动元件工作条件及对气源的要求应符合SY/T 5027-2006的规定，气路系统在气源压力大于或等于0.9MPa下，持续3min，压力降应不超过0.1MPa,不得影响其他气动单元正常工作；
[0161]②控制系统设置的防碰天车单元，其气路应与绞车滚筒离合器气路联锁，控制系统在故障状态下能够保证绞车极限安全位置系统工作可靠；
[0162]③控制系统设置的防顿钻单元，其气路应与绞车滚筒离合器气路联锁，控制系统在故障状态下能够保证司钻有效控制绞车动作，不影响工作的进行；
[0163]④控制系统设置的栗压防护单元，其气路应与钻井栗的控制气路联锁，控制系统在故障状态下能够保证司钻有效控制钻井栗动作，不影响工作的进行。
【主权项】
1.一种钻井安全监控与防护装置，包括数据采集单元、控制处理单元、安全防护执行单元，所述控制处理单元包括PLC以及工控机，所述PLC通过串口与工控机连接，数据采集单元的各类传感器实时采集现场作业数据传输给PLC及工控机，工控机按照设定程序判断是否采取安全防护措施，并通过PLC启动安全防护执行单元，其特征在于:所述安全防护执行单元包括电控式栗压防护机构以及游车防护机构，对应的数据采集单元的配置包括:安装在立管或泥浆栗上的压力传感器；安装在绞车滚筒的导气龙头上的绞车传感器；安装在死绳固定器上的悬重传感器；所述压力传感器、绞车传感器、悬重传感器输出信号连接到PLC ;所述PLC设有对应的输出端口分别控制连接所述电控式栗压防护机构以及游车防护机构。2.根据权利要求1所述的钻井安全监控与防护装置，其特征在于:所述电控式栗压防护机构的配置如下: 1)在高压管线的灌浆阀或低压回水阀的下游安装一个常闭式气动阀； 2)对于机械式钻井栗，钻井栗控制开关之间的气路上安装常开式栗压防护电磁阀，所述栗压防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述栗压防护电磁阀的进口 P与控制气源相连，所述栗压防护电磁阀的常开式出口 A分成两路，一路与钻井栗手动开关阀的进口气路连接，另一路与气动阀的关闭接口连接；所述栗压防护电磁阀的常闭式出口 B与气动阀的启动接口连接； 3)所述栗压防护电磁阀的控制电路连接PLC的控制输出端口； 4)对于电控式钻井栗，在电动钻井栗的变频控制器与其控制转换开关之间安装模拟信号源，所述模拟信号源输出信号通过所述转换开关连接变频控制器的控制信号输入端，所述模拟信号源受控连接所述PLC。3.根据权利要求1所述的钻井安全监控与防护装置，其特征在于:所述电控式栗压防护机构的配置如下: 1)在高压管线的灌浆阀或低压回水阀的下游安装一个常闭式气动阀； 2)对于机械式钻井栗，在钻井栗手动开关阀的出口气路上安装常开式栗压防护电磁阀，所述栗压防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述栗压防护电磁阀的进口 P与钻井栗手动开关阀的出口相连，所述栗压防护电磁阀的常开式出口 A与钻井栗控制气路相连，常闭式出口 B堵住；在控制气源与泄压阀控制气路接口之间安装常开式泄压防护电磁阀，所述泄压防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述泄压防护电磁阀的进口 P与气源相连，所述泄压防护电磁阀的常开式出口 A与气动阀的关闭接口连接，所述泄压防护电磁阀的常闭式出口 B与气动阀的启动接口连接； 3)所述栗压防护电磁阀和泄压防护电磁阀的控制电路连接PLC的控制输出端口； 4)对于电控式钻井栗，在电动钻井栗的变频器与其控制旋钮之间安装模拟信号源，所述模拟信号源输出信号连接变频器的控制信号输入端，所述模拟信号源受控连接所述PLC。4.根据权利要求2或3所述的钻井安全监控与防护装置，其特征在于:所述游车防护机构配置如下: I)在总离合、高低速的开关控制气路上安装一个常开式游车防护电磁阀，所述游车防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述游车防护电磁阀的进口 P与控制气源相连，所述游车防护电磁阀的常开式出口 A与总离合、高低速的开关控制气路连接，所述游车防护电磁阀的常闭式出口 B与绞车刹车气缸的控制气路连接； 2)所述游车防护电磁阀的控制电路连接PLC的控制输出端口。5.根据权利要求4所述的钻井安全监控与防护装置，其特征在于:所述安全防护执行单元包括与灌浆栗配套设置的灌浆控制机构，所述灌浆控制机构及数据采集单元的配置如下: 1)在喇叭口上安装溢流口液位传感器；所述溢流口液位传感器输出信号连接到PLC; 2)在低压回水管线与泥浆罐罐面管网的连接处，安装一个三通转换阀，所述三通转换阀的P-A通道连接低压回水管线与泥浆罐罐面管网，所述三通转换阀的P-B通道连接低压回水管线与灌浆栗； 3)所述PLC设有控制输出端口连接灌浆栗控制电路，所述浆栗控制电路控制连接所述三通转换阀及灌浆栗。6.一种钻井安全监控与智能防护系统，包括数据采集单元、控制处理单元、安全防护执行单元，所述控制处理单元包括PLC以及工控机，PLC通过串口与工控机连接，数据采集单元的各类传感器实时采集现场作业数据传输给PLC及工控机，工控机按照设定程序判断是否采取安全防护措施，并通过PLC启动安全防护执行单元，其特征在于:所述安全防护执行单元包括栗压防护子系统，安装在立管或泥浆栗上的压力传感器实时采集栗压数值传输给PLC,工控机通过PLC启动栗压防护系统。