本實用新型涉及石油鉆井工程鉆井安全防護技術領域，尤其是涉及一種鉆井防提斷防護控制裝置/系統(tǒng)。

背景技術：

在石油勘探開發(fā)與鉆井過程中，若發(fā)現(xiàn)溢流需及時關閉閘板防噴器以達到關井防止井噴的目的，確保人身及設備安全。在閘板防噴器關閉時，鉆機絞車也要同時停止運行。否則，將造成提斷鉆具甚至是拉垮井架的重大事故。我司2018年提出的一種鉆井防提斷裝置(專利申請?zhí)枮?01810933780.3)，采用閘板防噴器液控壓力傳感器安裝于閘板防噴器的液鎖壓力回路上，采用閘板防噴器開關狀態(tài)檢測開關/傳感器對應安裝在閘板防噴器的鎖緊桿上；能夠確保對閘板防噴器所處狀態(tài)進行準確檢測，并通過控制器控制游車聯(lián)鎖控制機構鎖定游車，有助于確保鉆井生產(chǎn)安全。

目前，國內(nèi)井噴的防范越來越重視，在鉆井過程中安全監(jiān)督會根據(jù)鉆井的進尺和作業(yè)狀況，要求做數(shù)次甚至十幾次的防噴演習。防噴演習對司鉆的操作準確度要求很高，其中重要的一項就是要求司鉆在離開司鉆房去關閉閘板防噴器之前，一定要關停正在使用中的鉆井泵。但在現(xiàn)場實際工作中，由于頻繁而又緊張的防噴演習，難免造成人為的操作失誤，從而導致司鉆未停泵而關閉了閘板防噴器，其后果是井底壓力持續(xù)升高，破壞了地層壓力的平衡造成井漏。這種事故在現(xiàn)實中并非只是個別案例。鑒于此，我們在原有的鉆井防提斷裝置的基礎上做了改進，增加了鉆井防提斷裝置的停泵功能。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型針對現(xiàn)有技術不足，提出一種鉆井防提斷控制裝置。采用壓力傳感器分別感應閘板防噴器的開啟/關閉壓力,并使壓力信號與游車鎖定氣路連鎖，能夠確保在在閘板關閉時鎖定游車，以防誤操作發(fā)生。

進一步的，采用立管壓力傳感器感應立管壓力，并通過控制器和鉆井泵聯(lián)鎖控制機構的關停氣路/電路聯(lián)鎖，能夠確保在閘板關閉時鎖定游車同時切斷鉆井泵的控制氣路/電路，進一步保證石油鉆井生產(chǎn)安全。

本實用新型采用的技術方案：

一種鉆井防提斷控制裝置，包括控制器(6)，信號輸入單元以及控制輸出單元，所述信號輸入單元包括液控關閉壓力傳感器(1)和液控開啟壓力傳感器(11)，所述液控關閉壓力傳感器(1)安裝于閘板防噴器(7)的液鎖壓力回路上，所述液控開啟壓力傳感器(11)安裝于閘板防噴器(7)的開啟壓力回路上；所述液控關閉壓力傳感器(1)、液控開啟壓力傳感器(11)的輸出信號通過ad轉換模塊分別接入所述控制器(6)；所述控制輸出單元采用電磁閥(5)接入游車聯(lián)鎖控制機構的氣動控制回路中，所述電磁閥(5)連接控制器(6)的控制信號輸出端子。

所述的鉆井防提斷控制裝置，游車聯(lián)鎖控制機構包括梭閥(4)及氣動控制系統(tǒng)，所述梭閥(4)串聯(lián)連接在絞車剎車信號氣路(10)中，所述梭閥(4)的輸出口與剎車信號氣路(10)的下游管線連接，所述梭閥(4)的一個輸入口與剎車信號氣路(10)的上游管線連接，另一個輸入口連接電磁閥(5)的氣路輸出，所述電磁閥的氣路輸入端連接氣源。

