專利名稱：海洋鉆井多參數儀的制作方法
技術領域：
海洋鉆井多參數儀技術領域[0001]本實用新型涉及一種海洋石油鉆探領域的數據采集和處理設備，尤其涉及一種 海洋平臺修井機或鉆井平臺使用的鉆井多參數儀。
背景技術：
[0002]現(xiàn)有的鉆井參數儀一般只對工程參數進行有效的監(jiān)測。而對泥漿參數、有毒易 爆炸的氣體參數、井口防噴器及其控制裝置沒有進行監(jiān)控、報警和處理?，F(xiàn)有技術中平 臺上使用的參數儀基本上是采用陸地鉆井多參數儀，不太適合于海洋鉆井平臺使用，而 且大多存在這樣或那樣的問題，其不足之處主要表現(xiàn)如下[0003]1)故障率很高；產品的廠家眾多，型號各異，不具備互換性；而且，海上環(huán)境 惡劣，維修起來很不方便，給海上生產造成了一定的影響；[0004]幻接口較少，參數不全，而且二次擴充較為困難；[0005]3)產品技術陳舊或已停產，配件無法滿足需要，由于沒有備件，參數儀出現(xiàn)了 任何問題都必須下平臺送廠家維修。不但在時間上無法保證，同時加大了成本。實用新型內容[0006]針對上述現(xiàn)有技術，為了解決海洋平臺修井機或鉆井平臺參數儀監(jiān)控參數不 足，不能滿足實際鉆修井的缺點，本實用新型提供一種適用于海洋使用的海洋鉆井多參 數儀，可以實現(xiàn)對鉆井過程中的工程參數、泥漿參數、有毒易爆炸的氣體參數、井口防 噴器及其控制裝置的參數進行全面監(jiān)控和處理，為鉆井提供安全準確的數據。[0007]為了解決上述技術問題，本實用新型一種海洋鉆井多參數儀予以實現(xiàn)的技術方 案是該海洋鉆井多參數儀，包括鉆臺監(jiān)視儀、鉆臺數據采集箱及設置在鉆臺上的多個 第一傳感器、泥漿數據采集箱及多個第二傳感器、硫化氫可燃氣氣體數據采集箱及多個 第三傳感器、防噴數據采集箱及多個第四傳感器；所述鉆臺監(jiān)視儀由開關電源、CPU處 理器、智能CAN卡、無線發(fā)射器和觸摸式液晶顯示器組成，所述CPU處理器包括數據 接收模塊、數據處理模塊和數據輸出模塊；還包括第一監(jiān)控裝置、第二監(jiān)控裝置；所述 CPU處理器與所述鉆臺數據采集箱、所述泥漿數據采集箱、所述硫化氫可燃氣氣體數據 采集箱、所述防噴數據采集箱之間均采用CAN總線進行數據交換；所述第一監(jiān)控裝置 由一工業(yè)控制計算機和一無線接收器組成，所述工業(yè)控制計算機通過所述無線接收器接 收來自于所述鉆臺監(jiān)視儀的數據；所述第二監(jiān)控裝置是一臺連接在局域網上的計算機系 統(tǒng)，所述第一監(jiān)控裝置與所述第二監(jiān)控裝置之間利用局域網進行數據傳輸。[0008]本實用新型海洋鉆井多參數儀，其中，所述鉆臺數據采集箱由多塊CAN節(jié)點數 據采集卡組成，多個第一傳感器采集鉆井工程數據，所述每個第一傳感器對應一個CAN 節(jié)點數據采集卡，多個第一傳感器至少采集如下信號懸重鉆壓、泵沖、轉盤轉速、轉 盤扭矩、吊鉗扭矩、立管壓力、套管壓力和絞車傳感器。所述泥漿數據采集箱由多塊 CAN節(jié)點數據采集卡組成，多個第二傳感器采集泥漿數據，所述每個第二傳感器對應一個CAN節(jié)點數據采集卡，多個第二傳感器至少采集如下信號第一泵沖、第二泵沖、1# 泥漿池、雅泥漿池、3#泥漿池、4#泥漿池及出口流量。所述硫化氫可燃氣氣體數據采集 箱由多塊CAN節(jié)點數據采集卡組成，多個第三傳感器采集硫化氫和可燃氣氣體數據，所 述每個第三傳感器對應一個CAN節(jié)點數據采集卡，多個第三傳感器至少采集如下信號 1#硫化氫、雅硫化氫、1#可燃氣、雅可燃氣、3#可燃氣和4#可燃氣。