本实用新型涉及石油钻井工程钻井安全防护技术领域，尤其是涉及一种钻井防提断防护控制装置/系统。
背景技术：
在石油勘探开发与钻井过程中，若发现溢流需及时关闭闸板防喷器以达到关井防止井喷的目的，确保人身及设备安全。在闸板防喷器关闭时，钻机绞车也要同时停止运行。否则，将造成提断钻具甚至是拉垮井架的重大事故。我司2018年提出的一种钻井防提断装置(专利申请号为201810933780.3)，采用闸板防喷器液控压力传感器安装于闸板防喷器的液锁压力回路上，采用闸板防喷器开关状态检测开关/传感器对应安装在闸板防喷器的锁紧杆上；能够确保对闸板防喷器所处状态进行准确检测，并通过控制器控制游车联锁控制机构锁定游车，有助于确保钻井生产安全。
目前，国内井喷的防范越来越重视，在钻井过程中安全监督会根据钻井的进尺和作业状况，要求做数次甚至十几次的防喷演习。防喷演习对司钻的操作准确度要求很高，其中重要的一项就是要求司钻在离开司钻房去关闭闸板防喷器之前，一定要关停正在使用中的钻井泵。但在现场实际工作中，由于频繁而又紧张的防喷演习，难免造成人为的操作失误，从而导致司钻未停泵而关闭了闸板防喷器，其后果是井底压力持续升高，破坏了地层压力的平衡造成井漏。这种事故在现实中并非只是个别案例。鉴于此，我们在原有的钻井防提断装置的基础上做了改进，增加了钻井防提断装置的停泵功能。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术不足，提出一种钻井防提断控制装置。采用压力传感器分别感应闸板防喷器的开启/关闭压力,并使压力信号与游车锁定气路连锁，能够确保在在闸板关闭时锁定游车，以防误操作发生。
进一步的，采用立管压力传感器感应立管压力，并通过控制器和钻井泵联锁控制机构的关停气路/电路联锁，能够确保在闸板关闭时锁定游车同时切断钻井泵的控制气路/电路，进一步保证石油钻井生产安全。
本实用新型采用的技术方案：
一种钻井防提断控制装置，包括控制器(6)，信号输入单元以及控制输出单元，所述信号输入单元包括液控关闭压力传感器(1)和液控开启压力传感器(11)，所述液控关闭压力传感器(1)安装于闸板防喷器(7)的液锁压力回路上，所述液控开启压力传感器(11)安装于闸板防喷器(7)的开启压力回路上；所述液控关闭压力传感器(1)、液控开启压力传感器(11)的输出信号通过ad转换模块分别接入所述控制器(6)；所述控制输出单元采用电磁阀(5)接入游车联锁控制机构的气动控制回路中，所述电磁阀(5)连接控制器(6)的控制信号输出端子。
所述的钻井防提断控制装置，游车联锁控制机构包括梭阀(4)及气动控制系统，所述梭阀(4)串联连接在绞车刹车信号气路(10)中，所述梭阀(4)的输出口与刹车信号气路(10)的下游管线连接，所述梭阀(4)的一个输入口与刹车信号气路(10)的上游管线连接，另一个输入口连接电磁阀(5)的气路输出，所述电磁阀的气路输入端连接气源。
所述的钻井防提断控制装置，还包括钻井泵联锁控制机构，在立管(14)上安装立管压力传感器(12)，所述立管压力传感器(12)的输出信号通过ad转换模块接入所述控制器(6)，对于机械式钻机泵，其联锁控制机构包括常开电磁阀(13)及气动控制系统，所述常开电磁阀(13)串联连接在钻井泵控制开关(15)的气路中；所述电磁阀受控连接于所述控制器；对于电动钻井泵，所述钻井泵联锁控制机构包括常闭继电器(16)及电动控制系统，所述常闭继电器(16)串联连接在电动钻井泵调速手轮(17)的给定电路上，所述继电器受控连接于所述控制器。
所述的钻井防提断控制装置，还包括声光报警器(9)，所述声光报警器(9)和控制器(6)的输出端连接；所述控制器(6)采用可编程控制器或单片机，所述控制器与工控机(8)交互通讯连接。
实用新型有益效果：
1、本实用新型钻井防提断控制装置，设有游车联锁控制机构，采用液控开启压力传感器和液控关闭压力传感器分别检测感应闸板防喷器的开启或关闭状态，能够确保对闸板防喷器所处状态进行准确检测，并在闸板关闭时锁定游车，确保钻井安全。
