CN106321059B - 一种井控***与其它钻井***安全互锁方法 - Google Patents

一种井控***与其它钻井***安全互锁方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，它包括以下步骤：1)井控***内设置有PLC控制器，并由PLC控制器监控旋转***、提升***和循环***的状态信号；2)正常运作时，各个***各自独立工作；3)当遇到紧急情况，需要关闭防喷器时，PLC控制器判断各个***是否均处于停止状态；4)如果各个***均处于停止状态，则PLC控制向各个***发送锁定命令，进入5)；否则，PLC控制器向各个***发送停止命令和锁定命令，进入6)；5)各个***进行锁定并返回信息，进入7)；6)各个***进行关闭相应设备并锁定，并返回信息；7)井控***判断各个***是否都已锁定，若都锁定进行下一步，否则，返回4)；8)井控***关闭防喷器。

Description

一种井控***与其它钻井***安全互锁方法
技术领域
本发明涉及一种安全互锁方法，特别是关于一种在石油钻井领域中使用的井控***与其它钻井***安全互锁方法。
背景技术
目前，国内海上固定式平台的石油钻机的井控***、起升***、旋转***和循环***的控制***均采用PLC控制，并且相互之间没有通讯连接，控制***中也没有协调其逻辑互锁关系的部分，无法实现它们之间的逻辑互锁关系。例如，如图1所示，现有关闭井控***中防喷器的步骤如下：1)海上钻机装置包括井控***、起升***、旋转***和循环***；2)正常运行时，各个***相互独立运行；3)遇到紧急情况时，需要关闭井控***的防喷器，则需要人工先给旋转***、提升***和循环***发送命令；4)人工操作旋转***，关停顶驱；5)人工操作提升***，关停钻井绞车；6)人工操作循环***，关停泥浆泵；7)人工确定提升***、旋转***和循环***均已关停完毕；8)人工操作关闭井控***的防喷器。其中，关键从步骤3)到步骤7)都需要钻井操作人员在相应的控制面板上进行手动操作，耗时较长，并且容易出现误操作，发生生产事故。
井控***与其它***有密切逻辑关系，当井控***中防喷器关闭时，要求提升***、旋转***和循环***都处于停止状态，否则可能会导致防喷器损坏，井内钻柱断裂或憋漏地层。现在主要依靠钻机操作人员观测、分析和处理它们之间的逻辑关系，造成操作失误的情况时有发生，常常导致生产事故和较大的经济损失。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其能实现井控***与其它***的安全互锁，避免发生生产事故和造成经济损失。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其特征在于它包括以下步骤：1)井控***内设置有PLC控制器，并由PLC控制器监控旋转***、提升***和循环***的工作状态；2)海上钻机正常运行时，井控***、旋转***、提升***和循环***各自独立工作；3)当遇到紧急情况，需要关闭井控***中的防喷器时，PLC控制器判断旋转***、提升***和循环***是否均处于停止状态；4)如果旋转***、提升***和循环***均处于停止状态，则PLC控制分别向旋转***、提升***和循环***发送锁定命令，进入步骤5)；否则，PLC控制器分别向旋转***、提升***和循环***发送停止命令及锁定命令，进入步骤6)；5)旋转***根据接收到的锁定命令对顶驱进行锁定并返回信息，提升***根据接收到的锁定命令对钻井绞车进行锁定并返回信息，循环***根据接收到的锁定命令对泥浆泵进行锁定并返回信息，进入步骤7)；6)旋转***根据接收到的停止命令及锁定命令关闭顶驱并进行锁定和返回信息，提升***根据接收到的停止命令及锁定命令关闭钻井绞车并进行锁定和返回信息，循环***根据接收到的停止命令及锁定命令关闭泥浆泵并进行锁定和返回信息；7)井控***判断旋转***、提升***和循环***是否都已锁定，若都已锁定则进行下一步，否则，返回步骤4)；8)井控***关闭防喷器。
优选地，所述步骤5)、步骤6)中，旋转***、提升***和循环***处于锁定状态下，各个***启动时，也继续保持锁定状态。
优选地，各个***锁定状态的解除必须是单独解除。
优选地，所述旋转***由顶驱控制器、顶驱执行机构、顶驱电机和顶驱动作传感器构成；所述顶驱控制器分别与所述顶驱执行机构和所述顶驱动作传感器电连接，所述顶驱执行机构与所述顶驱电机电连接，所述顶驱电机也与所述顶驱动作传感器电连接。
优选地，所述顶驱控制器收到所述PLC控制器发来的停止命令和锁定命令，所述顶驱控制器向所述顶驱执行机构发送关闭和锁定信息，所述顶驱执行机构关闭所述顶驱电机并锁定，所述顶驱电机停止旋转，所述顶驱动作传感器检测所述顶驱电机的状态信息，并将信息经所述顶驱控制器传输至所述PLC控制器。
优选地，所述提升***由绞车控制器、绞车执行机构、绞车电机和绞车传感器构成；所述绞车控制器分别与所述绞车执行机构和所述绞车传感器电连接，所述绞车执行机构与所述绞车电机电连接，所述绞车电机也与所述绞车传感器电连接。
