專利名稱：鉆井液plc自動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，具體是一種鉆井液PLC自動(dòng)控制 系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鉆井液俗稱泥漿，在鉆井過程中起著多種非常重要的作用，如平衡井筒壓力、 攜帶巖屑、冷卻鉆頭、鞏固井壁和保護(hù)油氣層等。以往的配液主要是靠人工測量鉆井液 的參數(shù)，按照所需技術(shù)參數(shù)添加各種用料，使所需液體達(dá)到技術(shù)指標(biāo)，滿足鉆井施工。 因此，需投入大量的技術(shù)人員和工作人員，每個(gè)環(huán)節(jié)都必須有專人盯崗，操作和管理都 極為不便。目前，專利號200510102405.7提供了一種鉆井液配方智能設(shè)計(jì)器，可根據(jù)鉆 井作業(yè)隊(duì)提出的鉆井液性能要求，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的鉆井液配方，配方包括所需的化學(xué)藥品 和相應(yīng)的含量，可為鉆井液配方設(shè)計(jì)人員提供輔助性信息，降低設(shè)計(jì)成本。但是，根據(jù) 鉆井液配方智能設(shè)計(jì)器設(shè)計(jì)出的配方制備鉆井液時(shí)，還是需要人工給料，無法實(shí)現(xiàn)整個(gè) 系統(tǒng)的自動(dòng)化。PLC即可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，是一種取代傳統(tǒng)繼
電器控制裝置專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。PLC具有通 用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡單等優(yōu)點(diǎn)。目前PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通 運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)，但還未見鉆井液PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的發(fā)明目的是針對上述問題提供一種鉆井液PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，可 解決鉆井液的人工配置問題，完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)鉆井液PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，與鉆井泵和 固控設(shè)備配合使用，該系統(tǒng)是由中央處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、液晶顯示屏組 成的中央處理單元，以及與其相連的進(jìn)口流量檢測儀、出口流量檢測儀、液位測量器、 密度測量器、粘度采集器、攪拌機(jī)、粘土進(jìn)料口、膨潤土進(jìn)料口、加重材料進(jìn)料口、降 濾失劑進(jìn)料口、增粘劑進(jìn)料口、進(jìn)水口、進(jìn)口泵、出口泵構(gòu)成；其中，與混漿池相連的 液位測量器、密度測量器、粘度采集器與PLC的輸入端連接；進(jìn)口流量檢測儀和進(jìn)口泵 連接后與PLC的輸入端連接；出口流量檢測儀和出口泵連接后與PLC的輸入端連接；進(jìn) 水口、粘土進(jìn)料口、膨潤土進(jìn)料口、加重材料進(jìn)料口、降濾失劑進(jìn)料口、增粘劑進(jìn)料口 均通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和PLC的輸出端連接后開口于混漿池；進(jìn)口泵、攪拌機(jī)、出口泵均通 過電磁繼電器和PLC的輸出端連接。采用上述技術(shù)方案的積極效果本裝置將PLC與配置鉆井液的各種儀器相連， 通過PLC控制粘土進(jìn)料口、膨潤土進(jìn)料口、加重材料進(jìn)料口、降濾失劑進(jìn)料口、增粘劑 進(jìn)料口、進(jìn)水口、進(jìn)口泵、出口泵、攪拌機(jī)的工作，同時(shí)進(jìn)口流量檢測儀、出口流量檢
3測儀、液位測量器、密度測量器、粘度采集器將采集到的數(shù)據(jù)及時(shí)反饋給PLC，解決了 鉆井施工現(xiàn)場的人工配液問題，真正實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)給料、自動(dòng)補(bǔ)液、實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)參數(shù)， 提高了鉆井施工的成功率，避免由于鉆井液不達(dá)標(biāo)造成工程質(zhì)量事故，可減少現(xiàn)場配液 所需的人力物力，降低生產(chǎn)成本。

