[發明專利]鉆井安全監控與智能防護系統

有效

• 申請號: 201510315221.2
• 申請日: 2015-06-04
• 公開（公告）號: CN104879114B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 趙剛;曹民;于春;夏玉龍
• 申請（專利權）人: 濮陽市百福瑞德石油科技有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及石油鉆井安全監控及防護技術，尤其是涉及一種鉆井安全監控與防護裝置及智能防護系統，應用于石油鉆井，對于降低石油鉆井風險、保障人民群眾的生命財產安全具有一定的現實意義。

背景技術

石油鉆井行業是石油行業的高危子行業之一。歷史上石油鉆井發生過一些大的安全事故，不僅造成經濟上的重大損失，而且產生了巨大的負面社會影響。特別是近年來，隨著國內石油行業的快速發展，石油鉆井隊伍的迅速擴張，起鉆灌漿不及時，溢流與井漏監測不準確，游車頂天車、頓鉆、溜鉆、井漏不能在第一時間發現等引發事故，導致人員傷亡、設備損壞的情況數不勝數，所造成的經濟損失也非常巨大。

目前，人身、井下、設備安全愈來愈成為企業發展的重中之重，隨著石油勘探工程工作量的不斷增長，安全生產的壓力也越來越大。因此，如何運用現代化的高科技手段，改善現有安全防護設施狀況、提高安全設備性能與水平，已是減少事故隱患、提高鉆井作業的安全系數、提升安全工作的整體水平的當務之急。

目前鉆機配備的鉆井作業安全防護設施有以下幾類：

1、鉆井泵安全閥。目前國內常用的防護裝置是機械銷釘剪切式安全閥，其工作原理是：鉆井泵里的高壓鉆井液作用于承載活塞而產生壓力，通過凡爾體傳到保險臂上，當泵內鉆井液壓力超過規定的安全值時，安全銷便被剪斷，鉆井液通過排除聯接管排出閥外，從而起到泄壓、保護人身設備的安全作用。

在鉆井現場實際使用中，此種方法存在以下不足之處：

1)無自動停泵功能：當安全閥工作泄壓后鉆井泵仍處于運轉狀態，需要靠操作人員發現后才能停泵，造成大量泥漿溢出，可能對現場工作人員造成傷害并導致環境污染；

2)定位銷容易變形造成剪切力誤差增大，致使安全閥提前泄壓或者滯后泄壓而造成事故；

3)定位銷的標定值只有5-6個，滿足不了標準及現場實際工作要求；

4)安全閥保養不及時容易導致生銹卡死，泵壓失控時不能正常工作；

5)泄壓后重新開啟鉆井泵間隔時間長。安全閥泄壓后要重新開泵需要倒閘門、倒泵，并打開安全閥檢查活塞是否刺壞，如果刺壞需要更換活塞，安裝好后才能重新開泵，全部工序所需時間一般都在10分鐘以上。

2、游車防碰裝置。目前，石油鉆機上使用的防碰天車裝置主要有重錘式、過卷閥和電子防碰三種。在現場實際使用中存在以下的問題和不足：

1)重錘式防碰天車裝置使用中存在的問題和不足：

重錘式防碰天車安裝位置固定，不能調節高度，而在實際操作中工況不同對防碰裝置的要求也不同，比如起下鉆和鉆進時的要求就不同；在使用頂驅和組合鉆鋌時由于高度限制只有把防碰裝置停用才能進行下步操作，這時防碰裝置不能發揮作用。此時防碰裝置引繩如果沒有拉緊很容易纏繞進游車滑輪內或者和大繩纏繞；游車碰撞限位繩之后依靠引繩傳遞動作，防碰裝置引繩長，動作不及時反應速度較慢。當游車碰到防碰繩子的時候再把引繩拉緊，然后再把重錘上的開口銷拉開然后重錘下落斷氣剎車，這時如果游車運行速度快可能已經碰撞了天車；防碰引繩過長，當風力較大時容易把下面的開口銷拉開，造成誤剎車，引繩還會掛到井架上；防碰裝置作用后，要解除剎車，必須抬起剎把進行釋放，此時游車迅速下行，不利于安全操作。

2)過卷閥式防碰天車裝置使用中存在的問題和不足：

擋桿為絲扣連接，由于絞車振動較大很容易造成擋桿脫落而失去作用；檔桿松動退出會造成斷氣剎車，在操作人員不知情的情況下，剎把迅速下落容易對操作人員造成傷害；大繩纏亂時容易導致防碰裝置動作而剎車，或者是防碰天車不起作用(大繩纏繞到一頭)，原來的絞車安裝在鉆臺上，操作者能夠及時發現大繩纏亂而采取必要的措施。現在的絞車都是低位安裝，司鉆不能直接看到滾筒，一旦措施不當，人身傷害事故就不可避免；防碰裝置執行動作不準確，在游車高速上行時，大繩容易排亂，不能準確碰到過卷閥，防碰裝置無法執行防碰動作，容易造成頂天車事故。

3)電子防碰天車裝置使用中存在的問題和不足：

不能自動識別工況，在鉆進和起下鉆時防護高度不同，起鉆時候設置是125圈剎車，而在鉆進時候是120圈剎車，當工況轉換的時候需要重新設置參數，而每次調整參數時候需要打開裝置后蓋才能進行調整，調整比較麻煩；只有防碰功能沒有防頓、防溜功能，一旦在下放游車過程中造成頓鉆和溜鉆很容易造成人員傷害和設備損壞并導致井下事故，造成鉆具落井、井下復雜；保護時防碰裝置一旦剎車，就需要斷電解鎖，才能進行下一步操作，此時游車處于失控狀態。