[發(fā)明專利]分布式鉆井模擬系統(tǒng)及操作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910216126.1
• 申請日: 2009-11-03
• 公開（公告）號: CN101789191A
• 公開（公告）日: 2010-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳利學;田永生;梅大成;龔捷;胡衛(wèi)東;鄭巧;趙剛
• 申請（專利權(quán)）人: 西南石油大學
• 主分類號: G09B9/00
• 分類號: G09B9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.分布式鉆井模擬系統(tǒng)，其特征在于它包括節(jié)流管匯(101)、高壓管匯(102)、防噴器控制臺(103)、阻流器控制臺(104)、遠程控制臺(105)、司鉆控制臺(106)、教師控制臺(107)和圖形投影單元(108)；教師控制臺(107)由主控計算機和圖形計算機組成，司鉆控制臺(106)、主控計算機和圖形計算機通過TCP/IP協(xié)議互聯(lián)，圖形投影單元(108)與圖形處理計算機連接，司鉆控制臺(106)、遠程控制臺(105)、防噴器控制臺(103)和阻流器控制臺(104)通過西門子點到點協(xié)議PPI協(xié)議互聯(lián)，教師控制臺通過PPI接口與PPI協(xié)議互聯(lián)，節(jié)流管匯(101)與阻流器控制臺(104)連接，高壓管匯(102)與防噴器控制臺(103)連接；

司鉆控制臺(106)包括機箱和內(nèi)部控制板，所述的機箱的正面設(shè)有司鉆臺正面控制面板(1)，機箱的側(cè)面設(shè)有司鉆臺側(cè)面控制面板(45)，其中：所述的司鉆臺正面控制面板(1)上設(shè)置有壓力表組、指重表(6)、轉(zhuǎn)盤扭矩表(9)、備用表(12)、開關(guān)組、按鈕組A、顯示器組、絞車速度調(diào)節(jié)手柄(24)和剎車手柄(42)，所述的壓力表組包括氣源壓力表(2)、冷卻水壓表(3)、絞車油壓表(4)、轉(zhuǎn)盤油壓表(5)、貓頭壓力表(7)、泵壓表(10)、大鉗壓力表(11)、左鉗壓力表(13)、右鉗壓力表(14)和安全鉗壓力表(15)，所述的開關(guān)組包括左貓頭開關(guān)(16)、右貓頭開關(guān)(17)、液壓站卸荷開關(guān)(18)、保護復(fù)位開關(guān)(19)、氣喇叭開關(guān)(20)、轉(zhuǎn)盤慣剎開關(guān)(21)、氣動微調(diào)開關(guān)(22)、備用開關(guān)(23)、緊急制動開關(guān)(43)和駐車制動開關(guān)(44)，所述的按鈕組A包括一號按鈕(25)、二號按鈕(26)、三號按鈕(27)、四號按鈕(28)、五號按鈕(29)、六號按鈕(30)、七號按鈕(31)、八號按鈕(32)、九號按鈕(33)、十號按鈕(34)、十一號按鈕(35)、十二號按鈕(36)、十三號按鈕(37)和十四號按鈕(38)，所述的顯示器組包括參數(shù)顯示器(8)、泥漿密度顯示器(39)、泥漿粘度顯示器(40)和泥漿失水顯示器(41)；

