发明名称 分布式钻井模拟系统及操作方法
摘要 本发明公开了分布式钻井模拟系统及操作方法,包括节流管汇(101)、高压管汇(102)、防喷器控制台(103)、阻流器控制台(104)、远程控制台(105)、司钻控制台(106)、教师控制台(107)和图形投影单元(108),司钻控制台(106)、远程控制台(105)、防喷器控制台(103)、阻流器控制台(104)、节流管汇(101)和高压管汇(102)通过PPI协议互联,教师控制台(107)通过PPI接口与PPI协议连接。操作方法下钻、起钻、钻进、事故及复杂情况处理、关井、压井等步骤。本发明的有益效果:实现了高度仿真的顶部驱动钻井模拟,增强了教学培训的现场感,缩短了培训周期、降低了培训成本。
申请公布号 CN101789191B 申请公布日期 2011.08.17
申请号 CN200910216126.1 申请日期 2009.11.03
申请人 西南石油大学 发明人 陈利学;田永生;梅大成;龚捷;胡卫东;郑巧;赵刚
分类号 G09B9/00(2006.01)I 主分类号 G09B9/00(2006.01)I
代理机构 代理人
主权项 分布式钻井模拟系统,其特征在于它包括节流管汇(101)、高压管汇(102)、防喷器控制台(103)、阻流器控制台(104)、远程控制台(105)、司钻控制台(106)、教师控制台(107)和图形投影单元(108);教师控制台(107)由主控计算机和图形计算机组成,司钻控制台(106)、主控计算机和图形计算机通过TCP/IP协议互联,图形投影单元(108)与图形处理计算机连接,司钻控制台(106)、远程控制台(105)、防喷器控制台(103)和阻流器控制台(104)通过西门子点到点协议PPI协议互联,教师控制台通过PPI接口与PPI协议互联,节流管汇(101)与阻流器控制台(104)连接,高压管汇(102)与防喷器控制台(103)连接;司钻控制台(106)包括机箱和内部控制板,所述的机箱的正面设有司钻台正面控制面板(1),机箱的侧面设有司钻台侧面控制面板(45),其中:所述的司钻台正面控制面板(1)上设置有压力表组、指重表(6)、转盘扭矩表(9)、备用表(12)、开关组、按钮组A、显示器组、绞车速度调节手柄(24)和刹车手柄(42),所述的压力表组包括气源压力表(2)、冷却水压表(3)、绞车油压表(4)、转盘油压表(5)、猫头压力表(7)、泵压表(10)、大钳压力表(11)、左钳压力表(13)、右钳压力表(14)和安全钳压力表(15),所述的开关组包括左猫头开关(16)、右猫头开关(17)、液压站卸荷开关(18)、保护复位开关(19)、气喇叭开关(20)、转盘惯刹开关(21)、气动微调开关(22)、备用开关(23)、紧急制动开关(43)和驻车制动开关(44),所述的按钮组A包括一号按钮(25)、二号按钮(26)、三号按钮(27)、四号按钮(28)、五号按钮(29)、六号按钮(30)、七号按钮(31)、八号按钮(32)、九号按钮(33)、十号按钮(34)、十一号按钮(35)、十二号按钮(36)、十三号按钮(37)和十四号按钮(38),所述的显示器组包括参数显示器(8)、泥浆密度显示器(39)、泥浆粘度显示器(40)和泥浆失水显示器(41);司钻控制台(106)内部控制板包括司钻台可编程控制器PLC1和司钻台可编程控制器PLC2,司钻台可编程控制器PLC1的CPU模块分别通过AD模块与绞车速度调节手柄(24)和刹车手柄(42)相连,通过DA模块与气源压力表(2)、冷却水压表(3)、绞车油压表(4)、转盘油压表(5)、猫头压力表(7)、转盘扭矩表(9)、泵压表(10)、大钳压力表(11)、备用表(12)、左钳压力表(13)、右钳压力表(14)和安全钳压力表(15)连接,通过数字输入输出扩展模块与指重表(6)、紧急制动开关(43)和驻车制动开关(44)连接,通过其开关量输出端口与指重表控制器的输入端连接,指重表控制器输