圖1是本實(shí)用新型的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)工作框圖；圖2是本實(shí)用新型的自動(dòng)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1進(jìn)水口，2進(jìn)口泵，3粘土進(jìn)料口，4膨潤土進(jìn)料口，5加重材料進(jìn)料 口，6降濾失劑進(jìn)料口，7增粘劑進(jìn)料口，8出口泵，9攪拌機(jī)，10進(jìn)口流量檢測儀，11 出口流量檢測儀，12液位測量器，13密度測量器，14粘度采集器，15混漿池，16中央處 理器，17A/D轉(zhuǎn)換器，18D/A轉(zhuǎn)換器，19液晶顯示屏，20鉆井泵，21固控設(shè)備，22a、 22b、22c、22d、22e、22f 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，23a、23b、23c 電磁繼電器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明圖1是本實(shí)用新型的PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)工作框圖，圖2是本實(shí)用新型的自動(dòng)控 制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的虛線部分表示鉆井循環(huán)，結(jié)合圖1、圖2所示，鉆井液PLC自 動(dòng)控制系統(tǒng)，與鉆井泵20和固控設(shè)備21配合使用，該系統(tǒng)是由中央處理器16、A/D轉(zhuǎn) 換器17、D/A轉(zhuǎn)換器18、液晶顯示屏19組成的中央處理單元，以及與其相連的進(jìn)口流 量檢測儀10、出口流量檢測儀11、液位測量器12、密度測量器13、粘度采集器14、攪拌 機(jī)9、粘土進(jìn)料口 3、膨潤土進(jìn)料口 4、加重材料進(jìn)料口 5、降濾失劑進(jìn)料口 6、增粘劑進(jìn) 料口 7、進(jìn)水口 1、進(jìn)口泵2、出口泵8構(gòu)成。其中，中央處理器優(yōu)選CPU224中央處理 器，數(shù)字量模塊優(yōu)選SM321數(shù)字量輸入模塊和SM322數(shù)字量輸出模塊，模擬量模塊優(yōu)選 EM231模擬量輸入模塊和EM232模擬量輸出模塊。與混漿池15相連的液位測量器12、 密度測量器13、粘度采集器14與PLC的輸入端連接；進(jìn)口流量檢測儀10和進(jìn)口泵2連 接后與PLC的輸入端連接；出口流量檢測儀11和出口泵8連接后與PLC的輸入端連接； 進(jìn)水口 1、粘土進(jìn)料口 3、膨潤土進(jìn)料口 4、加重材料進(jìn)料口 5、降濾失劑進(jìn)料口 6、增粘 劑進(jìn)料口 7均通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22a、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22b、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22c、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22d、 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22e、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22f和PLC的輸出端連接后開口于混漿池15;進(jìn)口泵2、攪 拌機(jī)9、出口泵8均通過電磁繼電器23a、電磁繼電器23b、電磁繼電器23c和PLC的輸出 端連接。其中，進(jìn)口流量檢測儀10可以為電磁流量計(jì)，出口流量檢測儀11選用泥漿流量 計(jì)，液位測量器12可以是智能泥漿液位測量器，密度測量器13選用鉆井液密度測試儀， 粘度采集器14可以是鉆井液粘度測量儀。以上的CPU224中央處理器、SM321數(shù)字量輸 入模塊、SM322數(shù)字量輸出模塊、EM231模擬量輸入模塊、EM232模擬量輸出模塊、電 磁流量計(jì)、泥漿流量計(jì)、智能泥漿液位測量器、鉆井液密度測試儀、鉆井液粘度測量儀 在市面上均有銷售。加重材料可以是API級重晶石粉，降濾失劑可以是聚合淀粉，增粘 劑可以是黃原膠、高分子纖維素、高粘度聚陰離子纖維素等生物聚合物中的任意一種?？刂七^程是中央處理器16發(fā)出指令經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器18轉(zhuǎn)換成模擬量以后，通過 電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22a、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22b、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22c、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22d、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22e、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥22f控制進(jìn)水口 1、粘土進(jìn)料口 3、膨潤土進(jìn)料口 4、加重材料進(jìn)料口 5、降濾 失劑進(jìn)料口 6、增粘劑進(jìn)料口 7的工作，同時(shí)，中央處理器16通過電磁繼電器23a、電磁 繼電器23b、電磁繼電器23c控制進(jìn)口泵2、攪拌機(jī)9、出口泵8的開關(guān)狀態(tài)；進(jìn)口流量 檢測儀10、出口流量檢測儀11、液位測量器12、密度測量器13、粘度采集器14將采集 到的數(shù)據(jù)經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器17轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后進(jìn)入中央處理器16，經(jīng)過中央處理器16運(yùn) 算后得出的數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏19上。