[实用新型]钻井安全监控与防护装置及其智能防护系统

权利要求书

1.一种钻井安全监控与防护装置，包括数据采集单元、控制处理单元、安全防护执行单元，所述控制处理单元包括PLC以及工控机，所述PLC通过串口与工控机连接，数据采集单元的各类传感器实时采集现场作业数据传输给PLC及工控机，工控机按照设定程序判断是否采取安全防护措施，并通过PLC启动安全防护执行单元，其特征在于：所述安全防护执行单元包括电控式泵压防护机构以及游车防护机构，对应的数据采集单元的配置包括：安装在立管或泥浆泵上的压力传感器；安装在绞车滚筒的导气龙头上的绞车传感器；安装在死绳固定器上的悬重传感器；所述压力传感器、绞车传感器、悬重传感器输出信号连接到PLC；所述PLC设有对应的输出端口分别控制连接所述电控式泵压防护机构以及游车防护机构。

2.根据权利要求1所述的钻井安全监控与防护装置，其特征在于：所述电控式泵压防护机构的配置如下：

1)在高压管线的灌浆阀或低压回水阀的下游安装一个常闭式气动阀；

2)对于机械式钻井泵，钻井泵控制开关之间的气路上安装常开式泵压防护电磁阀，所述泵压防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述泵压防护电磁阀的进口P与控制气源相连，所述泵压防护电磁阀的常开式出口A分成两路，一路与钻井泵手动开关阀的进口气路连接，另一路与气动阀的关闭接口连接；所述泵压防护电磁阀的常闭式出口B与气动阀的启动接口连接；

3)所述泵压防护电磁阀的控制电路连接PLC的控制输出端口；

4)对于电控式钻井泵，在电动钻井泵的变频控制器与其控制转换开关之间安装模拟信号源，所述模拟信号源输出信号通过所述转换开关连接变频控制器的控制信号输入端，所述模拟信号源受控连接所述PLC。

3.根据权利要求1所述的钻井安全监控与防护装置，其特征在于：所述电控式泵压防护机构的配置如下：

1)在高压管线的灌浆阀或低压回水阀的下游安装一个常闭式气动阀；

2)对于机械式钻井泵，在钻井泵手动开关阀的出口气路上安装常开式泵压防护电磁阀，所述泵压防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述泵压防护电磁阀的进口P与钻井泵手动开关阀的出口相连，所述泵压防护电磁阀的常开式出口A与钻井泵控制气路相连，常闭式出口B堵住；在控制气源与泄压阀控制气路接口之间安装常开式泄压防护电磁阀，所述泄压防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述泄压防护电磁阀的进口P与气源相连，所述泄压防护电磁阀的常开式出口A与气动阀的关闭接口连接，所述泄压防护电磁阀的常闭式出口B与气动阀的启动接口连接；

3)所述泵压防护电磁阀和泄压防护电磁阀的控制电路连接PLC的控制输出端口；

4)对于电控式钻井泵，在电动钻井泵的变频器与其控制旋钮之间安装模拟信号源，所述模拟信号源输出信号连接变频器的控制信号输入端，所述模拟信号源受控连接所述PLC。

4.根据权利要求2或3所述的钻井安全监控与防护装置，其特征在于：所述游车防护机构配置如下：

1)在总离合、高低速的开关控制气路上安装一个常开式游车防护电磁阀，所述游车防护电磁阀采用两位五通电磁阀，所述游车防护电磁阀的进口P与控制气源相连，所述游车防护电磁阀的常开式出口A与总离合、高低速的开关控制气路连接，所述游车防护电磁阀的常闭式出口B与绞车刹车气缸的控制气路连接；

2)所述游车防护电磁阀的控制电路连接PLC的控制输出端口。

5.根据权利要求4所述的钻井安全监控与防护装置，其特征在于：所述安全防护执行单元包括与灌浆泵配套设置的灌浆控制机构，所述灌浆控制机构及数据采集单元的配置如下：

1)在喇叭口上安装溢流口液位传感器；所述溢流口液位传感器输出信号连接到PLC；

2)在低压回水管线与泥浆罐罐面管网的连接处，安装一个三通转换阀，所述三通转换阀的P-A通道连接低压回水管线与泥浆罐罐面管网，所述三通转换阀的P-B通道连接低压回水管线与灌浆泵；

3)所述PLC设有控制输出端口连接灌浆泵控制电路，所述浆泵控制电路控制连接所述三通转换阀及灌浆泵。