出端和指重表连接,通过其开关量输入端口与左猫头开关(16)、右猫头开关(17)、液压站卸荷开关(18)、保护复位开关(19)、气喇叭开关(20)、转盘惯刹开关(21)、气动微调开关(22)、备用开关(23)、一号按钮(25)、二号按钮(26)、三号按钮(27)、四号按钮(28)、五号按钮(29)、六号按钮(30)、七号按钮(31)、八号按钮(32)、九号按钮(33)、十号按钮(34)、十一号按钮(35)、十二号按钮(36)、十三号按钮(37)和十四号按钮(38)连接,同时还通过开关量输出端口与一号按钮(25)、二号按钮(26)、三号按钮(27)、四号按钮(28)、五号按钮(29)、六号按钮(30)、七号按钮(31)和八号按钮(32)连接,司钻台可编程控制器PLC1的CPU模块还通过串口与司钻台数据收发板连接,司钻台数据收发板通过并口与泥浆密度显示器(39)、泥浆粘度显示器(40)和泥浆失水显示器(41)连接;司钻台侧面控制面板(45)包括指示灯组、选择阀组、按钮组B、调节阀组、扭矩表(96)和转速表(97),所述的指示灯组包括可编程控制器PLC1指示灯(46)、可编程控制器PLC2指示灯(47)、发电机1指示灯(48)、发电机2指示灯(49)、发电机3指示灯(50)、发电机4指示灯(51)、泥浆泵A指示灯(52)、泥浆泵B指示灯(53)、泥浆泵C指示灯(54)、绞车A指示灯(55)、绞车B指示灯(56)、钻盘指示灯(57)、恒速送钻或恒压送钻指示灯(58)、内防喷器指示灯(75)、液压泵运行指示灯(76)、回转头锁紧指示灯(77)、刹车指示灯(80)、故障报警指示灯(98)和就绪指示灯(81),所述的选择阀组包括PLC工作选择阀(59)、电机工作选择阀(60)、绞车工作选择阀(61)、泥浆泵A工作选择阀(65)、泥浆泵B工作选择阀(66)、泥浆泵C工作选择阀(67)、转盘工作选择阀(68)、绞车恒速送钻或恒压送钻工作选择阀(69)、吊环回转选择阀(78)、内防喷器工作选择阀(82)、液压泵选择阀(83)、回转头锁紧选择阀(84)、背钳工作选择阀(85)、吊环倾斜选择阀(86)、刹车工作方式选择阀(87)、辅助操作选择阀(90)、风机工作选择阀(91)、电机选择阀(92)、操作方式选择阀(93)和旋转方向选择阀(94),所述的按钮组B包括整机紧急停车按钮(62)、变频系统紧急停车按钮(63)、钻盘扭矩调节旋钮(64)、泥浆泵A调节旋钮(70)、泥浆泵B调节旋钮(71)、泥浆泵C调节旋钮(72)、转盘转速调节旋钮(73)、恒压送钻钻压调节旋钮(74)、吊环中位按钮(79)、静音按钮(88)和急停按钮(89),所述的调节阀组包括上扣扭矩限定调节阀(95)、钻井扭矩限定调节阀(99)和转速设定调节阀(100);司钻台可编程控制器PLC2的CPU模块分别通过AD模块与钻盘扭矩调节旋钮(64)、泥浆泵A调节旋钮(70)、泥浆泵B调节旋钮(71)、泥浆泵C调节旋钮(72)、转盘转速调节旋钮(73)、恒压送钻钻压调节旋钮(74)、上扣扭矩限定调节阀(95)、钻井扭矩限定调节阀(99)和转速设定调节阀(100)连接,通过DA模块与扭矩表(96)和转速表(97)连接,通过数字输入输出扩展模块与刹车指示灯(80)、故障报警指示灯(98)、就绪指示灯(81)、静音按钮(88)和急停按钮(89)、刹车工作方式选择阀(87)、辅助操作选择阀(90)、风机工作选择阀(91)、电机选择阀(92)、操作方式选择阀(93)和旋转方向选择阀(94)连接,通过其开关量输出端口与PLC1指示灯(46)、PLC2指示灯(47)、发电机1指示灯(48)、发电机2指示灯(49)、发电机3指示灯(50)、发电机4指示灯(51)、泥浆泵A指示灯(52)、泥浆泵B指示灯(53)、泥浆泵C指示灯(54)、绞车A指示灯(55)、绞车B指示灯(56)、钻盘指示灯(57)、恒速送钻或恒压送钻指示灯(58)、内防喷器指示灯(75)、液压泵运行指示