钻井泥浆泵压力保护装置的研发与应用
智能负压MudCube固控系统在石油工程中的研究与应用
智能负压MudCube固控系统在石油工程中的研究与应用发布时间：2021-02-01T07:56:41.163Z 来源：《防护工程》2020年30期作者：张龙龙严彪宋权[导读] 钻井泥浆固相控制系统是通过科学地布置固控设备，形成合理、高效的钻井液固控流程，对泥浆中的有害固相颗粒进行固液分离，清除泥浆中的有害固相，从而保证钻井生产安全高效地进行[1,2]。
中国石油集团西部钻探工程有限公司吐哈钻井公司新疆鄯善 838200摘要：随着石油钻井技术的快速发展以及环保要求的日益严苛，传统钻井泥浆固相控制系统已不能完全满足现有工程、环保、低成本开发需求，因此，Cubility公司开出了一种新型智能负压固控系统--MudCube固控系统。
该系统在我国陆上页岩气钻井工程中的稳定运行，充分体现了该系统的技术先进性、实用性与稳定性。
对比传统固控设备，MudCube固控系统在岩屑筛分效果、钻井液调控、智能化程度和HSE管理等方面具有十分明显的技术优势以及经济、社会效益。
关键词：石油钻井；固相控制；负压；油基岩屑；含液率；HSE0引言钻井泥浆固相控制系统是通过科学地布置固控设备，形成合理、高效的钻井液固控流程，对泥浆中的有害固相颗粒进行固液分离，清除泥浆中的有害固相，从而保证钻井生产安全高效地进行[1,2]。
由于筛分工艺的原因，传统固控系统所产生的油基岩屑的含液率较高，一般在45%～65%左右，大量油基泥浆会进入岩屑，不但造成泥浆消耗增加，还会造成高附加值的化学药剂以及油品资源的浪费，并使固体废物的量增加，从而加大了固废的转运、储存、处理等环保压力[3]。
为了降低岩屑的含液率，部分钻井公司采取甩干离心等传统工艺，或者在岩屑中加入干化剂，以降低岩屑转运、储存以及无害化治理的安全隐患[4,5]。
虽然这些措施能部分降低油基岩屑的含液率，但设备投入成本和井场有限空间的占用将会大幅增加，而且将产生不能作为钻井液回用的液废，需额外处置。
钻井泥浆泵压力保护装置的研发与应用
人 员没 有 及 时 发 现 并 停 泵 ， 也 可 能 导 致 泄 出 直 流 电 流 信 号 ｌ ０ ｍＡ给 Ｐ ＬＣ 模块 ， 通 过 压 管因压 力过高而脱 落 ， 这 也 会 给 旁 边 的 Ｐ Ｌ Ｃ的 计 算 会 换 算 成 数值 ｌ ８ ８ ２ ４ 。
工 作 人 员带 来 生 命 危 险 。 根 据这些 缺 陷， 我 们 对 现 有 的 泥 浆 泵
安全 阀是一种安 全保护用 阀 ， 它 的 启 闭 件 是 １ ０ Ｖ的 直 流 电 源 。 当 转 动 手 轮 选 择 泥 浆 ３ 现场安装 及使用 受 外 力 作 用 下 处 于 常 闭状 态 ， 当 泥 浆 泵 内 泵 工 作 压 力从 ０ ～３ ５ ＭＰ ａ 变化 时 ， 泥 浆泵 系 的介 质压力升 高 ， 超 过 规 定 值 时 它 的 启 闭 统 工 作 压 力选 定手 轮 输 出０ ～ｌ ０ Ｖ 的 直 流 电 队 上 的 安 装 非 常 的 方 便 。 压 力 传 感 器 安 装 件 受外力作 用下剪断 插销 ， 使 得 安 全 阀 开 压信 号 给Ｐ Ｌ Ｃ 模块 ， 这 个 电压 信 号通 过Ｐ Ｌ Ｃ 在 钻 台 面 立 管 闸 门 组 的 传 感 器 接 口上 。 泥 启， 同 时 通 过 向 系 统 外 排 放 泥 浆 来 防 止 泥 的 计 算 会 换 算 成 ０～２ ７ ６ ４ ８ 之 间 的 一 个 值 浆 泵 系 统 工 作 压 力选 定 手轮 安 装在 司钻 房 浆泵 内泵压超过规定数 值。 Ｍ１ 。 例如 ： 当 转 动 手 轮 选 择 泥 浆 泵 工 作 压