所述的鉆井防提斷控制裝置，還包括鉆井泵聯(lián)鎖控制機構，在立管(14)上安裝立管壓力傳感器(12)，所述立管壓力傳感器(12)的輸出信號通過ad轉換模塊接入所述控制器(6)，對于機械式鉆機泵，其聯(lián)鎖控制機構包括常開電磁閥(13)及氣動控制系統(tǒng)，所述常開電磁閥(13)串聯(lián)連接在鉆井泵控制開關(15)的氣路中；所述電磁閥受控連接于所述控制器；對于電動鉆井泵，所述鉆井泵聯(lián)鎖控制機構包括常閉繼電器(16)及電動控制系統(tǒng)，所述常閉繼電器(16)串聯(lián)連接在電動鉆井泵調(diào)速手輪(17)的給定電路上，所述繼電器受控連接于所述控制器。

所述的鉆井防提斷控制裝置，還包括聲光報警器(9)，所述聲光報警器(9)和控制器(6)的輸出端連接；所述控制器(6)采用可編程控制器或單片機，所述控制器與工控機(8)交互通訊連接。

實用新型有益效果：

1、本實用新型鉆井防提斷控制裝置，設有游車聯(lián)鎖控制機構，采用液控開啟壓力傳感器和液控關閉壓力傳感器分別檢測感應閘板防噴器的開啟或關閉狀態(tài)，能夠確保對閘板防噴器所處狀態(tài)進行準確檢測，并在閘板關閉時鎖定游車，確保鉆井安全。

2、本實用新型鉆井防提斷控制裝置，包括鉆井泵聯(lián)鎖控制機構，在立管上安裝立管壓力傳感器，判斷鉆井泵工作狀態(tài)，在閘板關閉時鎖定游車同時通過控制器切斷鉆井泵控制氣路/電路，進一步保證了石油鉆井生產(chǎn)安全。

3、本實用新型鉆井防提斷控制裝置，控制器連接工控機，閘板防噴器的開啟或關閉狀態(tài)能夠在一體化工控機的觸摸屏上直觀地顯示出來，使司鉆能夠在第一時間觀察閘板防噴器是否關閉，以及液鎖壓力是否達標，打開閘板防噴器時閘板是否完全打開，從而徹底解決了司鉆在閘板防噴器上的觀察盲區(qū)。

4、本實用新型鉆井防提斷控制裝置，結構簡單，防護及時準確，使用安全可靠。并可以通過聲光報警器警示非正常狀態(tài)，以確保鉆井生產(chǎn)安全。應用自動化控制技術，解決了人為操作失誤導致閘板防噴器關閉而又啟動游車和鉆井泵的問題，消除了安全隱患，用于防止鉆具提斷有著很好的現(xiàn)場使用價值。

附圖說明

圖1是本實用新型鉆井防提斷控制裝置的整體構成及鎖定游車應用示意圖；

圖2是本實用新型鉆井防提斷裝置的整體構成及停機械鉆井泵的應用示意圖；

圖3是本實用新型鉆井防提斷裝置的整體構成及停電動鉆井泵的應用示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施方式，結合附圖對本實用新型技術方案做進一步的詳細描述。

實施例1

參見圖1，本實用新型鉆井防提斷控制裝置，包括控制器6，信號輸入單元以及控制輸出單元，所述信號輸入單元包括液控關閉壓力傳感器1和液控開啟壓力傳感器11，所述液控關閉壓力傳感器1安裝于閘板防噴器7的液鎖壓力回路上，所述液控開啟壓力傳感器11安裝于閘板防噴器7的開啟壓力回路上；所述液控關閉壓力傳感器1、液控開啟壓力傳感器11的輸出信號通過ad轉換模塊分別接入控制器6；所述控制輸出單元采用電磁閥5接入游車聯(lián)鎖控制機構的氣動控制回路中，電磁閥5連接控制器6的控制信號輸出端子。

所述游車聯(lián)鎖控制機構包括梭閥4及氣動控制系統(tǒng)，所述梭閥4串聯(lián)連接在絞車剎車信號氣路10中，所述梭閥4的輸出口與剎車信號氣路10的下游管線連接，所述梭閥4的一個輸入口與剎車信號氣路10的上游管線連接，另一個輸入口連接電磁閥5的氣路輸出，所述電磁閥的氣路輸入端連接氣源。