优选地，所述绞车控制器收到所述PLC控制器的停止命令和锁定命令，所述绞车控制器向所述绞车执行机构发送关闭和锁定信息，所述绞车执行机构关闭所述绞车电机并进行锁定，所述绞车传感器检测所述绞车电机的状态信息，并将信息经所述绞车控制器传输至所述PLC控制器。
优选地，所述循环***由泥浆泵控制器、泥浆泵执行机构、泥浆泵电机和泥浆泵传感器构成；所述泥浆泵控制器分别与所述泥浆泵执行机构和所述泥浆泵传感器电连接，所述泥浆泵执行机构与所述泥浆泵电机电连接，所述泥浆泵电机与所述泥浆泵传感器电连接。
优选地，所述泥浆泵控制器收到所述PLC控制器的停止命令和锁定命令，所述泥浆泵控制器向所述泥浆泵执行机构发送关闭和锁定信息，所述泥浆泵执行机构关闭所述泥浆泵电机并进行锁定，所述泥浆泵传感器检测所述泥浆泵电机的状态信息，并将信息经所述泥浆泵控制器传输至所述PLC控制器。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用网络技术搭建井控***与其它3个***的通讯桥梁，通过增加PLC控制器来实现井控***与其它3个***之间的逻辑关系，并对其它3个***的相关功能进行锁定。2、本发明采用PLC控制器向其它3个***发出停止命令，待其停止运行后，进行锁定，再关闭防喷器，并一直保持锁定状态；如果是其它***都在关闭状态下，则对其他3个***进行锁定再关闭防喷器，可以有效地阻止操作人员在防喷器关闭状况下操作其它3个***，从而避免事故发生，可以大大提高钻机运行的安全性和可靠性。3、本发明在锁定状态下，其它3个***每次启动时，继续保持锁定状态，解除方式为每个***单独解除，不能一次解除所有***的锁定状态，
附图说明
图1是现有技术中井控***与其它钻井***流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
本发明提供一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其具体步骤如下：
1)井控***内设置有PLC控制器，并由PLC控制器监控旋转***、提升***和循环***的工作状态；
2)海上钻机正常运行时，井控***、旋转***、提升***和循环***各自独立工作；
3)当遇到紧急情况，需要关闭井控***中的防喷器时，PLC控制器判断旋转***、提升***和循环***是否均处于停止状态；
4)如果旋转***、提升***和循环***均处于停止状态，则PLC控制分别向旋转***、提升***和循环***发送锁定命令，进入步骤5)；否则，PLC控制器分别向旋转***、提升***和循环***发送停止命令及锁定命令，进入步骤6)；
5)旋转***根据接收到的锁定命令对顶驱进行锁定并返回信息；提升***根据接收到的锁定命令对钻井绞车进行锁定并返回信息；循环***根据接收到的锁定命令对泥浆泵进行锁定并返回信息，进入步骤7)；
6)旋转***根据接收到的停止命令及锁定命令关闭顶驱并进行锁定和返回信息，提升***根据接收到的停止命令及锁定命令关闭钻井绞车并进行锁定和返回信息，循环***根据接收到的停止命令及锁定命令关闭泥浆泵并进行锁定和返回信息；
7)井控***判断旋转***、提升***和循环***是否都已锁定，若都已锁定则进行下一步，否则，返回步骤4)；
8)井控***关闭防喷器。
上述步骤5)和步骤6)中，旋转***、提升***和循环***处于锁定状态下，各个***启动时，也继续保持锁定状态，对各个***锁定状态的解除必须是单独解除，可以有效地阻止人员在防喷器关闭状态下操作旋转***、提升***或循环***，从而避免事故发生，提高钻机运行的安全性和可靠性。
上述实施例中，旋转***由顶驱控制器、顶驱执行机构、顶驱电机和顶驱动作传感器构成。顶驱控制器分别与顶驱执行机构和顶驱动作传感器电连接，顶驱执行机构与顶驱电机电连接，用于控制顶驱电机的工作状态，顶驱电机也与顶驱动作传感器电连接，用于检测顶驱电机的工作状态。
顶驱控制器收到PLC控制器发来的停止命令和锁定命令，顶驱控制器向顶驱执行机构发送关闭和锁定信息，顶驱执行机构关闭顶驱电机并锁定，顶驱电机停止旋转，顶驱动作传感器检测顶驱电机的状态信息，并将信息经顶驱控制器传输至PLC控制器。
上述各实施例中，提升***由绞车控制器、绞车执行机构、绞车电机和绞车传感器构成。绞车控制器分别与绞车执行机构和绞车传感器电连接，绞车执行机构与绞车电机电连接，用于控制绞车电机的工作状态，绞车电机也与绞车传感器电连接，用于检测绞车电机的工作状态。
绞车控制器收到PLC控制器的停止命令和锁定命令，绞车控制器向绞车执行机构发送关闭并锁定信息，绞车执行机构关闭绞车电机并进行锁定，绞车传感器检测绞车电机的状态信息，并将信息经绞车控制器传输至PLC控制器。
上述各实施例中，循环***由泥浆泵控制器、泥浆泵执行机构、泥浆泵电机和泥浆泵传感器构成。泥浆泵控制器分别与泥浆泵执行机构和泥浆泵传感器电连接，泥浆泵执行机构与泥浆泵电机电连接，用于控制泥浆泵电机的工作状态，泥浆泵电机与泥浆泵传感器电连接，用于检测泥浆泵电机的工作状态。