闭件卡死 。 这 时 只 要 发 生 憋 泵现 象 就 很 容 值 ｌ ８ ８ ２ ４。 易导致 人生事故 和设备事 故的发生 。 在 钻
一
液压钻机在海洋石油钻井中的运用浅析
液压钻机在海洋石油钻井中的运用浅析摘要：液压钻机又称为液缸提升型钻机，是以钻机的提升系统和旋转系统的动力源全部由液压泵提供为主要特点的一类钻机，由于液压设备的传动力矩大，控制简单方便，易于实现自动化、智能化等优点，液压钻机已成为钻修井装备中重要的一员。
本文以WC19-1WHPA平台的DS250-PL钻机为例分析液压钻机在海洋石油钻井中的优缺点及运用推广价值。
关键词：液压钻机；液压动力单元(HPU)；液压顶驱；管子处理装置文昌19-1A平台的DS250-PL液压钻机是中海油首例应用的全进口液压智能钻机，该液压钻机提升能力为225吨，主要包括管子处理装置、伸缩式井架、液压顶驱、液压吊卡、液压转盘、动力卡瓦、动力大钳、液压鼠洞、正压防爆司钻房、液压动力单元HPU1/HPU2等设备；可完成自动上钻、甩钻、起下钻、钻进、倒划眼等主要钻井工序。
其中，能集中代表液压钻机传动简约化、操作集成化、作业自动化特点的设备有液压站、井架、司钻房、管子处理装置等。
液压动力单元为整机提供动力，由两套对称布置的分站HPU1/HPU2组成。
单台液压动力单元由一台600V,、3ph、60Hz 、563KW的西门子变频电机带动3个35Mpa的柱塞泵、1个21Mpa的柱塞泵，单台液压动力单元的油箱容积为3000L。
两套分站即可以双机并用（正常工况），也可以一用一备（当其中一台需要停机维保时），保障整个钻进过程中对动力的需求。
井架为液缸举升式，液缸的行程为17米，最大钩载为250MT,最大下压为25MT。
与通常用机械钻机相比其结构简化了滑轮绳系，采用增力倍距的绕绳方式，在充分利用液压系统传动力矩大的优点的同时，实现了游吊系统提升距离是液压缸行程两倍的运动关系，从而增加了游吊系统的运动范围。
井架上有一台安全载荷为2.5吨的辅助吊车，吊车可以围绕井架在200度范围内旋转，有效保证钻台物件的移动。
系统配套一台TD250液压顶驱，顶驱最大扭矩为5300daNM(60rpm),转速为0-190rpm,中心管直径3”(76mm),上提下放的速度为1m/s,顶驱可以向鼠洞方向伸出，最大行程为1.855米。
F-1600泥浆泵改造为F-1600HL高压泥浆泵的可行性研究
F-1600泥浆泵改造为F-1600HL高压泥浆泵的可行性研究摘要：通过了解当前国内石油天然气钻井技术发展现状，及开拓国外市场的需求，针对国内各钻井公司大量使用的F-1600泥浆泵，从技术性、经济性等方面进行论证，提出改造为F-1600HL高压泥浆泵的方案。
关键词：石油天然气；现状；国外市场；技术性；经济性；F-1600HL前言泥浆泵是石油钻机泥浆循环系统的关键设备，钻进时向井内泵入高压力、大比重、高粘切的泥浆液体，以保护井壁、冷却钻头、带出钻屑，也可驱动涡轮和螺杆等动力钻具。
随着钻井技术的发展，在钻井生产过程中越来越多地应用到高压喷射钻井、近（欠）平衡钻井、水平井、丛式定向井等新工艺、新技术，对泥浆泵的工作性能要求也越来越高。
伴随着钻井技术的进步，泥浆泵正朝着大功率和大排量、高压力的方向发展。
近年来，国内钻井市场任务萎缩，我公司大力在科威特、伊朗等中东国家开拓钻井市场，甲方也提出了使用高压泥浆泵等设备的要求。