7.根据权利要求6所述的钻井安全监控与智能防护系统，其特征在于:所述栗压防护子系统配置如下: 1)在高压管线的灌浆阀或低压回水阀的下游安装一个常闭式气动阀； 2)对于机械式钻井栗，在控制气源与钻井栗控制开关之间的气路上安装常开式栗压防护电磁阀，所述栗压防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述栗压防护电磁阀的进口 P与控制气源相连，将所述栗压防护电磁阀的常开式出口 A分成两路，一路与钻井栗手动开关阀的进口气路连接，另一路与气动阀的关闭接口连接，栗压防护电磁阀的常闭式出口 B与气动阀的启动接口连接；或者，同时在钻井栗手动开关阀的出口气路上安装常开式栗压防护电磁阀，所述栗压防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述栗压防护电磁阀的进口 P与钻井栗手动开关阀的出口相连，所述栗压防护电磁阀的常开式出口 A与钻井栗控制气路相连，常闭式出口 B堵住；在控制气源与泄压阀控制气路接口之间安装常开式泄压防护电磁阀，所述泄压防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述泄压防护电磁阀的进口 P与气源相连，所述泄压防护电磁阀的常开式出口 A与气动阀的关闭接口连接，所述泄压防护电磁阀的常闭式出口 B与气动阀的启动接口连接；所述栗压防护电磁阀和泄压防护电磁阀的控制电路连接PLC的控制输出端口 ； 3)对于电控式钻井栗，如果电动钻井栗的栗压达到设定的压力防护值，工控机发出指令，通过PLC和变频器控制电动钻井栗，并切断栗压防护电磁阀的常开式气路口 A及泄压阀的闭合气路，使钻井栗停止运行；同时打开常闭式气路出口 B，接通泄压阀的开启气路，打开泄压阀，实现停栗、泄压。8.根据权利要求6或7所述的钻井安全监控与智能防护系统，其特征在于:所述安全防护执行单元包括游车防护子系统，所述游车防护子系统及数据采集单元配置如下: I)在绞车滚筒的导气龙头上安装绞车传感器，在死绳固定器上安装悬重传感器；所述绞车传感器、悬重传感器输出信号连接到PLC ; 2)在总离合、高低速的开关控制气路上安装一个常开式游车防护电磁阀，所述游车防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述游车防护电磁阀的进口 P与控制气源相连，所述游车防护电磁阀的常开式出口 A与总离合、高低速的开关控制气路连接，所述游车防护电磁阀的常闭式出口 B与绞车刹车气缸的控制气路连接； 3)PLC对立管压力值和游车的高度、速度值进行实时检测分析，并将检测分析结果传输给工控机。9.根据权利要求8所述的钻井安全监控与智能防护系统，其特征在于:所述安全防护执行单元包括灌浆控制子系统，所述灌浆控制子系统及数据采集单元配置如下: 1)在喇叭口上安装溢流口液位传感器，所述溢流口液位传感器连接到PLC; 2)PLC设有相应的控制输出端口连接灌浆栗控制电路； 3)在低压回水管线与泥浆罐罐面管网的连接处，安装一个气动三通转换阀，将所述气动三通转换阀的P-A通道连接低压回水管线与泥浆罐罐面管网，将所述气动三通转换阀的P-B通道连接低压回水管线与灌浆栗； 4)PLC对溢流口液位值、游车的高度、大钩悬重值及时进行实时检测分析，并将检测分析结果传输给工控机。10.根据权利要求9所述的钻井安全监控与智能防护系统，其特征在于:所述安全防护执行单元包括溢流与井漏井口监视子系统，所述溢流与井漏井口监视子系统及数据采集单元配置如下: 1)在主控制柜面板上安装溢流口液位指示灯； 2)将声光报警器、溢流口液位指示灯的控制电路连接到PLC的输出端口； 3)溢流口液位传感器实时捕捉井筒内钻井液位的变化，并将捕捉到的液位变化值实时传输给PLC分析处理，PLC将分析结果传输给工控机。
【专利摘要】本实用新型涉及石油钻井安全技术领域。一种钻井安全监控与防护装置，包括数据采集单元、控制处理单元、安全防护执行单元，控制处理单元包括PLC以及工控机，PLC通过串口与工控机连接，数据采集单元的各类传感器实时采集现场作业数据传输给PLC及工控机，所述安全防护执行单元包括泵压防护机构以及游车防护机构：安装在立管或泥浆泵上的压力传感器、安装在绞车滚筒上的绞车传感器以及安装在死绳固定器上的悬重传感器输出信号连接PLC；所述PLC控制连接所述泵压防护机构以及游车防护机构。一种钻井安全监控与智能防护系统，安全防护执行单元包括泵压防护子系统，所述泵压防护子系统采用主动响应式安全防护方法，在泵压达到设定的保护值时，先停泵后泄压。
【IPC分类】E21B44/00
【公开号】CN204804814
【申请号】CN201520409096
【发明人】赵刚, 曹民, 于春, 夏玉龙
【申请人】濮阳市百福瑞德石油科技有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月4日