[发明专利]泥浆泵电控安全系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油钻井过程中监测泥浆泵压力的安全装置。尤其是涉及一种泥浆泵电控安全系统。

背景技术

在石油勘探开发与钻井过程中，及时、准确、稳定、可靠的监测泥浆泵运行时的压力状况，在泥浆泵泵压由于钻头水眼堵塞或操作失误发生异常，在泥浆泵泵压达到限定值时，能够第一时间报警并停止泥浆泵运行（停泵泄压），是防止安全事故发生的前提。

目前，国内外常用的泥浆泵安全阀为机械式安全阀，主要有弹簧式和剪切式两种，其工作原理是当泥浆泵泵压达到限定值时，弹簧弹起阀门打开或剪切销钉阀门打开，从而排出泵体内的泥浆以达到释放泵压防止安全事故发生的目的。然而在钻井实际工作中，由于泥浆泵泵压超出限值造成人身伤害或财产损失之事时有发生。究其原因在于：（1）唯一性。一个泥浆泵上安装的机械式安全阀仅有一个开启功能，当泵压达到限定值时能否确保安全，完全在于唯一的安全通道——安全阀能否及时打开，这种依赖是唯一性的；（2）被动性。对于机械式安全阀而言其自身并不能主动地应对泥浆泵泵压的变化，而只有被动地接受泵压的变化，从一种状态转变到另一种状态，因此也就不具备预警报警功能；（3）滞后性。当水眼堵塞会使泥浆泵泵压从正常值迅速飙升到限定值，其时间只有十几秒甚至几秒，而机械式安全阀的机械性能受销钉材质、温度及活塞体老化程度等因素影响，在如此短暂的时间内不足以做出应对，会出现弹簧弹起或剪切销钉动作滞后现象；（4）倒序性。当泵压达到限定值时，正确的操作顺序应该是首先切断泥浆泵的动力来源，使其停止工作、泵压不能继续增加，其次是打开安全阀释放泵压。这样做的优势在于即使安全阀失灵不能打开，泵压也不能继续增加，就不会出现泵压超出限定值而发生安全事故。而机械式安全阀只有打开后才能告知司钻停泵，是倒序性的先释放泵压后停泵，一旦安全阀失灵不能及时打开，则泥浆泵继续运行，泵压会迅速飙升超出限定值而发生安全事故。因此，提出一种能及时、准确、稳定、可靠的监测泥浆泵泵压状态，尤其是在泥浆泵泵压达到限定值时，能够在第一时间报警并停泵释压的安全措施是很有必要的，有利于保障石油钻探生产安全，防止设备损坏等事故发生。

发明内容

本发明针对现有技术不足，提出一种泥浆泵电控安全系统，能准确、可靠的在线监测泥浆泵泵压状态，并在泥浆泵泵压达到限定值时及时停泵释压。

本发明所采用的技术方案：

一种泥浆泵电控安全系统，包括压力传感器，嵌入式一体化触摸屏工控机和PLC，常闭式气动截止阀，所述压力传感器安装在泥浆泵的高压泥浆出口管线上，压力传感器输出信号连接PLC的输入信号采集端口，PLC和嵌入式一体化触摸屏工控机通讯连接，PLC设有输出端口控制连接常闭式气动截止阀的电磁换向阀，所述电磁换向阀的气源进口连接控制气源，电磁换向阀的两个出口分别通过管路连接常闭式气动截止阀的两端工作气缸，所述常闭式气动截止阀安装在与泥浆泵的高压泥浆出口管线连接的回流或旁路管线上。

所述的泥浆泵电控安全系统，电磁换向阀采用两位五通电磁阀，电磁阀进口（P）连接控制气源，其一个常开式出口（Ａ）、一个常闭式出口（Ｂ）分别连接常闭式气动阀的两端工作气缸， 所述常开式出口（Ａ）与常闭式气动截止阀的关闭接口连接，常闭式出口（Ｂ）与常闭式气动截止阀的启动接口连接。

所述的泥浆泵电控安全系统，在电磁换向阀的常开式出口（Ａ）设有气源管与控制连接泥浆泵的手动开关控制阀（11）连接；所述手动开关控制阀（11）的进口与电磁换向阀的常开式出口（Ａ）连接，手动开关控制阀（11）的出口连接常闭式控制继气器（8）控制气源进口。

所述的泥浆泵电控安全系统，连接所述泥浆泵的高压泥浆出口管线和泥浆罐设有一回流管，所述常闭式气动截止阀安装在所述回流管上；或者，与所述灌浆阀（5）并联设有一旁路管，所述常闭式气动截止阀安装在所述旁路管上。

所述的泥浆泵电控安全系统，包括一个控制柜，所述控制柜内或其面板上安装PLC和嵌入式一体化触摸屏工控机，与所述PLC连接设有声光报警器；压力传感器采用1个，安装在泥浆泵的高压泥浆出口管线的立管（4）上，或者压力传感器采用2～3个，分别设置在所述立管或者灌浆管线上。