所述防噴數據采 集箱由多塊CAN節(jié)點數據采集卡組成，多個第四傳感器采集防噴數據，所述每個第四傳 感器對應一個CAN節(jié)點數據采集卡，多個第四傳感器至少采集如下信號儲能壓力、環(huán) 形壓力、雙間板壓力、管匯壓力、氣源壓力和液控壓力。所述鉆臺監(jiān)視儀設置有傳感器 檢測模塊。[0009]與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是[0010]1)本實用新型海洋鉆井多參數儀采用以PC/104嵌入式CPU處理器為核心的 CAN總線數據交換及處理，具有數據采集、存儲、遠程傳輸的功能，適用于各種類型的 海洋鉆機和修井機；[0011]幻通過安裝在現(xiàn)場的數十個傳感器，使鉆臺監(jiān)控儀可測量48個參數，并可設置 相關參數報警門限、實現(xiàn)聲光報警；[0012]3)參數儀的人機對話界面具有良好的人性化設計，司鉆等人員可根據工作需 要和經驗自主選擇不同的顯示屏，即可以選擇鉆井屏、修井屏、泥漿屏、氣體監(jiān)測屏、 防噴控制屏等界面，幫助司鉆掌握鉆機鉆井工作狀態(tài)、修井的工作狀態(tài)、泥漿泵工作狀 態(tài)、防噴器工作狀態(tài)和硫化氫可燃氣的濃度情況；[0013]4)所述鉆臺監(jiān)視儀設置有傳感器檢測模塊，參數儀可以自動判別各傳感器及各 節(jié)點的運行狀態(tài)；[0014]5)本實用新型海洋鉆井多參數儀中的鉆臺監(jiān)視儀、第一監(jiān)控裝置和第二監(jiān)控裝 置之間的數據傳輸采用網絡技術和無線傳輸技術，從而可以實現(xiàn)遠程查看和遠程監(jiān)控的 目的。


[0015]圖1是本實用新型海洋鉆井多參數儀結構框圖；[0016]圖2是圖1中所示鉆臺監(jiān)視儀與各數據采集箱和傳感器的接線圖。
具體實施方式
[0017]
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地描述。[0018]如圖1所示，本實用新型海洋鉆井多參數儀的結構是，包括鉆臺監(jiān)視儀、鉆臺 數據采集箱及設置在鉆臺上的多個第一傳感器、泥漿數據采集箱及多個第二傳感器、硫 化氫可燃氣氣體數據采集箱及多個第三傳感器、防噴數據采集箱及多個第四傳感器。所 述鉆臺監(jiān)視儀由開關電源、CPU處理器、智能CAN卡、無線發(fā)射器和觸摸式液晶顯示器 組成，所述CPU處理器包括數據接收模塊、數據處理模塊和數據輸出模塊。所述鉆臺監(jiān) 視儀設置有傳感器檢測模塊；所述CPU處理器與所述鉆臺數據采集箱、所述泥漿數據采 集箱、所述硫化氫可燃氣氣體數據采集箱、所述防噴數據采集箱之間均采用CAN總線進 行數據交換；本實用新型還包括第一監(jiān)控裝置、第二監(jiān)控裝置；所述第一監(jiān)控裝置由一4工業(yè)控制計算機和一無線接收器組成，所述工業(yè)控制計算機通過所述無線接收器接收來 自于所述鉆臺監(jiān)視儀的數據；所述第二監(jiān)控裝置是一臺連接在局域網上的計算機系統(tǒng)， 所述第一監(jiān)控裝置與所述第二監(jiān)控裝置之間利用局域網進行數據傳輸。[0019]上述各數據采集箱和各傳感器均安裝在鉆修井現(xiàn)場，所述第一監(jiān)控裝置一般是 安裝在平臺的安全區(qū)，作為隊長辦公室監(jiān)控系統(tǒng)，第二監(jiān)控裝置一般是安裝在陸地指揮 中心作為遠程監(jiān)控系統(tǒng)。[0020]本實用新型海洋鉆井多參數儀，其中所述鉆臺監(jiān)視儀可以是一臺能進行數據 采集、顯示、報警和通訊的PC104嵌入式計算機系統(tǒng)。