近十年前，国内厂家研制出F-1600HL型高压泥浆泵，该型泥浆泵采用F-1600泥浆泵相同的动力端，通过改变液力端结构设计，使输出泥浆压力达到51.9Mpa。
通过多年来的实践，该型泥浆泵完全能够满足国内外钻井市场的需要。
一、技术改造的可行性研究F-1600与F-1600HL都是三缸单作用往复式泥浆泵，属同一系列；F-1600HL比F-1600泥浆泵的额定工作压力更高，可选缸套直径范围更大，用途更广，功能更强。
1、F-1600、F-1600HL泥浆泵技术规范对比注：F-1600泥浆泵对应缸套直径Φ140~Φ180；F-1600HL泥浆泵对应缸套直径Φ120~Φ190，参数表中Φ120、Φ130、Φ190缸套排量为F-1600HL泥浆泵对应的数值。
3、F-1600、F-1600HL泥浆泵对比分析（1）主要技术规范基本一样。
（2）主要性能参数a、相同冲次的额定功率相同；相同直径缸套的每秒排量相同；c、相同直径缸套的额定工作压力基本相同；d、F-1600HL泥浆泵可选择的缸套直径范围更大，可选用Φ190直径的缸套，获得更大排量；也可选用Φ140以下直径的缸套，获得更高工作压力，以满足不同钻井工况的需要。
新型液压泥浆泵的研究的开题报告
新型液压泥浆泵的研究的开题报告
（以下是可能的题目、内容和结构，具体需要根据实际情况进行修改）
题目：新型液压泥浆泵的研究
背景及现状：
液压泥浆泵是采矿、建筑、隧道等工程领域中常用的设备之一，其主要功能是将压缩空气驱动的液压系统产生的能量转化成物理动能，从而推动泥浆在管道中运动。
传统的液压泥浆泵存在很多问题，比如：泵的效率低、泵闸阀容易磨损、泵颈偏斜、泵轴承易烧等等。
为了改善这些问题，需要研制新型液压泥浆泵。
研究内容：
本次研究旨在设计并制造一种新型液压泥浆泵，该泵基于以下几个方面的创新：
1. 采用新型密封系统，以减少泵的内漏和外漏；
2. 设计新型阀门和阀门控制系统，以提高泵的效率；
3. 采用新型冷却系统，以降低泵的运行温度；
4. 优化泵的结构设计，以提高其稳定性和可靠性。
研究方法：
本次研究采取以下方法：
1. 确定液压泥浆泵的工作原理及性能参数；
2. 设计新型密封系统、阀门和冷却系统；
3. 制造新型液压泥浆泵并进行实验；
4. 对比实验结果，评估新型液压泥浆泵的性能与传统液压泥浆泵的性能差异。
结论：
本次研究成功研制了一种新型液压泥浆泵，该泵相比传统液压泥浆泵表现出更高的效率和更好的稳定性和可靠性。
虽然本研究所使用的材料和制造工艺具有一定的局限性，但是这项研究可以为今后改进液压泥浆泵的技术提供有益参考。
泥浆泵 工作原理
泥浆泵工作原理
泥浆泵是一种广泛应用于石油钻井、隧道工程等领域的工程设备，用于将泥浆（一种由水、特定添加剂和固体颗粒组成的混合物）从一个地方输送到另一个地方。
泥浆泵的工作原理如下：
1. 泥浆泵是通过活塞或齿轮装置产生压力来推动泥浆的。
根据泵的类型和工作条件的不同，压力可以通过电机、柴油机或液压系统来提供。
2. 泥浆泵通常由进水口、泵体、压力缓冲室和出水口等组成。
进水口用来吸入泥浆，泵体则起到密封和压缩泥浆的作用。
3. 当活塞或齿轮向前移动时，泥浆泵的泥浆室容积减小，从而增加了内部压力。
这种压力将泥浆推送出泵体，通过出水口输送到需要的位置。
4. 在活塞或齿轮向后移动时，进水口打开，允许新的泥浆进入泵体的泥浆室。
随着活塞或齿轮的运动，循环不断重复，从而实现了连续的泥浆输送。
总之，泥浆泵利用活塞或齿轮装置产生的压力来推送泥浆，实现了泥浆的输送。
它在油田钻井、地下矿井开采和隧道施工等工程中发挥着重要的作用。
新式泥浆泵喷淋装置的研制与应用
２１ ０ ２年
第 ２ 期 １
２ 实验情况