灯(76)和回转头锁紧指示灯(77)连接,通过其开关输入端口与PLC工作选择阀(59)、电机工作选择阀(60)、绞车工作选择阀(61)、整机紧急停车按钮(62)、变频系统紧急停车按钮(63)、泥浆泵A工作选择阀(65)、泥浆泵B工作选择阀(66)、泥浆泵C工作选择阀(67)、转盘工作选择阀(68)、绞车恒速送钻或恒压送钻工作选择阀(69)、吊环回转选择阀(78)、吊环中位按钮(79)、内防喷器工作选择阀(82)、液压泵选择阀(83)、回转头锁紧选择阀(84)、背钳工作选择阀(85)和吊环倾斜选择阀(86)连接;远程控制台(105)包括机箱和内部控制板,所述的机箱的正面包括一个远控台控制面板(109),远控台控制面板(109)上设有环形油压调节阀(110)、管汇压力调节阀(111)、管汇压力表(112)、储能压力表(113)、环形油压表(114)、旁通阀(115)、放喷阀(116)、半封闸板控制阀(117)、全封闸板控制阀(118)、剪切闸板控制阀(119)、环形闸板控制阀(120)、储能器总开关(121)、左路储能器开关(122)和右路储能器开关(123),所述的内部控制板包括一个远控台可编程控制器PLC和一个阀门控制器,远控台可编程控制器PLC的CPU模块分别通过AD模块与管汇压力调节阀(111)和环形油压调节阀(110)连接,通过DA模块1与管汇压力表(112)和储能器压力表(113)连接,通过DA模块2与环形油压表(114)连接,通过其开关量输入端口分别与储能器总开关(121)、左路储能器开关(122)和右路储能器开关(123)连接,远控台可编程控制器PLC的CPU模块还通过十二路开关量输出连接阀门控制器的控制输入端,阀门控制器的输出分别与旁通阀(115)、放喷阀(116)、半封闸板控制阀(117)、全封闸板控制阀(118)、剪切闸板控制阀(119)和环形闸板控制阀(120)连接,旁通阀(115)、放喷阀(116)、半封闸板控制阀(117)、全封闸板控制阀(118)、剪切闸板控制阀(119)和环形闸板控制阀(120)分别通过反馈信号线接入远控台可编程控制器PLC的十二路开关量输入端口;节流管汇(101)它由节流管和安装在节流管上的阀门组成,节流管安装在节流管汇机架(124)上,节流管由横管和立管垂直交叉分布,横管和立管上均设置有多个平板阀,横管包括节流管汇上横管(125)和节流管汇下横管(126),节流管汇上横管(125)的两端固接在节流管汇机架(124)上,节流管汇上横管(125)一端设置有分离器出口(127),另一端设置有备用出口(128);立管包括溢流入口管(129)、液动节流管(130)和手动节流管(131),溢流入口管(129)、液动节流管(130)和手动节流管(131)下端分别设置溢流入口(132)、液动节流阀(134)和手动节流阀(135),溢流入口管(129)上端固接在节流管汇机架(124)上;高压管汇(102)由高压管和安装在高压管上的阀门组成,高压管安装在高压管汇机架(137)上,高压管由横管和立管垂直连接分布,且在中部由高压管汇上横管(138)、高压管汇下横管(139)、左立管(140)、右立管(141)接合构成矩形,横管和立管上均设置有多个平板阀,横管还包括左泥浆入口管(142)、右泥浆入口管(143)、灌浆出口管(143),左泥浆入口管(142)的左端固接在高压管汇机架(137)上,左泥浆入口管(142)的左端端部设置有泥浆入口I(144),右泥浆入口管(151)的右端固接在高压管汇机架(137)上,右泥浆入口管(151)的右端端部设置有泥浆入口II(145),灌浆出口管(143)左端固接在高压管汇机架(137)上,灌浆出口管(143)左端端部设置有灌浆出口(146);立管还包括上立管(147)、下立管(148),上立管(147)上端固接在高压管汇机架(137)上,上立管(147)上端端部设置有备用入口(149),下立管(148)下端固接在高压管汇机架(