采用CAN總線方式與數據采集 器和現(xiàn)場傳感器進行數據交換。計算、顯示、報警并與第一監(jiān)控裝置(即隊長辦公室 監(jiān)控系統(tǒng))進行無線數據通訊，實現(xiàn)數據實時監(jiān)控。所有板卡設備均安裝在一個防爆箱 內。采用超聲波觸摸方式實現(xiàn)人機對話，可安裝在鉆臺司鉆臺附近或司鉆操作房內。[0021]如圖2所示，本實用新型中的鉆臺數據采集箱的主要功能是采集鉆臺上的傳感 器信號并通過總線與鉆臺監(jiān)視儀進行數據交換的。所述鉆臺數據采集箱由八塊CAN節(jié) 點數據采集卡組成，八個第一傳感器采集鉆井工程數據，所述每個第一傳感器對應一個 CAN節(jié)點數據采集卡，根據現(xiàn)場第一傳感器信號的不同，將CAN總線節(jié)點分為A、B、 C、D、E五類節(jié)點。多個第一傳感器至少采集如下信號懸重鉆壓、泵沖、轉盤轉速、 轉盤扭矩、吊鉗扭矩、立管壓力、套管壓力和絞車傳感器。[0022]所述泥漿數據采集箱的主要功能是采集與泥漿有關數據的傳感器信號并通過總 線與鉆臺監(jiān)視儀進行數據交換的。所述泥漿數據采集箱由七塊CAN節(jié)點數據采集卡組 成，七個第二傳感器采集泥漿數據，所述每個第二傳感器對應一個CAN節(jié)點數據采集 卡，根據現(xiàn)場第二傳感器信號的不同，將CAN總線節(jié)點分為A、B、C、D、E五類節(jié) 點。多個第二傳感器至少采集如下信號第一泵沖、第二泵沖、1#泥漿池、雅泥漿池、 3#泥漿池、4#泥漿池及出口流量。[0023]所述硫化氫可燃氣氣體數據采集箱的主要功能是采集與氣體(硫化氫可燃氣)有 關數據的傳感器信號并通過總線與鉆臺監(jiān)視儀進行數據交換的。硫化氫可燃氣氣體數據 采集箱內由六塊CAN節(jié)點數據采集卡組成，六個第三傳感器采集硫化氫和可燃氣氣體數 據，所述每個第三傳感器對應一個CAN節(jié)點數據采集卡，根據現(xiàn)場第三傳感器信號的不 同，將CAN總線節(jié)點分為A、B、C、D、E五類節(jié)點。采集的傳感器信號有1#硫化 氫、2#硫化氫、1#可燃氣、2#可燃氣、3#可燃氣、4#可燃氣。[0024]所述防噴數據采集箱的主要功能是采集與防噴器有關的傳感器信號并通過總線 與鉆臺監(jiān)視儀進行數據交換的。所述防噴數據采集箱內由六塊CAN節(jié)點數據采集卡組 成，六個第四傳感器采集防噴數據，所述每個第四傳感器對應一個CAN節(jié)點數據采集 卡，根據現(xiàn)場第四傳感器信號的不同，將CAN總線節(jié)點分為A、B、C、D、E五類節(jié) 點。采集的傳感器信號有儲能壓力、環(huán)形壓力、雙閘板壓力、管匯壓力、氣源壓力、 液控壓力。[0025]所述第一監(jiān)控裝置是一臺接收數據和發(fā)布網站數據的工業(yè)控制計算機。通過無 線接收器接收來自鉆臺監(jiān)視儀的數據。并在局域網內進行網站發(fā)布。遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過 該機的IP地址來訪問網站數據。所述第一監(jiān)控裝置的一個優(yōu)選配置采用研祥15便攜式 工控機、RS485轉RS232模塊、UPS電源和無線接收器。以中文Windows XP/WindowsServer 2003,為操作系統(tǒng)；其運行環(huán)境為IIS，.Net Framework 2.0或后續(xù)版本；顯示界面具有鉆井屏、修井屏、泥漿屏、氣體監(jiān)測屏、防噴控制屏、等多種鉆機狀態(tài)監(jiān)控畫面； 所有參數實時聲光報警，可任意設置報警門限；能實現(xiàn)井場數據實時遠程傳輸。