ｓ ２１ 实 验 材 料 与 方 法 ．
３ 关 键 技 术 及 创 新 点
３ 一体式水槽改造 ， ． １ 设计独立的沉淀水槽和上水水槽 双水槽结构 。 ３ 将 三缸泵每缸的单一喷嘴改装成每缸 ８喷嘴环形 结构 ．形成多 ． ２ 喷头喷淋装置 ３ 将 原机械驱动 卧式离心泵 改为 电驱 动大排量 防爆立式水泵 ． ‘ ３ 使 用气动 电磁 阀控制 ３ 将 润滑冷却缸套活塞 的清水改为乳化润滑冷却 液 ． ４
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图 ３ 改进前泥浆泵单喷嘴喷淋缸套活塞示意 图
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图 １ 原泥浆泵喷淋装置原理示意图
图 ４ 改进后新式泥 浆泵多子 Ｏ
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２１ ０ ２年
第 ２ 期 ｌ
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ｏ机械 与电子０
科技信息
新式泥浆泵喷淋装置的研制与应用
方永 春 曾志伟 （ 西部 钻探 克拉 玛依钻 井公 司 新 疆 克 拉玛 依
８ ４０ ） ３ ０ ９
有 极 大 的 推 广应 用 意 义
喷嘴喷射速度 ｖ＝ｉｖＡＡ Ｑ／。 ｄ ／＝ Ａ
１ 技 术 原理
改 造后 ： 由于原单一 喷嘴改 为 ８ 喷嘴结构 ． 总流量分 布到 ８ 喷嘴 喷射 ． 多喷嘴结构尺寸改小 ： １１ 设 计 工 作 原理 ． 喷嘴尺寸 ： ２６ ｒ Ｄ／＝ ｍ Ａ＝ ． Ｄ＝ ｍｍ； ￣ ３ ｍ，ｌ３１ ＝ ２ ４ 通过研究泥浆泵正常Ｔ作状况下的活塞缸套清洗冷却效果方 式 ． 喷淋泵排量 ： ＝ ８ ３ 单一喷嘴排量 Ｑ＝ ／＝ ｍ／ Ｑ ４ｍ／ ｈ， ８ ６ ３ Ｑ ｈ 将原有单缸一个喷嘴一个方 向喷射冷却水 ． 设计 为环形 喷头 ６ ８喷嘴 — 环形喷射 ． 可以对缸套活 塞全 方位 ３ ０ ６ 度有效冲洗 ： 将原泥浆 泵水 槽 喷嘴喷 射速度 ｖ ｛ ｄ／ Ｑ Ａ ｖＡ Ａ 体式设计 改造 ． 分为上水槽 和沉淀槽双水槽结构 ． 冲洗携 带岩屑的 则 ：／ ２Ｑ／ Ｑ ，２ ｖＶ ： ｌ Ａ， ２ ， Ａ 冷却液 首先经 过沉淀 ． 再进入上 水槽 参与循环 ． 保证 了冷却 液工作时 经对 比计算 ： ， ２１／． ｘ ６６３１ｘ ９ ２３ ｖ。 ＝ ３１ ３ ／／． ３ ＝ ／ ｖ ６ ４ ４ 的清 洁： 另外 ． 将原配置卧式离 心泵改 为立式 电动潜水泵 ． 彻底解决轴 经过计算表明 ．经过改造后的喷嘴直接 喷射速度： Ｃ ３ ＝ ． Ｖ Ｖ＝ ／ １ ２ ５ 密封漏失问题 ：经过设计改造后 的这种选择新式泥浆泵喷淋装置 ． 其 倍 主要技 术难 点在于新设计独立沉 淀水槽 的清淤 、 环 ． 循 多喷头与连接 而总流量增加 Ｑ Ｑ＝ ８１＝ Ｊ ４ ／６ ３倍 管线 的快速连接与拆卸 ．司钻远程气控 电动潜水泵 的控制方式研究 从冷却液 冲洗携 带岩屑的速度 、 流量对 比 ， 就可看 出清洗效果 的 研制 出的新式泥浆喷淋装置 ． 最终 目的是要对缸套活塞使用寿命有显 差异 ， 况且改造后是全方位冲洗 ， 没有死角 。 著提高 。 经过试验研究 ．采用 立式潜水泵不但彻底解决 漏失污染环境 问 题． 最主要 是供水压力高 ， 排量大 ， 对缸 套活塞 进行 ８喷嘴全方位环形 冷却 ． 冷却强度 大幅提高 ， 冷却缸套活赛后的冷却 液进入 沉淀槽 ， 经沉 淀后进人上水槽 ． 然后 吸入水泵循环 对于潜水泵 的控制 ， 采用气控电 泣 磁阀 ． 由司钻控 制泥浆泵的气路分 支作为电磁阀的控制气源 ． 电磁阀 工作接通电路 ， 潜水泵工作 ． 保证 了泥浆泵冷却的及 时准确 。
