汇的压力传感器采
集作业过程中的循环压力。
12.优选的，所述起升模块包括天车入绳轮到主滚筒端的角度、天车防撞装置运行情况、井架的角度、井架最大应力、井架起升和伸缩液压缸和大钩载荷。
13.优选的，所述底座模块包括作业平台平面度和移动机构的同步性，通过倾斜度传感器和位置传感器监测平台的稳定性和平台滑移的同步性。
14.优选的，所述控制模块包括液压系统运行参数、气路系统运行参数和刹车系统的运行情况。
15.优选的，所述音频、视频监控系统包括司钻房监控系统和井口、二层台控制系统，通过布置摄像头和语音系统获取人员操作情况。
16.优选的，所述数据分析系统包括数据在线显示、超限报警及存储、回放。通过应用客户端实现数据的实时显示，通过系统中植入的参数实现报警、维修提示。根据各参数的重要性分配不同的存储节点，并形成图表，便于查看。
17.与现有技术相比，本发明提供了钻修井机安全运行状态智能监控系统，具备以下有益效果：
18.1、该钻修井机安全运行状态智能监控系统，通过设置有监测管理系统，音频、视频监控系统，具体为在作业过程中通过监测管理系统对钻修井机的各方面的信息进行捕捉，并通过音频、视频系统监控关键岗位的操作人员的工作状态，从而达到系统化对钻修井机设备的安全运行状态进行可靠监控的效果，解决了上述背景技术中提到的现有钻井参数仪缺少系统地对钻修井机本身安全运行状态进行监控的问题。
19.2、该钻修井机安全运行状态智能监控系统，利用传感器、摄像头等技术手段，在钻修井机的关键部件，通过传感器和摄像头对运行过程中的动态信息进行采集，将采集的信息通过有线或wifi传输到中央处理单元中，对信息设定阈值，便于对采集信息进行判断，并显示在监控屏幕，达到监控钻井运行状态的效果。
附图说明
20.图1为本发明钻修井机安全运行状态智能监控系统组成图；
21.图2为本发明传动系统监测信息图；
22.图3为本发明动力系统监测信息图；
23.图4为本发明循环系统监测信息图；
24.图5为本发明起升系统监测信息图；
25.图6为本发明底座系统监测信息图；
26.图7为本发明控制系统监测信息图；
27.图8为本发明人员操作情况监测信息图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本实施例是钻修井机安全运行状态智能监控系统的实施例。
30.请参阅图1-8，钻修井机安全运行状态智能监控系统，主要包括钻修井机运行状态监测系统和数据分析系统。钻修井机运行状态监测系统包括钻修井机运行状态监测管理系统和钻修井机运行状态音频、视频监控系统。钻修井机运行状态监测管理系统包括动力模块、传动模块、井架起升和作业模块、钻台底座模块、循环系统高压模块和电、液、气、电控制模块。钻修井机运行状态音频监控、视频系统包括井口和二层台模块、司钻房(台)模块。数据分析系统包括各模块的在线显示、数据超限报警及追溯。
31.通过上述技术方案，作业过程中，监测管理系统通过传感器采集各模块的实时信息，监控音频、视频系统通过摄像头和语音系统对作业过程中关键岗位的操作人员的行为和语音进行实时采集。数据分析系统接收上述两个系统的数据，进行显示、分析及存储。运行状态智能监控系统实现了对设备的运行状态的监控和对关键操作人员的操作行为进行提示，从而实现钻修井机运行处于安全状态，从技术方面实现本质安全。
32.具体的，所述传动模块包括传动箱运动参数、关键点的轴承温度和关键点的振动情况，通过布置传动速度传感器、温度传感器和震动传感器获取参数，并利用wifi传输至数据分析系统。
33.通过上述技术方案，可以通过将速度传感器设置在传动箱的传动轴，监测传动箱内部齿轮的转动速度，这里的传动速度传感器为现有的齿轮测速传感器；温度传感器设置在传动箱的箱体上，可以实时监测内部温度；震动传感器同样设置在箱体上，对震动幅度进行监测，捕捉震动信息。
34.具体的，所述动力模块包括发动机运行参数，利用发动机的传输协议接口获取相关数据，并发送至数据分析系统。
35.通过上述技术方案，在发动机运行过程中，通过协议接口读取温度参数，避免出现电机持续过载烧毁电机的情况。
36.具体的，所述循环模块包括立管压力参数，通过布置在立管管汇的压力传感器采集作业过程中的循环压力。
37.通过上述技术方案，循环模块设置在立管管汇中，通过立管压力参数可以直观得出作业过程中循环压力，避免出现压力过大对泥浆泵损坏，保护设备。
38.具体的，所述起升模块包括天车入绳轮到主滚筒端的角度、天车防撞装置运行情况、井架的角度、井架最大应力、井架起升和伸缩液压缸和大钩载荷。分别在天车位置布置角度传感器、在滚筒处布置监测传感器、在井架中段布置角度传感器、在井架伸缩缸处布置传感器、在液压猫头处布置载荷传感器。
39.通过上述技术方案，起升模块可以保证井架、天车等设备实时处于监测状态，保证其安全性。
40.具体的，所述底座模块包括作业平台平面度和移动机构的同步性，通过倾斜度传感器和位置传感器监测平台的稳定性和平台滑移的同步性。
41.通过上述技术方案，可以获知钻井底座是否平整，避免在移动钻修井机的时候，由于倾斜度过大出现钻修井机钻井出现旋转偏差。
42.具体的，所述音频、视频监控系统包括司钻房监控系统和井口、二层台控制系统，通过布置摄像头和语音系统获取人员操作情况。
43.通过上述技术方案，对关键岗位的操作人员的工作行为和工作环境进行监控，便于人员和设备的安全。
44.具体的，所述数据分析系统包括数据在线显示、超限报警及存储、回放。通过应用客户端实现数据的实时显示，通过系统中植入的参数实现报警、维修提示。根据各参数的重要性分配不同的存储节点，并形成图表，便于查看。
45.通过上述技术方案，实现数据实时显示、超限报警及后续回放，可利用存储的数据回馈设备的优化设计及提高维保效率。
46.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。