[0026]所述第二監(jiān)控裝置(即遠程監(jiān)控系統(tǒng))是一臺一個連接在局域網上的陸地遠程 計算機。通過局域網接收來自鉆臺監(jiān)視儀的數據。并在局域網上瀏覽掌握鉆井現(xiàn)場的實 時數據。遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過訪問隊長辦公室監(jiān)控系統(tǒng)的IP地址來訪問網站數據。用于 遠程監(jiān)控和數掘采集、更大容量數據的存儲、打印、回放及資料處理，與鉆臺監(jiān)視儀雙 機備份實時數據。其中遠程計算機為商業(yè)計算機，并采用普通液晶顯示器，以windows XP為操作系統(tǒng)。同樣，顯示界面也包括鉆井屏、修井屏、泥漿屏、氣體監(jiān)測屏、防噴控 制屏等多種鉆機狀態(tài)監(jiān)控畫面；所有參數實時聲光報警，可任意設置報警門限，通過網 絡技術實現(xiàn)井場數據實時遠程傳輸。[0027]通過軟件設計鉆臺監(jiān)視儀顯示輸出界面包括鉆井屏、修井屏、泥漿屏、氣體 監(jiān)測屏、防噴控制屏。[0028]鉆井屏一共十八個參數，包括鉆壓、轉盤轉速、泵沖速1、泵沖速2、累積泵 沖、大鉤高度、轉盤扭矩、吊鉗扭矩、立管壓力、套管壓力、入口流量、出口流量、泥 漿池總體積、泥漿池體積差、井深、鉆時、鋼絲繩千牛米。通過這些參數，司鉆就能了 解在鉆井或修井過程中所需要的參數。[0029]修井屏有七個參數，包括懸重、鉆壓、吊鉗扭矩、轉盤扭矩、轉盤轉速、泵 沖速1、立管壓力。司鉆通過這些參數能了解在修井過程中設備的工作狀況。[0030]泥漿屏一共二十一個參數，包括1#泥漿池體積、雅泥漿池體積、3#泥漿池體 積、4#泥漿池體積、5#泥漿池體積、6#泥漿池體積、補償池體積、泥漿池總體積、泥漿 池體積差、泵沖1、泵沖2、泵沖速總和、累積泵沖、入口流量、出口流量、入口密度、 出口密度、入口電導、出口電導、入口溫度、出口溫度。通過這些參數，司鉆就能了解 在鉆井或修井過程中所需要的泥漿參數。[0031]氣體監(jiān)測屏一共九個參數，包括1#可燃氣探頭、雅可燃氣探頭、3#可燃氣探 頭、4#可燃氣探頭、5#可燃氣探頭、6#可燃氣探頭、1#硫化氫探頭、雅硫化氫探頭、3# 硫化氫探頭。通過這些參數，司鉆就能了解在鉆井或修井過程中的井筒中的硫化氫、可 燃氣的情況。[0032]防噴控制屏一共六個參數，包括儲能壓力、環(huán)形壓力、雙閘板壓力、管匯壓 力、氣源壓力、液控壓力。通過這些參數，司鉆就能了解在鉆井或修井過程中的放噴控 制器系統(tǒng)的工作情況。[0033]本實用新型海洋鉆井多參數儀的技術指標如下[0034]1)電源條件電源輸入電壓220VAC士20%，頻率50Hz士20%[0035]2)環(huán)境指標室外環(huán)境溫度-20 +70°C，室外相對濕度< 90%[0036]3)防爆條件海洋鉆臺監(jiān)視儀采用隔爆型防爆，配套的各類傳感器均滿足相應 的防爆要求。防護等級IP65，防爆等級ExdIICT6.[0037]4)主要測量參數技術指標如下[0038]