137)上,下立管(148)下端端部设置有立管出口(150);防喷器控制台(103)包括机箱和内部控制板,所述的机箱的正面包括一个防喷器控制面板(152),防喷器控制面板(152)上设有储能器压力表(153)、环形防喷器油压表(154)、气源压力表(155)、管汇压力表(156)、环形闸板开关(157)、环形闸板开指示灯(158)、环形闸板关指示灯(159)、气源开关(160)、旁通闸板开关(164)、上半封闸板开关(161)、上半封闸板开指示灯(162)、上半封闸板关指示灯(163)、全封闸板开关(165)、全封闸板开指示灯(166)、全封闸板关指示灯(167)、压井管汇闸板开关(168)、压井管汇开指示灯(169)、压井管汇关指示灯(170)、放喷阀开关(171)、放喷阀关指示灯(172)、放喷阀开指示灯(173)、下半封闸板开关(174)、下半封闸板开指示灯(175)和下半封闸板关指示灯(176),所述的内部控制板包括一个防喷器可编程控制器PLC,防喷器可编程控制器PLC的CPU模块分别通过DA模块1与储能器压力表(153)和环形防喷器油压表(154)连接,通过DA模块2与气源压力表(155)和管汇压力表(156)连接,防喷器可编程控制器PLC的CPU模块还分别通过其开关量输入端口与环形闸板开关(157)、气源开关(160)、旁通闸板开关(164)、上半封闸板开关(161)、全封闸板开关(165)、压井管汇闸板开关(168)、放喷阀开关(171)和下半封闸板开关(174)连接,通过其开关量输出端口与环形闸板开指示灯(158)、环形闸板关指示灯(159)、上半封闸板开指示灯(162)、上半封闸板关指示灯(163)、全封闸板开指示灯(166)全封闸板关指示灯(167)、压井管汇开指示灯(169)、压井管汇关指示灯(170)、放喷阀关指示灯(172)、放喷阀开指示灯(173)、下半封闸板开指示灯(175)和下半封闸板关指示灯(176)连接;防喷器可编程控制器PLC的CPU模块还分别通过其开关量输入端口与高压管汇中安装在高压管上的平板阀L、平板阀M、平板阀N、平板阀O、平板阀P和平板阀Q连接;阻流器控制台(103)包括机箱和内部控制板,所述的机箱的正面包括一个阻流器控制面板(177),阻流器控制面板(177)上设有立管压力表(178)、泵速表(179)、套管压力表(180)、液动阻流阀选择指示灯(181)、双泵选择开关(182)、阻流阀选择开关(183)、泵冲数显示器(184)、阻流阀开度表(185)、手动阻流阀选择指示灯(186)、复位按钮(187)、钻机气源开关(188)、阻流器控制阀开关(189)和阻流阀速度调节旋钮(190),所述的内部控制板包括一个阻流器可编程控制器PLC,阻流器可编程控制器PLC的CPU模块分别通过AD模块与阻流阀速度调节旋钮(190)连接,通过DA模块1与立管压力表(178)和套管压力表(180)连接,通过DA模块2与泵速表(179)和阻流阀开度表(185)连接,通过串口与阻流器数据收发板连接,阻流器数据收发板通过并口与泵冲数显示器(184)连接,阻流器可编程控制器PLC的CPU模块还分别通过其开关量输出端口与液动阻流阀选择指示灯(181)和手动阻流阀选择指示灯(186)连接,通过其开关量输入端口与双泵选择开关(182)、阻流阀选择开关(183)、复位按钮(187)、钻机气源开关(188)和阻流器控制阀开关(189)连接;阻流器可编程控制器PLC的CPU模块还分别通过其开关量输入端口与节流管汇中安装在节流管上的平板阀A、平板阀B、平板阀C、平板阀D、平板阀E、平板阀F、平板阀G、平板阀H、平板阀I、平板阀J和平板阀K连接,阻流器可编程控制器PLC的CPU模块分别通过AD模块与节流管汇中的手动节流阀(135)连接,通过DA模块1与压力表(191)连接。
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