2、本实用新型钻井防提断控制装置，包括钻井泵联锁控制机构，在立管上安装立管压力传感器，判断钻井泵工作状态，在闸板关闭时锁定游车同时通过控制器切断钻井泵控制气路/电路，进一步保证了石油钻井生产安全。
3、本实用新型钻井防提断控制装置，控制器连接工控机，闸板防喷器的开启或关闭状态能够在一体化工控机的触摸屏上直观地显示出来，使司钻能够在第一时间观察闸板防喷器是否关闭，以及液锁压力是否达标，打开闸板防喷器时闸板是否完全打开，从而彻底解决了司钻在闸板防喷器上的观察盲区。
4、本实用新型钻井防提断控制装置，结构简单，防护及时准确，使用安全可靠。并可以通过声光报警器警示非正常状态，以确保钻井生产安全。应用自动化控制技术，解决了人为操作失误导致闸板防喷器关闭而又启动游车和钻井泵的问题，消除了安全隐患，用于防止钻具提断有着很好的现场使用价值。
附图说明
图1是本实用新型钻井防提断控制装置的整体构成及锁定游车应用示意图；
图2是本实用新型钻井防提断装置的整体构成及停机械钻井泵的应用示意图；
图3是本实用新型钻井防提断装置的整体构成及停电动钻井泵的应用示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，结合附图对本实用新型技术方案做进一步的详细描述。
实施例1
参见图1，本实用新型钻井防提断控制装置，包括控制器6，信号输入单元以及控制输出单元，所述信号输入单元包括液控关闭压力传感器1和液控开启压力传感器11，所述液控关闭压力传感器1安装于闸板防喷器7的液锁压力回路上，所述液控开启压力传感器11安装于闸板防喷器7的开启压力回路上；所述液控关闭压力传感器1、液控开启压力传感器11的输出信号通过ad转换模块分别接入控制器6；所述控制输出单元采用电磁阀5接入游车联锁控制机构的气动控制回路中，电磁阀5连接控制器6的控制信号输出端子。
所述游车联锁控制机构包括梭阀4及气动控制系统，所述梭阀4串联连接在绞车刹车信号气路10中，所述梭阀4的输出口与刹车信号气路10的下游管线连接，所述梭阀4的一个输入口与刹车信号气路10的上游管线连接，另一个输入口连接电磁阀5的气路输出，所述电磁阀的气路输入端连接气源。
所述钻井防提断控制装置，还包括声光报警器9，所述声光报警器9和控制器6的输出端连接；所述控制器6采用可编程控制器或单片机，所述控制器与工控机8交互通讯连接。
本实施例的钻井防提断控制装置，其基本工作原理如下：
当闸板防喷器关闭时，与液锁压力回路联通的三通2上安装的压力传感器1采集到液锁压力值并传输给ad转换模块，控制器实时监测液锁压力值并传输给一体化工控机8，一体化工控机8一方面将液锁压力值显示给操作者，如果液锁压力值低于最小锁闭液压值，控制器使声光报警器9发出声光报警信号；另一方面根据设定的锁闭压力值，控制器发出指令，使两位三通常闭电磁阀5打开，控制气体经过梭阀4进入绞车的刹车信号气路10，从而锁定绞车使游车无法活动，同时使声光报警器9发出声光报警信号。当闸板防喷器关闭后又打开时，与液开压力回路联通的三通3上安装的压力传感器11采集到液开压力值并传输给ad转换模块，控制器实时监测液开压力值并传输给一体化工控机8，一体化工控机8一方面将液开压力值显示给操作者，如果液开压力值低于最小开启液压值，控制器使声光报警器9发出声光报警信号；另一方面根据设定的开启压力值，一体化工控机8发出指令使两位三通常闭电磁阀5恢复常闭状态，锁定的绞车被解锁并关闭声光报警器9。