權利要求1.一種海洋鉆井多參數儀，包括鉆臺監(jiān)視儀、鉆臺數據采集箱及設置在鉆臺上的多 個第一傳感器；所述鉆臺監(jiān)視儀由開關電源、CPU處理器、智能CAN卡、無線發(fā)射器和 觸摸式液晶顯示器組成，所述CPU處理器包括數據接收模塊、數據處理模塊和數據輸出 模塊；其特征在于，還包括第一監(jiān)控裝置、第二監(jiān)控裝置、泥漿數據采集箱及多個第二傳感器，硫化氫 可燃氣氣體數據采集箱及多個第三傳感器和防噴數據采集箱及多個第四傳感器；所述CPU處理器與所述鉆臺數據采集箱、所述泥漿數據采集箱、所述硫化氫可燃氣 氣體數據采集箱、所述防噴數據采集箱之間均采用CAN總線進行數據交換；所述第一監(jiān)控裝置由一工業(yè)控制計算機和一無線接收器組成，所述工業(yè)控制計算機 通過所述無線接收器接收來自于所述鉆臺監(jiān)視儀的數據；所述第二監(jiān)控裝置是一臺連接在局域網上的計算機系統(tǒng)；所述第一監(jiān)控裝置與所述第二監(jiān)控裝置之間利用局域網進行數據傳輸。
2.根據權利要求1所述海洋鉆井多參數儀，其特征在于，所述鉆臺數據采集箱由多塊 CAN節(jié)點數據采集卡組成，多個第一傳感器采集鉆井工程數據，所述每個第一傳感器對 應一個CAN節(jié)點數據采集卡，多個第一傳感器至少采集如下信號懸重/鉆壓、泵沖、 轉盤轉速、轉盤扭矩、吊鉗扭矩、立管壓力、套管壓力和絞車傳感器。
3.根據權利要求1所述海洋鉆井多參數儀，其特征在于，所述泥漿數據采集箱由多塊 CAN節(jié)點數據采集卡組成，多個第二傳感器采集泥漿數據，所述每個第二傳感器對應一 個CAN節(jié)點數據采集卡，多個第二傳感器至少采集如下信號第一泵沖、第二泵沖、1# 泥漿池、2#泥漿池、3#泥漿池、4#泥漿池及出口流量。
4.根據權利要求1所述海洋鉆井多參數儀，其特征在于，所述硫化氫可燃氣氣體數 據采集箱由多塊CAN節(jié)點數據采集卡組成，多個第三傳感器采集硫化氫和可燃氣氣體數 據，所述每個第三傳感器對應一個CAN節(jié)點數據采集卡，多個第三傳感器至少采集如下 信號1#硫化氫、2#硫化氫、1#可燃氣、2#可燃氣、3#可燃氣和4#可燃氣。
5.根據權利要求1所述海洋鉆井多參數儀，其特征在于，所述防噴數據采集箱由多塊 CAN節(jié)點數據采集卡組成，多個第四傳感器采集防噴數據，所述每個第四傳感器對應一 個CAN節(jié)點數據采集卡，多個第四傳感器至少采集如下信號儲能壓力、環(huán)形壓力、雙 閘板壓力、管匯壓力、氣源壓力和液控壓力。
6.根據權利要求1所述海洋鉆井多參數儀，其特征在于，所述鉆臺監(jiān)視儀設置有傳感 器檢測模塊。
專利摘要本實用新型公開了一種海洋鉆井多參數儀，包括鉆臺監(jiān)視儀、第一監(jiān)控裝置和第二監(jiān)控裝置、鉆臺數據采集箱、泥漿數據采集箱、硫化氫可燃氣氣體數據采集箱和防噴數據采集箱及安裝在現(xiàn)場的數十個與上述數據采集箱連接的傳感器，各數據采集箱之間均采用CAN總線進行數據交換；第一監(jiān)控裝置由一工業(yè)控制計算機和一無線接收器組成，工業(yè)控制計算機通過無線接收器接收來自于鉆臺監(jiān)視儀的數據；第二監(jiān)控裝置是一臺連接在局域網上的計算機系統(tǒng)，所述第一監(jiān)控裝置與所述第二監(jiān)控裝置之間利用局域網進行數據傳輸。可以實現(xiàn)對鉆井過程中的工程參數、泥漿參數、有毒易爆炸的氣體參數、井口防噴器及其控制裝置的參數進行全面監(jiān)控和處理，為鉆井提供安全準確的數據。
文檔編號E21B47/12GK201802388SQ20102052453
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權日2010年9月10日
發(fā)明者關雙匯, 馮學森, 周洪軍, 唐明軍, 李 浩, 王濤, 王超, 鄧忠彬, 鹿海田 申請人:中國海洋石油總公司, 中海油能源發(fā)展股份有限公司