司鉆控制臺(106)內(nèi)部控制板包括司鉆臺可編程控制器PLC1和司鉆臺可編程控制器PLC2，司鉆臺可編程控制器PLC1的CPU模塊分別通過AD模塊與絞車速度調(diào)節(jié)手柄(24)和剎車手柄(42)相連，通過DA模塊與氣源壓力表(2)、冷卻水壓表(3)、絞車油壓表(4)、轉(zhuǎn)盤油壓表(5)、貓頭壓力表(7)、轉(zhuǎn)盤扭矩表(9)、泵壓表(10)、大鉗壓力表(11)、備用表(12)、左鉗壓力表(13)、右鉗壓力表(14)和安全鉗壓力表(15)連接，通過數(shù)字輸入輸出擴展模塊與指重表(6)、緊急制動開關(guān)(43)和駐車制動開關(guān)(44)連接，通過其開關(guān)量輸出端口與指重表控制器的輸入端連接，指重表控制器輸出端和指重表連接，通過其開關(guān)量輸入端口與左貓頭開關(guān)(16)、右貓頭開關(guān)(17)、液壓站卸荷開關(guān)(18)、保護復(fù)位開關(guān)(19)、氣喇叭開關(guān)(20)、轉(zhuǎn)盤慣剎開關(guān)(21)、氣動微調(diào)開關(guān)(22)、備用開關(guān)(23)、一號按鈕(25)、二號按鈕(26)、三號按鈕(27)、四號按鈕(28)、五號按鈕(29)、六號按鈕(30)、七號按鈕(31)、八號按鈕(32)、九號按鈕(33)、十號按鈕(34)、十一號按鈕(35)、十二號按鈕(36)、十三號按鈕(37)和十四號按鈕(38)連接，同時還通過開關(guān)量輸出端口與一號按鈕(25)、二號按鈕(26)、三號按鈕(27)、四號按鈕(28)、五號按鈕(29)、六號按鈕(30)、七號按鈕(31)和八號按鈕(32)連接，司鉆臺可編程控制器PLC1的CPU模塊還通過串口與司鉆臺數(shù)據(jù)收發(fā)板連接，司鉆臺數(shù)據(jù)收發(fā)板通過并口與泥漿密度顯示器(39)、泥漿粘度顯示器(40)和泥漿失水顯示器(41)連接；

司鉆臺側(cè)面控制面板(45)包括指示燈組、選擇閥組、按鈕組B、調(diào)節(jié)閥組、扭矩表(96)和轉(zhuǎn)速表(97)，所述的指示燈組包括可編程控制器PLC1指示燈(46)、可編程控制器PLC2指示燈(47)、發(fā)電機1指示燈(48)、發(fā)電機2指示燈(49)、發(fā)電機3指示燈(50)、發(fā)電機4指示燈(51)、泥漿泵A指示燈(52)、泥漿泵B指示燈(53)、泥漿泵C指示燈(54)、絞車A指示燈(55)、絞車B指示燈(56)、鉆盤指示燈(57)、恒速送鉆或恒壓送鉆指示燈(58)、內(nèi)防噴器指示燈(75)、液壓泵運行指示燈(76)、回轉(zhuǎn)頭鎖緊指示燈(77)、剎車指示燈(80)、故障報警指示燈(98)和就緒指示燈(81)，所述的選擇閥組包括PLC工作選擇閥(59)、電機工作選擇閥(60)、絞車工作選擇閥(61)、泥漿泵A工作選擇閥(65)、泥漿泵B工作選擇閥(66)、泥漿泵C工作選擇閥(67)、轉(zhuǎn)盤工作選擇閥(68)、絞車恒速送鉆或恒壓送鉆工作選擇閥(69)、吊環(huán)回轉(zhuǎn)選擇閥(78)、內(nèi)防噴器工作選擇閥(82)、液壓泵選擇閥(83)、回轉(zhuǎn)頭鎖緊選擇閥(84)、背鉗工作選擇閥(85)、吊環(huán)傾斜選擇閥(86)、剎車工作方式選擇閥(87)、輔助操作選擇閥(90)、風機工作選擇閥(91)、電機選擇閥(92)、操作方式選擇閥(93)和旋轉(zhuǎn)方向選擇閥(94)，所述的按鈕組B包括整機緊急停車按鈕(62)、變頻系統(tǒng)緊急停車按鈕(63)、鉆盤扭矩調(diào)節(jié)旋鈕(64)、泥漿泵A調(diào)節(jié)旋鈕(70)、泥漿泵B調(diào)節(jié)旋鈕(71)、泥漿泵C調(diào)節(jié)旋鈕(72)、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(73)、恒壓送鉆鉆壓調(diào)節(jié)旋鈕(74)、吊環(huán)中位按鈕(79)、靜音按鈕(88)和急停按鈕(89)，所述的調(diào)節(jié)閥組包括上扣扭矩限定調(diào)節(jié)閥(95)、鉆井扭矩限定調(diào)節(jié)閥(99)和轉(zhuǎn)速設(shè)定調(diào)節(jié)閥(100)；