石油钻井泥浆泵的主要用途
石油钻井泥浆泵是用来输送介质（水、泥浆等冲洗液）的钻井配套设备，其作用是将泥浆随钻头钻进注入井下，起着冷却钻头，清洗钻具、固着井壁、驱动钻进，并将打钻后岩屑带回地面的作用。
在钻探中，常用的是正循环钻探法﹐泥浆泵是将地表冲洗介质─清水﹑泥浆或聚合物冲洗液在一定的压力下﹐经过高压软管﹑水龙头及钻杆柱中心孔直送钻头的底端﹐以达到冷却钻头﹑将切削下来的岩屑清除并输送到地表的目的。
常用的泥浆泵是活塞式或柱塞式的﹐由动力机带动泵的曲轴回转，曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做往復运动。
在吸入和排出阀的交替作用下﹐实现压送与循环冲洗液的目的。
由此可见，在石油钻井勘探开采过程中，泥浆泵发挥着不可或缺的作用。
我公司可生产优质的泥浆泵和相关的石油泥浆泵配件。
泥浆泵渣浆泵离心泵 编辑:sdaoad。
泥浆泵用途
泥浆泵用途泥浆泵是一种用于输送泥浆、悬浮固体颗粒或液体的设备，广泛应用于石油钻井、地质勘探、隧道工程、矿业开采等领域。
泥浆泵将泥浆从一个地方输送到另一个地方，起到了极为重要的作用。
广泛，下面我们来详细探讨一下泥浆泵在各个领域中的应用。
在石油钻井中，泥浆泵被广泛应用于泥浆循环系统。
钻井泥浆是一种特殊的液体，通过泥浆泵将泥浆从地面输送到井下，用于冷却钻头、减少井眼稳定性、运输钻屑等。
泥浆泵在石油钻井中的应用不仅可以提高钻井效率，还可以减少事故发生的可能性，保障作业人员的安全。
另外，在地质勘探领域，泥浆泵也扮演着重要的角色。
地质勘探工作中常常需要进行取心样、钻孔等活动，泥浆泵可以帮助工作人员输送泥浆，使勘探工作更加顺利。
通过使用泥浆泵，可以提高取心样的质量，减少勘探过程中的损失，为勘探工作提供了便利。
此外，在隧道工程中，泥浆泵也是必不可少的设备之一。
隧道工程通常需要进行土方开挖和支护工作，泥浆泵可以将开挖出的土方和泥浆快速有效地运送到落地带或处理设备。
泥浆泵在隧道工程中的应用可以提高工作效率，减少劳动强度，保障隧道工程的顺利进行。
在矿业开采领域，泥浆泵也扮演着不可或缺的角色。
矿井开采工作中常常会产生大量的泥浆和废水，泥浆泵可以将这些泥浆和废水有效地排出井下，保持井下通风和工作环境的清洁。
泥浆泵在矿业开采中的应用可以提高开采效率，减少环境污染，维护矿工的健康。
梳理一下本文的重点，我们可以发现，泥浆泵的用途十分广泛，不仅可以应用于石油钻井、地质勘探、隧道工程、矿业开采等领域，而且在其他工业领域也有着重要的应用。
随着科技的不断进步和工程需求的不断增加，泥浆泵的应用范围将会更加广泛，功能也会更加完善，为各行各业的发展提供更好的支持。
愿泥浆泵在未来的发展中发挥更加重要的作用，为人类社会的进步与发展做出更大的贡献。
泥浆泵缸套直径与工作压力计算方法
泥浆泵缸套直径与工作压力计算方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：泥浆泵是钻井作业中常见的设备之一，用于将泥浆从泥浆池输送到井内，维持井内的压力平衡，冷却钻头，清洁井底并悬浮钻屑。
在泥浆泵的工作过程中，缸套是一个十分重要的部件，它能够承受高压力下的泥浆输送工作。