所述鉆井防提斷控制裝置，還包括聲光報警器9，所述聲光報警器9和控制器6的輸出端連接；所述控制器6采用可編程控制器或單片機，所述控制器與工控機8交互通訊連接。

本實施例的鉆井防提斷控制裝置，其基本工作原理如下：

當閘板防噴器關閉時，與液鎖壓力回路聯(lián)通的三通2上安裝的壓力傳感器1采集到液鎖壓力值并傳輸給ad轉換模塊，控制器實時監(jiān)測液鎖壓力值并傳輸給一體化工控機8，一體化工控機8一方面將液鎖壓力值顯示給操作者，如果液鎖壓力值低于最小鎖閉液壓值，控制器使聲光報警器9發(fā)出聲光報警信號；另一方面根據(jù)設定的鎖閉壓力值，控制器發(fā)出指令，使兩位三通常閉電磁閥5打開，控制氣體經(jīng)過梭閥4進入絞車的剎車信號氣路10，從而鎖定絞車使游車無法活動，同時使聲光報警器9發(fā)出聲光報警信號。當閘板防噴器關閉后又打開時，與液開壓力回路聯(lián)通的三通3上安裝的壓力傳感器11采集到液開壓力值并傳輸給ad轉換模塊，控制器實時監(jiān)測液開壓力值并傳輸給一體化工控機8，一體化工控機8一方面將液開壓力值顯示給操作者，如果液開壓力值低于最小開啟液壓值，控制器使聲光報警器9發(fā)出聲光報警信號；另一方面根據(jù)設定的開啟壓力值，一體化工控機8發(fā)出指令使兩位三通常閉電磁閥5恢復常閉狀態(tài)，鎖定的絞車被解鎖并關閉聲光報警器9。

通過上述工作原理可以得知，本方案與原有的方案相比較，不僅需要監(jiān)測閘板防噴器的鎖閉液壓，還需要監(jiān)測閘板防噴器的開啟液壓，其目的是為了更好地防止閘板防噴器關閉時由于誤操作導致鉆具提斷。眾所周知，司鉆是通過操作司控臺上的手柄來實現(xiàn)閘板防噴器關閉或開啟的。手柄所處的檔位有三個，分別是關閉位、中位和開啟位。當手柄置于關閉檔位時，閘板防噴器的鎖閉液壓回路有壓力，而閘板防噴器的開啟液壓回路無壓力。當手柄置于開啟檔位時，閘板防噴器的開啟液壓回路有壓力，而閘板防噴器的鎖閉液壓回路無壓力。當手柄置于中位時，閘板防噴器的鎖閉液壓回路和開啟液壓回路均無壓力。在實際操作中會出現(xiàn)先關閉了閘板防噴器，然后又將手柄置于中位的狀態(tài)。此時，閘板防噴器是鎖閉的，但閘板防噴器的鎖閉液壓回路是無液壓的。如果僅以閘板防噴器的鎖閉液壓回路有無液壓來判斷是否啟用絞車，就會發(fā)生誤操作導致鉆具被提斷。因此，在監(jiān)測閘板防噴器的鎖閉液壓的同時，還需要監(jiān)測閘板防噴器的開啟液壓，只有當閘板防噴器的開啟液壓回路有壓力時，才允許啟動絞車。

實施例2

參見圖1、圖2，本實施例的鉆井防提斷控制裝置，和實施例1的不同之處在于：進一步的，所述的鉆井防提斷控制裝置，還包括鉆井泵聯(lián)鎖控制機構，在立管14上安裝立管壓力傳感器12，所述立管壓力傳感器12的輸出信號通過ad轉換模塊接入所述控制器6，對于機械式鉆機泵，所述鉆井泵聯(lián)鎖控制機構包括常開電磁閥13及氣動控制系統(tǒng)，所述常開電磁閥13串聯(lián)連接在鉆井泵控制開關15的氣路中；所述常開電磁閥13受控連接于所述控制器。