通过上述工作原理可以得知，本方案与原有的方案相比较，不仅需要监测闸板防喷器的锁闭液压，还需要监测闸板防喷器的开启液压，其目的是为了更好地防止闸板防喷器关闭时由于误操作导致钻具提断。众所周知，司钻是通过操作司控台上的手柄来实现闸板防喷器关闭或开启的。手柄所处的档位有三个，分别是关闭位、中位和开启位。当手柄置于关闭档位时，闸板防喷器的锁闭液压回路有压力，而闸板防喷器的开启液压回路无压力。当手柄置于开启档位时，闸板防喷器的开启液压回路有压力，而闸板防喷器的锁闭液压回路无压力。当手柄置于中位时，闸板防喷器的锁闭液压回路和开启液压回路均无压力。在实际操作中会出现先关闭了闸板防喷器，然后又将手柄置于中位的状态。此时，闸板防喷器是锁闭的，但闸板防喷器的锁闭液压回路是无液压的。如果仅以闸板防喷器的锁闭液压回路有无液压来判断是否启用绞车，就会发生误操作导致钻具被提断。因此，在监测闸板防喷器的锁闭液压的同时，还需要监测闸板防喷器的开启液压，只有当闸板防喷器的开启液压回路有压力时，才允许启动绞车。
实施例2
参见图1、图2，本实施例的钻井防提断控制装置，和实施例1的不同之处在于：进一步的，所述的钻井防提断控制装置，还包括钻井泵联锁控制机构，在立管14上安装立管压力传感器12，所述立管压力传感器12的输出信号通过ad转换模块接入所述控制器6，对于机械式钻机泵，所述钻井泵联锁控制机构包括常开电磁阀13及气动控制系统，所述常开电磁阀13串联连接在钻井泵控制开关15的气路中；所述常开电磁阀13受控连接于所述控制器。
实施例3
参见图1、图3，本实施例的钻井防提断控制装置，和实施例1的不同之处在于：进一步的，所述的钻井防提断控制装置，还包括钻井泵联锁控制机构，在立管14上安装立管压力传感器12，所述立管压力传感器12的输出信号通过ad转换模块接入控制器6，对于电动钻井泵，所述钻井泵联锁控制机构包括常闭继电器16及电动控制系统，所述常闭继电器16串联连接在电动钻井泵调速手轮17的给定电路上，所述常闭继电器16受控连接于所述控制器。
前述实施例2、实施例3的钻井防提断控制装置，工作原理如下：
当闸板防喷器关闭时，与液锁压力回路联通的三通2上安装的压力传感器1采集到液锁压力值并传输给ad转换模块，控制器实时监测液锁压力值并传输给一体化工控机8，一体化工控机8一方面将液锁压力值显示给操作者，如果液锁压力值低于最小锁闭液压值，控制器使声光报警器9发出声光报警信号；另一方面根据设定的锁闭压力值，控制器发出指令，使两位三通常闭电磁阀5打开，控制气体经过梭阀4进入绞车的刹车信号气路10，从而锁定绞车使游车无法活动，同时使声光报警器9发出声光报警信号。与此同时，对于机械式钻井泵，安装在立管上的立压传感器12采集到立管压力值并传输给ad转换模块，控制器实时监测立管压力值并传输给一体化工控机8，当闸板防喷器关闭时如果立管压力值大于设定值，则控制器发出控制指令，使两位五通常开电磁阀13工作，切断钻井泵的控制气路使钻井泵停止运行，同时使声光报警器9发出声光报警信号；对于电动式钻井泵，安装在立管上的立压传感器12采集到立管压力值并传输给ad转换模块，控制器实时监测立管压力值并传输给一体化工控机8，一体化工控机8当闸板防喷器关闭时如果立管压力值大于设定值，则控制器发出控制指令，使常闭式继电器13断开，切断电动钻井泵的手轮给定控制电路使钻井泵停止运行，同时使声光报警器9发出声光报警信号。
当闸板防喷器关闭后又打开时，与液开压力回路联通的三通3上安装的压力传感器11采集到液开压力值并传输给ad转换模块，控制器实时监测液开压力值并传输给一体化工控机8，一体化工控机8一方面将液开压力值显示给操作者，如果液开压力值低于最小开启液压值，控制器使声光报警器9发出声光报警信号；另一方面根据设定的开启压力值，一体化工控机8发出指令使两位三通常闭电磁阀5恢复常闭状态，锁定的绞车被解锁并关闭声光报警器9。与此同时，对于机械式钻井泵，控制器发出控制指令，使两位五通常开电磁阀13工作，恢复钻井泵的控制气路；对于电动式钻井泵，控制器发出控制指令，使常闭式继电器13闭合，恢复电动钻井泵的手轮给定控制电路。
以上各实施例仅用于说明本实用新型，不应当构成对本实用新型专利要求保护范围的限定。本领域技术人员在结合现有技术的情况下，无需进行创造性劳动即可对本实用新型的实施情况进行其他修改或者采用本领域惯用技术手段进行置换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
技术特征：
