【技术实现步骤摘要】
本技术涉及石油钻井工程安全，尤其是涉及一种泵压防护闸门组及基于所述泵压防护闸门组的泵压防护系统。
技术介绍
1、随着石油开采技术的不断革新和钻修井新工艺、新技术的发展，对作为钻机“心脏”的钻井泵的功能性、经济性、安全性的要求也越来越高。而钻井泵闸门组作为钻井液循环系统中的关键设备，其技术性能与安全性的高低，直接关系到钻井泵作用的发挥。
2、目前国内外每台钻井泵闸门组的配备包括一个高压阀和一个低压阀，高低压阀的开关，仍然要靠人工操作，费时费力效率低下，且有一定的风险性。在开关高低压阀门时，往往由于人与人之间信息传递的错误产生误操作。这种误操作轻者引起设备损坏，重者导致设备报废甚至人员伤亡的重大事故。再者，钻井泵作为高压设备，其泵压防护方式仍然停留在使用老式的剪切式安全阀。这种安全阀仅有5-6个防护档位，有±10%以上的误差，而且安全销钉剪切后，若要重新恢复钻进，需要较长时间。这些弊端严重阻碍了钻井工艺及安全性的提高。比如在复杂地层的井段开展定向施工、水平施工或开窗侧钻时，易蹩泵憋开安全阀导致停泵，如果不能快速重新启动钻井泵，会使井下无法建立起钻井液循环，容易形成井壁缩径或坍塌，造成卡钻事故的发生。当钻井泵泵压瞬间升高超过防护级别时，若安全销钉剪切不及时极易引发设备损坏，甚至造成人员伤亡。
3、申请人之前提出的专利技术专利201811049380.2提出了一种石油钻井工程中防止钻井泵误操作的方法，在钻井泵和立管上各安装一个压力传感器，通过对比立管压力与钻井泵压力的差值，判断是否有钻井泵误操作发生。但这种方法在
技术实现思路
1、本技术针对现有技术不足，提出一种钻井泵泵压防护闸门组，以及使用该泵压防护闸门组的泵压防护系统。可以有效防止泵压超高超限以及由于误判误操作造成的憋泵事故，同时实现钻井泵高低压闸门启停的自动化。
2、本技术采用的技术方案：
3、一种钻井泵泵压防护闸门组，由电动阀、气动阀和三通管构成，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，所述三通管另外两端一端连接电动阀，一端连接气动阀，所述电动阀出口管道连接钻井高压管路，所述气动阀出口管道连接泥浆罐回流；所述电动阀的开关控制继电器以及气动阀的开关控制电磁阀受控连接于控制单元。
4、所述的钻井泵泵压防护闸门组，包括控制单元，所述控制单元采用plc或mcu，所述电动阀和气动阀的限位开关输出信号连接所述控制单元；通过所述控制单元实现当电动阀关闭时打开气动阀，当电动阀打开时关闭气动阀。
5、一种钻井泵泵压防护系统，包括控制单元，所述控制单元采用工控机以及plc，所述plc通过串口与工控机连接；采用如前所述的钻井泵泵压防护闸门组，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，三通管另外两端一端连接电动阀，一端连接气动阀，所述电动阀出口管道连接钻井高压管路，所述气动阀出口管道连接泥浆罐回流；所述电动阀的开关控制继电器以及气动阀的开关控制电磁阀受控连接于控制单元；所述电动阀和气动阀的限位开关输出信号连接所述控制单元；通过所述控制单元实现当电动阀关闭时打开气动阀，当电动阀打开时关闭气动阀。
6、所述的钻井泵泵压防护系统，还包括信号采集单元以及执行单元，所述信号采集单元采用压力传感器安装在电动阀的出水管线上或钻井泵的出水管线上，所述压力传感器输出模拟信号通过ad模块连接控制单元的plc，所述执行单元采用泵压防护电磁阀或泵压防护继电器对钻井泵进行介入式泵压防护；对于机械钻井泵，所述泵压防护电磁阀串接在机械钻井泵控制气路上；对于电动钻井泵，所述泵压防护继电器串接在电动钻井泵控制电路上，所述泵压防护电磁阀或泵压防护继电器受控连接于控制单元的plc。
7、一种钻井泵泵压防护闸门组，由两个气动阀和三通管构成，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，所述三通管另外两端各连接一个气动阀，其中一个气动阀出口管道连接钻井高压管路，一个气动阀出口管道连接泥浆罐回流；所述气动阀的开关控制电磁阀受控连接于控制单元。
8、所述的钻井泵泵压防护闸门组，包括控制单元，所述控制单元采用plc或mcu；所述气动阀的限位开关输出信号连接所述控制单元；所述控制单元在一个气动阀打开时关闭另一个气动阀。
9、一种钻井泵泵压防护系统，包括控制单元，所述控制单元采用工控机以及plc，所述plc通过串口与工控机连接；采用如前所述的钻井泵泵压防护闸门组，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，三通管另外两端各连接一个气动阀，其中一个气动阀出口管道连接钻井高压管路，一个气动阀出口管道连接泥浆罐回流；所述气动阀的限位开关输出信号连接所述控制单元；所述控制单元在一个气动阀打开时关闭另一个气动阀。