司鉆臺可編程控制器PLC2的CPU模塊分別通過AD模塊與鉆盤扭矩調(diào)節(jié)旋鈕(64)、泥漿泵A調(diào)節(jié)旋鈕(70)、泥漿泵B調(diào)節(jié)旋鈕(71)、泥漿泵C調(diào)節(jié)旋鈕(72)、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)旋鈕(73)、恒壓送鉆鉆壓調(diào)節(jié)旋鈕(74)、上扣扭矩限定調(diào)節(jié)閥(95)、鉆井扭矩限定調(diào)節(jié)閥(99)和轉(zhuǎn)速設(shè)定調(diào)節(jié)閥(100)連接，通過DA模塊與扭矩表(96)和轉(zhuǎn)速表(97)連接，通過數(shù)字輸入輸出擴展模塊與剎車指示燈(80)、故障報警指示燈(98)、就緒指示燈(81)、靜音按鈕(88)和急停按鈕(89)、剎車工作方式選擇閥(87)、輔助操作選擇閥(90)、風機工作選擇閥(91)、電機選擇閥(92)、操作方式選擇閥(93)和旋轉(zhuǎn)方向選擇閥(94)連接，通過其開關(guān)量輸出端口與PLC1指示燈(46)、PLC2指示燈(47)、發(fā)電機1指示燈(48)、發(fā)電機2指示燈(49)、發(fā)電機3指示燈(50)、發(fā)電機4指示燈(51)、泥漿泵A指示燈(52)、泥漿泵B指示燈(53)、泥漿泵C指示燈(54)、絞車A指示燈(55)、絞車B指示燈(56)、鉆盤指示燈(57)、恒速送鉆或恒壓送鉆指示燈(58)、內(nèi)防噴器指示燈(75)、液壓泵運行指示燈(76)和回轉(zhuǎn)頭鎖緊指示燈(77)連接，通過其開關(guān)輸入端口與PLC工作選擇閥(59)、電機工作選擇閥(60)、絞車工作選擇閥(61)、整機緊急停車按鈕(62)、變頻系統(tǒng)緊急停車按鈕(63)、泥漿泵A工作選擇閥(65)、泥漿泵B工作選擇閥(66)、泥漿泵C工作選擇閥(67)、轉(zhuǎn)盤工作選擇閥(68)、絞車恒速送鉆或恒壓送鉆工作選擇閥(69)、吊環(huán)回轉(zhuǎn)選擇閥(78)、吊環(huán)中位按鈕(79)、內(nèi)防噴器工作選擇閥(82)、液壓泵選擇閥(83)、回轉(zhuǎn)頭鎖緊選擇閥(84)、背鉗工作選擇閥(85)和吊環(huán)傾斜選擇閥(86)連接；

遠程控制臺(105)包括機箱和內(nèi)部控制板，所述的機箱的正面包括一個遠控臺控制面板(109)，遠控臺控制面板(109)上設(shè)有環(huán)形油壓調(diào)節(jié)閥(110)、管匯壓力調(diào)節(jié)閥(111)、管匯壓力表(112)、儲能壓力表(113)、環(huán)形油壓表(114)、旁通閥(115)、放噴閥(116)、半封閘板控制閥(117)、全封閘板控制閥(118)、剪切閘板控制閥(119)、環(huán)形閘板控制閥(120)、儲能器總開關(guān)(121)、左路儲能器開關(guān)(122)和右路儲能器開關(guān)(123)，所述的內(nèi)部控制板包括一個遠控臺可編程控制器PLC和一個閥門控制器，遠控臺可編程控制器PLC的CPU模塊分別通過AD模塊與管匯壓力調(diào)節(jié)閥(111)和環(huán)形油壓調(diào)節(jié)閥(110)連接，通過DA模塊1與管匯壓力表(112)和儲能器壓力表(113)連接，通過DA模塊2與環(huán)形油壓表(114)連接，通過其開關(guān)量輸入端口分別與儲能器總開關(guān)(121)、左路儲能器開關(guān)(122)和右路儲能器開關(guān)(123)連接，遠控臺可編程控制器PLC的CPU模塊還通過十二路開關(guān)量輸出連接閥門控制器的控制輸入端，閥門控制器的輸出分別與旁通閥(115)、放噴閥(116)、半封閘板控制閥(117)、全封閘板控制閥(118)、剪切閘板控制閥(119)和環(huán)形閘板控制閥(120)連接，旁通閥(115)、放噴閥(116)、半封閘板控制閥(117)、全封閘板控制閥(118)、剪切閘板控制閥(119)和環(huán)形閘板控制閥(120)分別通過反饋信號線接入遠控臺可編程控制器PLC的十二路開關(guān)量輸入端口；