1.一种钻井防提断控制装置，包括控制器(6)，信号输入单元以及控制输出单元，其特征在于：所述信号输入单元包括液控关闭压力传感器(1)和液控开启压力传感器(11)，所述液控关闭压力传感器(1)安装于闸板防喷器(7)的液锁压力回路上，所述液控开启压力传感器(11)安装于闸板防喷器(7)的开启压力回路上；所述液控关闭压力传感器(1)、液控开启压力传感器(11)的输出信号通过ad转换模块分别接入所述控制器(6)；所述控制输出单元采用电磁阀(5)接入游车联锁控制机构的气动控制回路中，所述电磁阀(5)连接控制器(6)的控制信号输出端子。
2.根据权利要求1所述的钻井防提断控制装置，其特征在于：所述游车联锁控制机构包括梭阀(4)及气动控制系统，所述梭阀(4)串联连接在绞车刹车信号气路(10)中，所述梭阀(4)的输出口与刹车信号气路(10)的下游管线连接，所述梭阀(4)的一个输入口与刹车信号气路(10)的上游管线连接，另一个输入口连接电磁阀(5)的气路输出，所述电磁阀的气路输入端连接气源。
3.根据权利要求1或2所述的钻井防提断控制装置，其特征在于：还包括钻井泵联锁控制机构，在立管(14)上安装立管压力传感器(12)，所述立管压力传感器(12)的输出信号通过ad转换模块接入所述控制器(6)，对于机械式钻机泵，所述钻井泵联锁控制机构包括常开电磁阀(13)及气动控制系统，所述常开电磁阀(13)串联连接在钻井泵控制开关(15)的气路中；所述常开电磁阀(13)受控连接于所述控制器。
4.根据权利要求1或2所述的钻井防提断控制装置，其特征在于：还包括钻井泵联锁控制机构，在立管(14)上安装立管压力传感器(12)，所述立管压力传感器(12)的输出信号通过ad转换模块接入所述控制器(6)，对于电动钻井泵，所述钻井泵联锁控制机构包括常闭继电器(16)及电动控制系统，所述常闭继电器(16)串联连接在电动钻井泵调速手轮(17)的给定电路上，所述常闭继电器(16)受控连接于所述控制器。
5.根据权利要求1或2所述的钻井防提断控制装置，其特征在于：还包括声光报警器(9)，所述声光报警器(9)和控制器(6)的输出端连接；所述控制器(6)采用可编程控制器或单片机，所述控制器与工控机(8)交互通讯连接。
6.根据权利要求3所述的钻井防提断控制装置，其特征在于：还包括声光报警器(9)，所述声光报警器(9)和控制器(6)的输出端连接；所述控制器(6)采用可编程控制器或单片机，所述控制器与工控机(8)交互通讯连接。
7.根据权利要求4所述的钻井防提断控制装置，其特征在于：还包括声光报警器(9)，所述声光报警器(9)和控制器(6)的输出端连接；所述控制器(6)采用可编程控制器或单片机，所述控制器与工控机(8)交互通讯连接。
技术总结
本实用新型涉及一种钻井防提断防护控制装置/系统。一种钻井防提断控制装置，包括控制器，信号输入单元以及控制输出单元，所述信号输入单元包括液控关闭压力传感器和液控开启压力传感器，所述液控关闭压力传感器安装于闸板防喷器的液锁压力回路上，液控开启压力传感器安装于闸板防喷器的开启压力回路上；所述液控关闭压力传感器、液控开启压力传感器的输出信号通过AD转换模块分别接入所述控制器；所述控制输出单元采用电磁阀接入游车联锁控制机构的气动控制回路中。本实用新型采用压力传感器分别感应闸板防喷器的开启/关闭压力,并使压力信号与游车锁定气路连锁，能够确保在在闸板关闭时锁定游车，以防误操作发生，确保生产安全。
技术研发人员：赵刚;于春;夏玉龙;孙志刚;张英栋;徐杰
受保护的技术使用者：濮阳市百福瑞德石油科技有限公司
技术研发日：2020.02.22
技术公布日：2021.01.08
声明：
“钻井防提断控制装置的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：濮阳市百福瑞德石油科技有限公司
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2024年08月07日 ~ 09日 