10、所述的钻井泵泵压防护系统，包括信号采集单元以及执行单元，所述信号采集单元采用压力传感器安装在电动阀的出水管线上或钻井泵的出水管线上，所述压力传感器输出模拟信号通过ad模块连接控制单元的plc；所述执行单元采用泵压防护电磁阀或泵压防护继电器对钻井泵进行介入式泵压防护；对于机械钻井泵，所述泵压防护电磁阀串接在机械钻井泵控制气路上；对于电动钻井泵，所述泵压防护继电器串接在电动钻井泵控制电路上，所述泵压防护电磁阀或泵压防护继电器受控连接于控制单元的plc。
11、一种钻井泵泵压防护系统，包括控制单元以及信号采集单元和执行单元，所述控制单元包括工控机和plc，所述plc通过串口与工控机连接，采用基于如前所述的钻井泵泵压防护闸门组，所述信号采集单元包括压力传感器和电动泵泵速给定信号，所述压力传感器安装在电动阀后的出水管线上或钻井泵的出水管线上，压力传感器输出模拟信号通过ad模块连接控制单元的plc；所述电动泵泵速给定信号通过ad模块转换后传输给plc（不再直接传输给钻井泵的控制装置），plc输出控制信号由da模块传输给电动钻井泵的控制装置；所述电动阀上的限位开关信号和气动阀上的限位开关信号直接传输给plc，所述plc的输出端口分别控制连接所述电动阀的开关控制继电器以及气动阀的开关控制电磁阀。
12、一种钻井泵泵压防护系统，包括控制单元以及信号采集单元和执行单元，所述控制单元包括工控机和plc，所述plc通过串口与工控机连接，采用如前所述的钻井泵泵压防护闸门组，所述信号采集单元包括压力传感器和电动钻井泵泵速给定信号，所述压力传感器安装在电动阀的出水管线上或钻井泵的出水管线上，压力传感器输出模拟信号通过ad模块连接控制单元的plc；所述电动钻井泵泵速给定信号通过ad模块转换后传输给plc（不再直接传输给钻井泵的控制装置），plc输出控制信号由da模块传输给电动钻井泵的控制装置；所述气动阀上的限位开关信号直接传输给plc，所述plc的输出端口分别控制连接两个气动阀的开关控制电磁阀。
13、专利技术有益效果：
14、1、本技术钻井泵泵压防护闸门组及泵压防护系统，由电动阀本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钻井泵泵压防护闸门组，其特征在于：由电动阀、气动阀和三通管构成，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，所述三通管另外两端一端连接电动阀，一端连接气动阀，所述电动阀出口管道连接钻井高压管路，所述气动阀出口管道连接泥浆罐回流。
2.一种钻井泵泵压防护闸门组，其特征在于：由两个气动阀和三通管构成，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，所述三通管另外两端各连接一个气动阀，其中一个气动阀出口管道连接钻井高压管路，一个气动阀出口管道连接泥浆罐回流。
3.根据权利要求1或2所述的钻井泵泵压防护闸门组，其特征在于：包括控制单元，所述控制单元采用PLC或MCU，所述电动阀的开关控制继电器或气动阀的开关控制电磁阀受控连接于控制单元；所述电动阀或气动阀的限位开关输出信号连接所述控制单元。
4.一种钻井泵泵压防护系统，包括控制单元，所述控制单元采用工控机以及PLC，所述PLC通过串口与工控机连接；其特征在于：采用基于权利要求1所述的钻井泵泵压防护闸门组，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，三通管另外两端一端连接电动阀，一端连接气动阀，所述电动阀出
5.根据权利要求4所述的钻井泵泵压防护系统，其特征在于：还包括信号采集单元以及执行单元，所述信号采集单元采用压力传感器安装在电动阀的出水管线上或钻井泵的出水管线上，所述压力传感器输出模拟信号通过AD模块连接控制单元的PLC，所述执行单元采用泵压防护电磁阀或泵压防护继电器对钻井泵进行介入式泵压防护；对于机械钻井泵，所述泵压防护电磁阀串接在机械钻井泵控制气路上；对于电动钻井泵，所述泵压防护继电器串接在电动钻井泵控制电路上，所述泵压防护电磁阀或泵压防护继电器受控连接于控制单元的PLC。
6.一种钻井泵泵压防护系统，包括控制单元，所述控制单元采用工控机以及PLC，所述PLC通过串口与工控机连接；其特征在于：采用基于权利要求2所述的钻井泵泵压防护闸门组，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，三通管另外两端各连接一个气动阀，其中一个气动阀出口管道连接钻井高压管路，一个气动阀出口管道连接泥浆罐回流；所述气动阀的限位开关输出信号连接所述控制单元；所述控制单元在一个气动阀打开时关闭另一个气动阀。