節(jié)流管匯(101)它由節(jié)流管和安裝在節(jié)流管上的閥門組成，節(jié)流管安裝在節(jié)流管匯機架(124)上，節(jié)流管由橫管和立管垂直交叉分布，橫管和立管上均設(shè)置有多個平板閥，橫管包括節(jié)流管匯上橫管(125)和節(jié)流管匯下橫管(126)，節(jié)流管匯上橫管(125)的兩端固接在節(jié)流管匯機架(124)上，節(jié)流管匯上橫管(125)一端設(shè)置有分離器出口(127)，另一端設(shè)置有備用出口(128)；立管包括溢流入口管(129)、液動節(jié)流管(130)和手動節(jié)流管(131)，溢流入口管(129)、液動節(jié)流管(130)和手動節(jié)流管(131)下端分別設(shè)置溢流入口(132)、液動節(jié)流閥(134)和手動節(jié)流閥(135)，溢流入口管(129)上端固接在節(jié)流管匯機架(124)上；

高壓管匯(102)由高壓管和安裝在高壓管上的閥門組成，高壓管安裝在高壓管匯機架(137)上，高壓管由橫管和立管垂直連接分布，且在中部由高壓管匯上橫管(138)、高壓管匯下橫管(139)、左立管(140)、右立管(141)接合構(gòu)成矩形，橫管和立管上均設(shè)置有多個平板閥，橫管還包括左泥漿入口管(142)、右泥漿入口管(143)、灌漿出口管(143)，左泥漿入口管(142)的左端固接在高壓管匯機架(137)上，左泥漿入口管(142)的左端端部設(shè)置有泥漿入口I(144)，右泥漿入口管(151)的右端固接在高壓管匯機架(137)上，右泥漿入口管(151)的右端端部設(shè)置有泥漿入口II(145)，灌漿出口管(143)左端固接在高壓管匯機架(137)上，灌漿出口管(143)左端端部設(shè)置有灌漿出口(146)；立管還包括上立管(147)、下立管(148)，上立管(147)上端固接在高壓管匯機架(137)上，上立管(147)上端端部設(shè)置有備用入口(149)，下立管(148)下端固接在高壓管匯機架(137)上，下立管(148)下端端部設(shè)置有立管出口(150)；