泥浆泵控制器收到PLC控制器的停止命令和锁定命令，泥浆泵控制器向泥浆泵执行机构发送关闭和锁定信息，泥浆泵执行机构关闭电机并进行锁定，泥浆泵传感器检测泥浆泵电机的状态信息，并将信息经泥浆泵控制器传输至PLC控制器。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (9)

1.一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其特征在于：它包括以下步骤：
1)井控***内设置有PLC控制器，并由PLC控制器监控旋转***、提升***和循环***的工作状态；
2)海上钻机正常运行时，井控***、旋转***、提升***和循环***各自独立工作；
3)当遇到紧急情况，需要关闭井控***中的防喷器时，PLC控制器判断旋转***、提升***和循环***是否均处于停止状态；
4)如果旋转***、提升***和循环***均处于停止状态，则PLC控制分别向旋转***、提升***和循环***发送锁定命令，进入步骤5)；否则，PLC控制器分别向旋转***、提升***和循环***发送停止命令及锁定命令，进入步骤6)；
5)旋转***根据接收到的锁定命令对顶驱进行锁定并返回信息，提升***根据接收到的锁定命令对钻井绞车进行锁定并返回信息，循环***根据接收到的锁定命令对泥浆泵进行锁定并返回信息，进入步骤7)；
6)旋转***根据接收到的停止命令及锁定命令关闭顶驱并进行锁定和返回信息，提升***根据接收到的停止命令及锁定命令关闭钻井绞车并进行锁定和返回信息，循环***根据接收到的停止命令及锁定命令关闭泥浆泵并进行锁定和返回信息；
7)井控***判断旋转***、提升***和循环***是否都已锁定，若都已锁定则进行下一步，否则，返回步骤4)；
8)井控***关闭防喷器。
2.如权利要求1所述的一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其特征在于：所述步骤5)、步骤6)中，旋转***、提升***和循环***处于锁定状态下，各个***启动时，也继续保持锁定状态。
3.如权利要求1所述的一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其特征在于：各个***锁定状态的解除必须是单独解除。
4.如权利要求1所述的一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其特征在于：所述旋转***由顶驱控制器、顶驱执行机构、顶驱电机和顶驱动作传感器构成；所述顶驱控制器分别与所述顶驱执行机构和所述顶驱动作传感器电连接，所述顶驱执行机构与所述顶驱电机电连接，所述顶驱电机也与所述顶驱动作传感器电连接。
5.如权利要求4所述的一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其特征在于：所述顶驱控制器收到所述PLC控制器发来的停止命令和锁定命令，所述顶驱控制器向所述顶驱执行机构发送关闭和锁定信息，所述顶驱执行机构关闭所述顶驱电机并锁定，所述顶驱电机停止旋转，所述顶驱动作传感器检测所述顶驱电机的状态信息，并将信息经所述顶驱控制器传输至所述PLC控制器。
6.如权利要求1所述的一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其特征在于：所述提升***由绞车控制器、绞车执行机构、绞车电机和绞车传感器构成；所述绞车控制器分别与所述绞车执行机构和所述绞车传感器电连接，所述绞车执行机构与所述绞车电机电连接，所述绞车电机也与所述绞车传感器电连接。
7.如权利要求6所述的一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其特征在于：所述绞车控制器收到所述PLC控制器的停止命令和锁定命令，所述绞车控制器向所述绞车执行机构发送关闭和锁定信息，所述绞车执行机构关闭所述绞车电机并进行锁定，所述绞车传感器检测所述绞车电机的状态信息，并将信息经所述绞车控制器传输至所述PLC控制器。
8.如权利要求1所述的一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其特征在于：所述循环***由泥浆泵控制器、泥浆泵执行机构、泥浆泵电机和泥浆泵传感器构成；所述泥浆泵控制器分别与所述泥浆泵执行机构和所述泥浆泵传感器电连接，所述泥浆泵执行机构与所述泥浆泵电机电连接，所述泥浆泵电机与所述泥浆泵传感器电连接。
9.如权利要求8所述的一种井控***与其它钻井***安全互锁方法，其特征在于：所述泥浆泵控制器收到所述PLC控制器的停止命令和锁定命令，所述泥浆泵控制器向所述泥浆泵执行机构发送关闭和锁定信息，所述泥浆泵执行机构关闭所述泥浆泵电机并进行锁定，所述泥浆泵传感器检测所述泥浆泵电机的状态信息，并将信息经所述泥浆泵控制器传输至所述PLC控制器。
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