實施例3

參見圖1、圖3，本實施例的鉆井防提斷控制裝置，和實施例1的不同之處在于：進一步的，所述的鉆井防提斷控制裝置，還包括鉆井泵聯(lián)鎖控制機構，在立管14上安裝立管壓力傳感器12，所述立管壓力傳感器12的輸出信號通過ad轉換模塊接入控制器6，對于電動鉆井泵，所述鉆井泵聯(lián)鎖控制機構包括常閉繼電器16及電動控制系統(tǒng)，所述常閉繼電器16串聯(lián)連接在電動鉆井泵調(diào)速手輪17的給定電路上，所述常閉繼電器16受控連接于所述控制器。

前述實施例2、實施例3的鉆井防提斷控制裝置，工作原理如下：

當閘板防噴器關閉時，與液鎖壓力回路聯(lián)通的三通2上安裝的壓力傳感器1采集到液鎖壓力值并傳輸給ad轉換模塊，控制器實時監(jiān)測液鎖壓力值并傳輸給一體化工控機8，一體化工控機8一方面將液鎖壓力值顯示給操作者，如果液鎖壓力值低于最小鎖閉液壓值，控制器使聲光報警器9發(fā)出聲光報警信號；另一方面根據(jù)設定的鎖閉壓力值，控制器發(fā)出指令，使兩位三通常閉電磁閥5打開，控制氣體經(jīng)過梭閥4進入絞車的剎車信號氣路10，從而鎖定絞車使游車無法活動，同時使聲光報警器9發(fā)出聲光報警信號。與此同時，對于機械式鉆井泵，安裝在立管上的立壓傳感器12采集到立管壓力值并傳輸給ad轉換模塊，控制器實時監(jiān)測立管壓力值并傳輸給一體化工控機8，當閘板防噴器關閉時如果立管壓力值大于設定值，則控制器發(fā)出控制指令，使兩位五通常開電磁閥13工作，切斷鉆井泵的控制氣路使鉆井泵停止運行，同時使聲光報警器9發(fā)出聲光報警信號；對于電動式鉆井泵，安裝在立管上的立壓傳感器12采集到立管壓力值并傳輸給ad轉換模塊，控制器實時監(jiān)測立管壓力值并傳輸給一體化工控機8，一體化工控機8當閘板防噴器關閉時如果立管壓力值大于設定值，則控制器發(fā)出控制指令，使常閉式繼電器13斷開，切斷電動鉆井泵的手輪給定控制電路使鉆井泵停止運行，同時使聲光報警器9發(fā)出聲光報警信號。

當閘板防噴器關閉后又打開時，與液開壓力回路聯(lián)通的三通3上安裝的壓力傳感器11采集到液開壓力值并傳輸給ad轉換模塊，控制器實時監(jiān)測液開壓力值并傳輸給一體化工控機8，一體化工控機8一方面將液開壓力值顯示給操作者，如果液開壓力值低于最小開啟液壓值，控制器使聲光報警器9發(fā)出聲光報警信號；另一方面根據(jù)設定的開啟壓力值，一體化工控機8發(fā)出指令使兩位三通常閉電磁閥5恢復常閉狀態(tài)，鎖定的絞車被解鎖并關閉聲光報警器9。與此同時，對于機械式鉆井泵，控制器發(fā)出控制指令，使兩位五通常開電磁閥13工作，恢復鉆井泵的控制氣路；對于電動式鉆井泵，控制器發(fā)出控制指令，使常閉式繼電器13閉合，恢復電動鉆井泵的手輪給定控制電路。

以上各實施例僅用于說明本實用新型，不應當構成對本實用新型專利要求保護范圍的限定。本領域技術人員在結合現(xiàn)有技術的情況下，無需進行創(chuàng)造性勞動即可對本實用新型的實施情況進行其他修改或者采用本領域慣用技術手段進行置換，只要不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。

技術特征：

1.一種鉆井防提斷控制裝置，包括控制器(6)，信號輸入單元以及控制輸出單元，其特征在于：所述信號輸入單元包括液控關閉壓力傳感器(1)和液控開啟壓力傳感器(11)，所述液控關閉壓力傳感器(1)安裝于閘板防噴器(7)的液鎖壓力回路上，所述液控開啟壓力傳感器(11)安裝于閘板防噴器(7)的開啟壓力回路上；所述液控關閉壓力傳感器(1)、液控開啟壓力傳感器(11)的輸出信號通過ad轉換模塊分別接入所述控制器(6)；所述控制輸出單元采用電磁閥(5)接入游車聯(lián)鎖控制機構的氣動控制回路中，所述電磁閥(5)連接控制器(6)的控制信號輸出端子。