防噴器控制臺(103)包括機箱和內(nèi)部控制板，所述的機箱的正面包括一個防噴器控制面板(152)，防噴器控制面板(152)上設(shè)有儲能器壓力表(153)、環(huán)形防噴器油壓表(154)、氣源壓力表(155)、管匯壓力表(156)、環(huán)形閘板開關(guān)(157)、環(huán)形閘板開指示燈(158)、環(huán)形閘板關(guān)指示燈(159)、氣源開關(guān)(160)、旁通閘板開關(guān)(164)、上半封閘板開關(guān)(161)、上半封閘板開指示燈(162)、上半封閘板關(guān)指示燈(163)、全封閘板開關(guān)(165)、全封閘板開指示燈(166)、全封閘板關(guān)指示燈(167)、壓井管匯閘板開關(guān)(168)、壓井管匯開指示燈(169)、壓井管匯關(guān)指示燈(170)、放噴閥開關(guān)(171)、放噴閥關(guān)指示燈(172)、放噴閥開指示燈(173)、下半封閘板開關(guān)(174)、下半封閘板開指示燈(175)和下半封閘板關(guān)指示燈(176)，所述的內(nèi)部控制板包括一個防噴器可編程控制器PLC，防噴器可編程控制器PLC的CPU模塊分別通過DA模塊1與儲能器壓力表(153)和環(huán)形防噴器油壓表(154)連接，通過DA模塊2與氣源壓力表(155)和管匯壓力表(156)連接，防噴器可編程控制器PLC的CPU模塊還分別通過其開關(guān)量輸入端口與環(huán)形閘板開關(guān)(157)、氣源開關(guān)(160)、旁通閘板開關(guān)(164)、上半封閘板開關(guān)(161)、全封閘板開關(guān)(165)、壓井管匯閘板開關(guān)(168)、放噴閥開關(guān)(171)和下半封閘板開關(guān)(174)連接，通過其開關(guān)量輸出端口與環(huán)形閘板開指示燈(158)、環(huán)形閘板關(guān)指示燈(159)、上半封閘板開指示燈(162)、上半封閘板關(guān)指示燈(163)、全封閘板開指示燈(166)全封閘板關(guān)指示燈(167)、壓井管匯開指示燈(169)、壓井管匯關(guān)指示燈(170)、放噴閥關(guān)指示燈(172)、放噴閥開指示燈(173)、下半封閘板開指示燈(175)和下半封閘板關(guān)指示燈(176)連接；防噴器可編程控制器PLC的CPU模塊還分別通過其開關(guān)量輸入端口與高壓管匯中安裝在高壓管上的平板閥L、平板閥M、平板閥N、平板閥O、平板閥P和平板閥Q連接；

阻流器控制臺(103)包括機箱和內(nèi)部控制板，所述的機箱的正面包括一個阻流器控制面板(177)，阻流器控制面板(177)上設(shè)有立管壓力表(178)、泵速表(179)、套管壓力表(180)、液動阻流閥選擇指示燈(181)、雙泵選擇開關(guān)(182)、阻流閥選擇開關(guān)(183)、泵沖數(shù)顯示器(184)、阻流閥開度表(185)、手動阻流閥選擇指示燈(186)、復(fù)位按鈕(187)、鉆機氣源開關(guān)(188)、阻流器控制閥開關(guān)(189)和阻流閥速度調(diào)節(jié)旋鈕(190)，所述的內(nèi)部控制板包括一個阻流器可編程控制器PLC，阻流器可編程控制器PLC的CPU模塊分別通過AD模塊與阻流閥速度調(diào)節(jié)旋鈕(190)連接，通過DA模塊1與立管壓力表(178)和套管壓力表(180)連接，通過DA模塊2與泵速表(179)和阻流閥開度表(185)連接，通過串口與阻流器數(shù)據(jù)收發(fā)板連接，阻流器數(shù)據(jù)收發(fā)板通過并口與泵沖數(shù)顯示器(184)連接，阻流器可編程控制器PLC的CPU模塊還分別通過其開關(guān)量輸出端口與液動阻流閥選擇指示燈(181)和手動阻流閥選擇指示燈(186)連接，通過其開關(guān)量輸入端口與雙泵選擇開關(guān)(182)、阻流閥選擇開關(guān)(183)、復(fù)位按鈕(187)、鉆機氣源開關(guān)(188)和阻流器控制閥開關(guān)(189)連接；阻流器可編程控制器PLC的CPU模塊還分別通過其開關(guān)量輸入端口與節(jié)流管匯中安裝在節(jié)流管上的平板閥A、平板閥B、平板閥C、平板閥D、平板閥E、平板閥F、平板閥G、平板閥H、平板閥I、平板閥J和平板閥K連接，阻流器可編程控制器PLC的CPU模塊分別通過AD模塊與節(jié)流管匯中的手動節(jié)流閥(135)連接，通過DA模塊1與壓力表(191)連接。