在泥浆泵缸套的设计中，缸套的直径和工作压力是两个非常关键的参数，合理确定缸套的直径和工作压力可以有效提升泥浆泵的工作效率和使用寿命。
首先来介绍一下泥浆泵缸套的直径计算方法。
泥浆泵缸套的直径是根据泥浆泵的排量和工作压力来确定的，一般情况下，泥浆泵缸套的直径越大，那么泵的排量也就越大，但是对于工作压力来说，直径越大反而会增加泵的阻力和功率消耗。
需要在排量和工作压力之间找到一个平衡点，确定合适的缸套直径。
确定泥浆泵缸套的直径需要考虑以下几个因素：1. 泥浆泵的排量：泥浆泵的排量是指单位时间内泥浆泵所排出的泥浆总量，通常以立方米/小时或者立方英尺/小时来表示。
确定泥浆泵的排量能够帮助确定泥浆泵缸套的直径大小。
2. 泥浆泵的工作压力：泥浆泵的工作压力是指泵在工作时所承受的压力，工作压力越大，泥浆泵所需的缸套直径也就越大。
3. 泵的设计速度：泵的设计速度是指泵在工作时的最大转速，选用合适的缸套直径能够保证泵在设计速度下正常工作。
4. 泥浆的流动性质：泥浆的流动性质也会影响泵的排量和工作压力，需要根据泥浆的流动性质来确定缸套直径。
根据以上因素，可以采用以下公式来计算泥浆泵缸套的直径：\[D = \sqrt{\frac{Q}{V \cdot \pi}}\]式中，D为泥浆泵缸套的直径，Q为泵的排量，V为泵的设计速度，π为圆周率。
根据该公式可以计算出合适的泥浆泵缸套直径，从而保证泵的正常工作。
接下来让我们来看一下泥浆泵缸套的工作压力计算方法。
泥浆泵在工作时所产生的压力主要取决于泵的排量和泵的工作条件。
工作压力的大小直接影响到泥浆输送的效率和泥浆泵的使用寿命，因此合理确定工作压力是非常重要的。
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钻井泥浆泵压力保护装置的研发与应用
摘要:石油泥浆泵压力保护装置是根据泥浆泵在现场使用中暴露出来的问题而设计、改进的一套装置。
该装置在泥浆泵出现憋泵或是泵压异常升高时能自动地切断泥浆泵电机的使能,从而降低泥浆泵的输出压力。
该装置对泥浆泵和现场操作人员都起到很大的安全防护作用,结构简单,操作维护方便,安全性能高。
关键词:泥浆泵保护安全泵压
目前,机械钻机和电动钻机所使用的钻井泥浆泵均采用安全阀作为安全保护。
安全阀是一种安全保护用阀,它的启闭件受外力作用下处于常闭状态,当泥浆泵内的介质压力升高,超过规定值时它的启闭件受外力作用下剪断插销,使得安全阀开启,同时通过向系统外排放泥浆来防止泥浆泵内泵压超过规定数值。
泥浆泵安全阀为杠杆式安全阀。
由于泥浆泵工作环境恶劣、振动大以及气候条件差等原因,经常会导致泥浆泵安全阀启闭件卡死。
这时只要发生憋泵现象就很容易导致人生事故和设备事故的发生。
在钻井现场,工作人员还必须每班检查并保养一次安全阀,如果保养不及时也可能导致安全阀启闭件锈死。
泥浆泵工作过程中,如果出现泵压异常升高而使安全阀开启时,如果现场工作人员没有及时发现并停泵,也可能导致泄压管因压力过高而脱落,这也会给旁边的工作人员带来生命危险。
根据这些缺陷,我们对现有的泥浆泵系统进行改进。
改进后的泥浆泵系统可以实现在泵压达到设定的保护值时泥浆泵自动地停止工作。
1 结构及工作原理
1.1 结构
石油泥浆泵压力保护装置由压力传感器、泥浆泵系统保护值设定手轮、PLC模块以及数据信号线等组成。
压力传感器安装在钻台面立管闸门组的传感器接口上,主要复杂采集泵压信号并转换为4～20 mA 的电流信号。
泥浆泵系统保护值设定手轮安装在司钻房内的操作台上,主要用于设定泥浆泵系统的保护值,当泥浆泵系统的压力超过手轮的设定保护值时PLC发出停泵信号。