使用時(shí)先將粘土進(jìn)料口 3、膨潤土進(jìn)料口 4、加重材料進(jìn)料口 5、降濾失劑進(jìn)料 口 6、增粘劑進(jìn)料口 7的料斗加滿所需用料，接通電源，啟動(dòng)電腦，運(yùn)行軟件，輸入鉆井 液的期望性能指標(biāo)，然后點(diǎn)擊自動(dòng)配液按鈕，同時(shí)觀察進(jìn)口流量檢測儀10、出口流量檢 測儀11、液位測量器12、密度測量器13、粘度采集器14反饋的技術(shù)參數(shù)，合格后打開出 口泵8，進(jìn)料口連續(xù)給料，鉆井液配制成功。系統(tǒng)成功配制泥漿后，經(jīng)出口泵8進(jìn)入鉆井泵20加壓后，進(jìn)入鉆井循環(huán)，從井 內(nèi)循環(huán)出來的鉆井液，進(jìn)入固控設(shè)備21除砂、除泥后，再進(jìn)入混漿池15，經(jīng)過液位測量 器12、密度測量器13、粘度采集器14的技術(shù)參數(shù)校正，重新循環(huán)。
權(quán)利要求1.一種鉆井液PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，與鉆井泵(20)和固控設(shè)備(21)配合使用，其特 征在于該系統(tǒng)是由中央處理器(16)、A/D轉(zhuǎn)換器(17)、D/A轉(zhuǎn)換器(18)、液晶顯 示屏(19)組成的中央處理單元，以及與其相連的進(jìn)口流量檢測儀(10)、出口流量檢測 儀(11)、液位測量器(12)、密度測量器(13)、粘度采集器(14)、攪拌機(jī)(9)、粘土進(jìn) 料口(3)、膨潤土進(jìn)料口(4)、加重材料進(jìn)料口(5)、降濾失劑進(jìn)料口(6)、增粘劑進(jìn)料 口(7)、進(jìn)水口(1)、進(jìn)口泵(2)、出口泵⑶構(gòu)成；其中，與混漿池(15)相連的液位測 量器(12)、密度測量器(13)、粘度采集器(14)與PLC的輸入端連接；進(jìn)口流量檢測儀 (10)和進(jìn)口泵(2)連接后與PLC的輸入端連接；出口流量檢測儀(11)和出口泵⑶連接 后與PLC的輸入端連接；進(jìn)水口(1)、粘土進(jìn)料口(3)、膨潤土進(jìn)料口(4)、加重材料進(jìn) 料口(5)、降濾失劑進(jìn)料口(6)、增粘劑進(jìn)料口(7)均通過電動(dòng)調(diào)節(jié)閥(22a、22b、22c、 22d、22e、22f)和PLC的輸出端連接后開口于混漿池(15)；進(jìn)口泵(2)、攪拌機(jī)(9)、出 口泵⑶均通過電磁繼電器(23a、23b、23c)和PLC的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于進(jìn)口流量檢測儀(10)為電磁流量計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉆井液PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于出口流量檢測儀(11)為泥漿流量計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于液位測量器(12) 為智能泥漿液位測量器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于密度測量器(13) 為鉆井液密度測試儀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆井液PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于粘度采集器(14) 為鉆井液粘度測量儀。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的是一種鉆井液PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)，與鉆井泵和固控設(shè)備配合使用，該系統(tǒng)是由中央處理器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、液晶顯示屏組成的中央處理單元，以及與中央處理單元輸入端相連的進(jìn)口流量檢測儀、出口流量檢測儀、液位測量器、密度測量器、粘度采集器，和與中央處理單元輸出端相連的攪拌機(jī)、粘土進(jìn)料口、膨潤土進(jìn)料口、加重材料進(jìn)料口、降濾失劑進(jìn)料口、增粘劑進(jìn)料口、進(jìn)水口、進(jìn)口泵、出口泵構(gòu)成。將PLC與配置鉆井液的各種儀器相連，可解決鉆井施工現(xiàn)場的人工配液問題，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)給料、自動(dòng)補(bǔ)液、實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)參數(shù)，提高了鉆井施工的成功率，避免由于鉆井液不達(dá)標(biāo)造成工程質(zhì)量事故，減少現(xiàn)場配液所需的人力物力，降低生產(chǎn)成本。
文檔編號G05B19/05GK201804242SQ20102021685
公開日2011年4月20日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者張亞勝 申請人:大慶油田井泰石油工程技術(shù)股份有限公司