[发明专利]一种用于保护石油钻机顶驱内防喷器的控制系统及方法

说明书

本发明涉及一种用于保护石油钻机顶驱内防喷器的控制系统及方法，包括顶驱电控系统和VFD电控系统；所述顶驱IBOP开关一端接+24V电源，另一端接顶驱操作台PLC的输入模块，该操作台PLC通过Profibus通讯线连接到顶驱电控主PLC，再由该顶驱电控主PLC的I/O输出模块的输出点接‑K50继电器的A1端，‑K50继电器的另一端A2接电源M地，‑K50继电器常开点两端连接二根平行线,其中一根线尾端连接VFD电控综合柜主PLC的I/O输入模块，另一根线尾端接VFD电控系统的电源+24V，然后由VFD主PLC分别通过Profibus通讯线与泥浆泵变频器、司钻台PLC电连。本发明做到了即使司钻出现对顶驱内防喷器IBOP的误操作，也不会对顶驱内防喷器造成损害，以及造成其它安全隐患，从而对顶驱的内防喷器进行了有效的保护。

技术领域

本发明属于石油钻井技术领域，涉及石油钻机顶部驱动系统内防喷器，具体涉及一种用于保护石油钻机顶驱内防喷器的控制系统及方法。

背景技术

目前，相比于转盘，石油钻机顶部驱动能显著提高钻井作业的能力和效率，已成为石油钻探行业钻机的标准配置。钻井工作过程中要频繁进行接、卸钻杆，这时会对顶驱内防喷器（IBOP）和泥浆泵进行打开或关闭操作。正常的操作顺序是：首先要将泥浆泵的泵冲降为零，再将顶驱内防喷器（IBOP）关闭后，卸开钻具才能上提大钩接新的钻柱。当接完钻杆后，要必须先将顶驱内防喷器打开，再将泥浆泵开到规定的泵冲和泵压值时，开始工作。但在这一过程中，司钻经常误操作：或者打开过晚，或者忘记打开，由于顶驱内防喷器（IBOP）的机械特殊构造而不能承受从上向下过高的压力，导致内防喷器（IBOP）的损坏。另一方面在正常钻进生产时，是不允许将顶驱的内IBOP防喷器关闭。但有时司钻因视觉疲劳或其它原因会无意识误将顶驱IBOP开关打到关闭位置，导致遥控内防喷器关闭，因泥浆泵一直处于带压运行状态，会迅速将泵压憋至很高，导致泥浆泵出口接头及管线和内IBOP防喷器承受过高压力，直接造成内IBOP防喷器机械损坏，更有甚者会造成泥浆泵出口接头处承压过高，出现接头开裂而喷射泥浆，不仅导致设备损坏还会危及到人身安全。当顶驱内喷器损坏后，出现溢流和井喷时，也不能遥控内防喷器关闭钻柱通道而造成更大的危害。

针对以上情况，目前所能采取的措施是：加强对司钻人员的安全意识教育，并在正常工作中要求保持精神旺盛和注意力高度集中，严格按照正确顺序步骤操作。但这在实际工作过程中，司钻人员操作长期处于注意力高度集中，精神上高度紧张的状态，同时又要应对井下不同工况而进行不同操作，时间一长不可避免的会出现精神上或身体上疲劳，这都不能完全杜绝误操作的发生，尤其对新司钻人员。当发生了顶驱内防喷器IBOP的损坏时也只能更换新的，不仅大大增加了维护的成本，又耽误正常的生产，还在钻机正常的使用中埋下了重大安全隐患。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述误操作造成顶驱内防喷器损坏的问题，本发明提供了一种用于保护石油钻机顶驱内防喷器的控制系统。

本发明采用如下技术方案：一种用于保护石油钻机顶驱内防喷器的控制系统，包括顶驱电控系统和VFD电控系统；顶驱电控系包括顶驱操作台、顶驱电控主PLC、-K50继电器，顶驱操作台上设有顶驱IBOP开关和其PLC的输入模块，所述顶驱电控主PLC包括CPU模块和I/O输出模块等；VFD电控系统包括VFD电控综合柜主PLC、司钻台、泥浆泵变频器，VFD电控综合柜主PLC 包括CPU模块和I/O输入模块等，司钻台设有司钻台PLC和触摸屏；其中，所述顶驱IBOP开关一端接+24V电源，另一端接顶驱操作台PLC输入模块，顶驱操作台PLC通过Profibus通讯线连接到顶驱电控主PLC，再由该顶驱电控主PLC的I/O输出模块的输出点接-K50继电器的A1端，-K50继电器的另一端A2接电源M地，-K50继电器常开点两端连接二根平行线, 其中一根线尾端连接VFD电控综合柜主PLC的 I/O输入模块，另一根线尾端接VFD电控系统的电源+24V，然后由VFD 电控综合柜主 PLC分别通过Profibus通讯线与泥浆泵变频器、司钻台PLC电连。