PLC模块安装在司钻房的电控箱内,主要负责接受泵压信号和泥浆泵系统保护值设定的手轮的电压信号,并将这两种信号按规定的程序转换成对应的数据,实时地比较这两个数据的大小,并根据比较结果来控制泥浆泵电控系统。
1.2 工作原理
泥浆泵系统保护值设定手轮所使用的是10 V的直流电源。
当转动手轮选择泥浆泵工作压力从0～35 MPa变化时,泥浆泵系统工作压力选定手轮输出0～10 V的直流电压信号给PLC模块,这个电压信号通过PLC的计算会换算成0～27648之间的一个值M1。
例如:当转动手轮选择泥浆泵工作压力为17.5 MPa(即中间位置)时,泥浆泵系统工
作压力选定手轮输出5 V的直流电压信号给PLC模块,通过PLC的计算会换算成数值18824。
立管压力传感器使用的是24 V直流电源。
当立管压力信号在0～35 MPa之间变化时,立管压力传感器输出4～20 mA的电流信号,这个电流信号通过PLC的计算会换算成0～27648之间的一个值M2。
例如:当立管压力为17.5 MPa时,立管压力传感器输出直流电流信号10 mA给PLC模块,通过PLC的计算会换算成数值18824。
泥浆泵系统保护值设定手轮与立管压力传感器送给PLC模块的信号分别被PLC换算成数值M1、M2。
然后PLC通过比较M1与M2值的大小。
当M1大于M2时,立管压力小于泥浆泵系统工作压力选定手轮所设定的压力,泵压压限制保护不起作用,发送泥浆泵的使能信号,泥浆泵变频器正常工作;当M1小于M2时,立管压力大于泥浆泵系统工作压力选定手轮所设定的压力,这时泵压限制保护起作用,切断泥浆泵的使能信号[1],停止泥浆泵的工作,降低泥浆泵的泵压。
2 安全性能分析
装置的设计理念是断电保护、失效保护。
当压力传感器失灵、信号线断开或是控制电源突然断电时,泵压限制保护就会起作用,自动切断泥浆泵变频器的使能。
泥浆泵安全阀的使用也不受该装置的影响。
当泥浆泵的泵压达到安全阀设定的工作压力时,安全阀的启闭不受该装置的影响,正常的起保护作用。
在使用中建议将装置的设定值略低
于安全阀的设定值,这样装置就可以先于安全阀起保护作用。
装置和安全阀就形成了一个双重保护的系统。
3 现场安装及使用
电动钻机泥浆泵泵压保护装置在钻井队上的安装非常的方便。
压力传感器安装在钻台面立管闸门组的传感器接口上。
泥浆泵系统工作压力选定手轮安装在司钻房内的操作台上的闲置部分。
由于电动钻机的PLC模块都有30%的接口和通道是冗余的[2],所以电动钻机泥浆泵泵压保护装置可直接使用电动钻机现有PLC模块上的冗余通道,并且只需要对原有PLC系统中的程序做少量地修改。
至于装置所使用的24VDC和10VDC可从司钻柜内获取。
装置在现场使用中唯一需要人工操作的就只有泥浆泵系统保护值设定手轮。
司钻只需要根据现场工况转动手轮选择适当的泥浆泵系统保护设定值。
4 结论
(1)泥浆泵泵压保护装置自动化、智能化程度高,系统稳定,安全性高,维护和操作方便,可最大限度的减少钻井生产事故。
(2)电动钻机泥浆泵泵压保护装置结构简单、操作维护方便、安全性能高。
(3)该装置与泥浆泵的安全阀对泥浆泵和现场操作人员形成一个
双重保护的防护系统,提高了安全系数。
(4)该装置进一步提高了电动钻机电控系统的自动化和智能化。
(5)可方便的在现有钻机的基础上增加该安全装置。
参考文献
[1] 张晓军,王建才,戴克文,等.交流变频电机自动送钻系统的原理和应用[J].石油矿场机械,2007,36(11):32-34.
[2] 郑芸哲,齐明侠,沈蓉,等.基于西门子PLC的司钻控制系统［J］.石油矿场机械,2008,37(5):53-55.。