2.根據(jù)權利要求1所述的鉆井防提斷控制裝置，其特征在于：所述游車聯(lián)鎖控制機構包括梭閥(4)及氣動控制系統(tǒng)，所述梭閥(4)串聯(lián)連接在絞車剎車信號氣路(10)中，所述梭閥(4)的輸出口與剎車信號氣路(10)的下游管線連接，所述梭閥(4)的一個輸入口與剎車信號氣路(10)的上游管線連接，另一個輸入口連接電磁閥(5)的氣路輸出，所述電磁閥的氣路輸入端連接氣源。

3.根據(jù)權利要求1或2所述的鉆井防提斷控制裝置，其特征在于：還包括鉆井泵聯(lián)鎖控制機構，在立管(14)上安裝立管壓力傳感器(12)，所述立管壓力傳感器(12)的輸出信號通過ad轉換模塊接入所述控制器(6)，對于機械式鉆機泵，所述鉆井泵聯(lián)鎖控制機構包括常開電磁閥(13)及氣動控制系統(tǒng)，所述常開電磁閥(13)串聯(lián)連接在鉆井泵控制開關(15)的氣路中；所述常開電磁閥(13)受控連接于所述控制器。

4.根據(jù)權利要求1或2所述的鉆井防提斷控制裝置，其特征在于：還包括鉆井泵聯(lián)鎖控制機構，在立管(14)上安裝立管壓力傳感器(12)，所述立管壓力傳感器(12)的輸出信號通過ad轉換模塊接入所述控制器(6)，對于電動鉆井泵，所述鉆井泵聯(lián)鎖控制機構包括常閉繼電器(16)及電動控制系統(tǒng)，所述常閉繼電器(16)串聯(lián)連接在電動鉆井泵調(diào)速手輪(17)的給定電路上，所述常閉繼電器(16)受控連接于所述控制器。

5.根據(jù)權利要求1或2所述的鉆井防提斷控制裝置，其特征在于：還包括聲光報警器(9)，所述聲光報警器(9)和控制器(6)的輸出端連接；所述控制器(6)采用可編程控制器或單片機，所述控制器與工控機(8)交互通訊連接。

6.根據(jù)權利要求3所述的鉆井防提斷控制裝置，其特征在于：還包括聲光報警器(9)，所述聲光報警器(9)和控制器(6)的輸出端連接；所述控制器(6)采用可編程控制器或單片機，所述控制器與工控機(8)交互通訊連接。

7.根據(jù)權利要求4所述的鉆井防提斷控制裝置，其特征在于：還包括聲光報警器(9)，所述聲光報警器(9)和控制器(6)的輸出端連接；所述控制器(6)采用可編程控制器或單片機，所述控制器與工控機(8)交互通訊連接。

技術總結

本實用新型涉及一種鉆井防提斷防護控制裝置/系統(tǒng)。一種鉆井防提斷控制裝置，包括控制器，信號輸入單元以及控制輸出單元，所述信號輸入單元包括液控關閉壓力傳感器和液控開啟壓力傳感器，所述液控關閉壓力傳感器安裝于閘板防噴器的液鎖壓力回路上，液控開啟壓力傳感器安裝于閘板防噴器的開啟壓力回路上；所述液控關閉壓力傳感器、液控開啟壓力傳感器的輸出信號通過AD轉換模塊分別接入所述控制器；所述控制輸出單元采用電磁閥接入游車聯(lián)鎖控制機構的氣動控制回路中。本實用新型采用壓力傳感器分別感應閘板防噴器的開啟/關閉壓力,并使壓力信號與游車鎖定氣路連鎖，能夠確保在在閘板關閉時鎖定游車，以防誤操作發(fā)生，確保生產(chǎn)安全。

技術研發(fā)人員：趙剛;于春;夏玉龍;孫志剛;張英棟;徐杰

受保護的技術使用者：濮陽市百福瑞德石油科技有限公司

技術研發(fā)日：2020.02.22

技術公布日：2021.01.08