[发明专利]泥浆分配远程控制器

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻机设备泥浆循环系统、高压管汇阀门组的远程控制。

背景技术

钻机是石油开采的重要装备之一，石油钻机是一套综合机组，它是由：地面旋转钻进设备、循环系统设备、提升系统设备、动力驱动设备、传动系统设备、控制系统设备、钻机底座、辅助设备所组成。

循环系统设备是钻机配套设备之一(如图1所示)，它是由：泥浆泵(A1)(B1)、地面管汇(P2)及阀门组(F)、泥浆循环罐(X)、泥浆净化设备(J)、泥浆调配设备(T)所组成。随着科技的进步，石油钻机自动化程度也在提高，很多方面都实现了自动化或半自动化，操作上集中控制，减少了操作人员，减轻了工人的劳动强度，使钻井生产更加安全，效率更高。循环系统设备作为钻机的配套设备之一，也在不断完善更新，虽然现在的石油钻机设备都比较先进，但循环系统中的地面管汇阀门组(F)，还需要用人力去扳动大阀门进行泥浆泵与井口之间(称之为大循环)、泥浆泵与泥浆枪之间(称之为小循环)、泵(A1)与泵(B1)之间的倒换和开与关。

为了探明和获得更多的石油，向更深的地层钻探，大型石油钻机的钻井深度在4000米或更深8000米以上，随着钻井深度的增加，为了安全，井口装置也要不断的强化，为安装这些井口装置，钻台的设计高度也在不断的升高，由原来的4米多增加到现在的10米左右或更高，对于地面管汇阀门组进行开关倒换，操作人员就必需从高高的钻台跑到地面来操作，一般大型石油钻机管汇阀门组由5个大闸板阀门所组成(如图2所示)，阀门组的开关顺序与开关时间长短对井下安全是有一定影响的，泥浆管汇阀门组属于高压大平板闸阀门，要完全打开或关闭需要板动手柄(或手轮)十几圈以上，开关起来费力又费时，如果误操作把阀门错关了还会造成安全事故，如蹩泵等。所以管汇阀门组开关操作一般都是指定由副司钻进行，现代石油钻机设备自动化程度越来越高，不需要过多的工作人员，在遇到一些特殊钻井作业时，如高压管汇泄压(下钻后发生喷嘴水眼堵塞不通时泵压会快速升高，须立即停泵，由于管内压力蹩得很高，再次起动泥浆泵时需要泄压)和处理泥浆等，有时为了检修泥浆泵或处理井下复杂事故，也需要不断的倒换泥浆泵来工作(一般大型石油钻机都配有两台泥浆泵)，管汇阀门组开关倒换有时很频繁，由于现在的钻台高度很高，使原来就难于操作的管汇阀门组操作起来就更加费时费力更加麻烦。

为了解决这个问题，有的油田钻井公司对循环系统管汇及阀门组也做过一些改进，都是从管汇及阀门组的从重新布局排列着手进行改进，还有的把阀门组安上了钻台，但这些改装都存在很多问题，一是管汇管线增多，安装变得复杂，二是占用有限的钻台面积，使钻台操作场地变得复杂、不安全，安装也困难，三还是不能解决人力操作的老问题。以上这些改装是无法改变现有循环系统阀门组操作的实质问题，所以到目前为止石油钻机循环系统阀门组几十年没有改变，是现在石油钻机设备中的一块短板，也是现代石油钻机设备配套中的不足之处，不能很好的适应现代钻井设备的发展，不能体现现代石油钻机设备的应有水平。

发明内容

本发明的目的是提供一套安全可靠、动作迅速能够在钻台上远程控制泥浆流向的分配器，替代现有石油钻机循环系统设备中的管汇阀门组，不需要操作人员从钻台跑到地面去扳动阀门来进行泥浆液的流向倒换及开关，根椐钻井需要由操作人员(司钻)在钻台上或控制室内对其进行操作，控制泥浆液的流向倒换(大小循环)及开关和泄压，任意操作(包括误操作)都不会发生蹩泵事故，不但能在钻台上进行操控，在地面上也能单独对其进行操控，并带有显示提示，使操作人员一目了然，根椐石油钻机的配置不同可以对单组(由一台泥浆泵组成的泥浆循环系统)或多组(由两台或两台以上泥浆泵组成的泥浆循环系统)进行控制，使石油钻机的自动化控制得到一定的提升。

解决问题的手段

为了达到上述目的实现本发明，首先对石油钻井循环系统工作流程进行分析，以石油钻机常用的双泵循环系统为例(如图1所示)

泥浆循环系统中的一路泥浆液流向(大循环)为：循环罐(X)→泥浆泵(A1或B1)→阀门组(F)→地面管汇(P2)→高压水龙带→水龙头→方钻杆→井底→井口→振动筛(J)→循环罐(X)

另一路泥浆液流向(小循环)为：循环罐(X)→泥浆泵(A1或B1)→阀门组(F)→小循环管线(P3)→泥浆枪或泥浆调配台(T)→循环罐(X)

通过对循环系统中的泥浆液流向分析得出，泥浆液在泥浆泵的作用下总是在单向流动进行循环。