7.根据权利要求6所述的钻井泵泵压防护系统，其特征在于：包括信号采集单元以及执行单元，所述信号采集单元采用压力传感器安装在与钻井高压管路连接的气动阀出水管线上或钻井泵的出水管线上，所述压力传感器输出模拟信号通过AD模块连接控制单元的PLC；所述执行单元采用泵压防护电磁阀或泵压防护继电器对钻井泵进行介入式泵压防护；对于机械钻井泵，所述泵压防护电磁阀串接在机械钻井泵控制气路上；对于电动钻井泵，所述泵压防护继电器串接在电动钻井泵控制电路上，所述泵压防护电磁阀或泵压防护继电器受控连接于控制单元的PLC。
8.一种钻井泵泵压防护系统，包括控制单元以及信号采集单元和执行单元，所述控制单元包括工控机和PLC，所述PLC通过串口与工控机连接，其特征在于：采用基于权利要求1所述的钻井泵泵压防护闸门组，所述信号采集单元包括压力传感器和电动泵泵速给定信号，所述压力传感器安装在电动阀后的出水管线上或钻井泵的出水管线上，压力传感器输出模拟信号通过AD模块连接控制单元的PLC；所述电动泵泵速给定信号通过AD模块转换后传输给PLC，PLC输出控制信号由DA模块传输给电动钻井泵的控制装置；所述电动阀上的限位开关信号和气动阀上的限位开关信号直接传输给PLC，所述PLC的输出端口分别控制连接所述电动阀的开关控制继电器以及气动阀的开关控制电磁阀。
9.一种钻井泵泵压防护系统，包括控制单元以及信号采集单元和执行单元，所述控制单元包括工控机和PLC，所述PLC通过串口与工控机连接，其特征在于：采用基于权利要求2所述的钻井泵泵压防护闸门组，所述信号采集单元包括压力传感器和电动钻井泵泵速给定信号，所述压力传感器安装在与钻井高压管路连接的气动阀出水管线上或钻井泵的出水管线上，压力传感器输出模拟信号通过AD模块连接控制单元的PLC；所述电动钻井泵泵速给定信号通过AD模块转换后传输给PLC，PLC输出控制信号由DA模块传输给电动钻井泵的控制装置；所述气动阀上的限位开关信号直接传输给PLC，所述PLC的输出端口分别控制连接两个气动阀的开关控制电磁阀。
10.根据权利要求4-9任一项所述的钻井泵泵压...
【技术特征摘要】
1.一种钻井泵泵压防护闸门组，其特征在于：由电动阀、气动阀和三通管构成，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，所述三通管另外两端一端连接电动阀，一端连接气动阀，所述电动阀出口管道连接钻井高压管路，所述气动阀出口管道连接泥浆罐回流。
2.一种钻井泵泵压防护闸门组，其特征在于：由两个气动阀和三通管构成，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，所述三通管另外两端各连接一个气动阀，其中一个气动阀出口管道连接钻井高压管路，一个气动阀出口管道连接泥浆罐回流。
3.根据权利要求1或2所述的钻井泵泵压防护闸门组，其特征在于：包括控制单元，所述控制单元采用plc或mcu，所述电动阀的开关控制继电器或气动阀的开关控制电磁阀受控连接于控制单元；所述电动阀或气动阀的限位开关输出信号连接所述控制单元。
4.一种钻井泵泵压防护系统，包括控制单元，所述控制单元采用工控机以及plc，所述plc通过串口与工控机连接；其特征在于：采用基于权利要求1所述的钻井泵泵压防护闸门组，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，三通管另外两端一端连接电动阀，一端连接气动阀，所述电动阀出口管道连接钻井高压管路，所述气动阀出口管道连接泥浆罐回流；所述电动阀的开关控制继电器以及气动阀的开关控制电磁阀受控连接于控制单元；所述电动阀和气动阀的限位开关输出信号连接所述控制单元；通过所述控制单元实现当电动阀关闭时打开气动阀，当电动阀打开时关闭气动阀。
5.根据权利要求4所述的钻井泵泵压防护系统，其特征在于：还包括信号采集单元以及执行单元，所述信号采集单元采用压力传感器安装在电动阀的出水管线上或钻井泵的出水管线上，所述压力传感器输出模拟信号通过ad模块连接控制单元的plc，所述执行单元采用泵压防护电磁阀或泵压防护继电器对钻井泵进行介入式泵压防护；对于机械钻井泵，所述泵压防护电磁阀串接在机械钻井泵控制气路上；对于电动钻井泵，所述泵压防护继电器串接在电动钻井泵控制电路上，所述泵压防护电磁阀或泵压防护继电器受控连接于控制单元的plc。
6.一种钻井泵泵压防护系统，包括控制单元，所述控制单元采用工控机以及plc，所述plc通过串口与工控机连接；其特征在于：采用基于权利要求2所述的钻井泵泵压防护闸门组，所述三通管进水口的一端与钻井泵出水口相连，三通管另外两端各连接一个气动阀，其中一个气动阀出口管道连接钻井高压管路，一个气动阀出口管道连接泥浆罐回流；所述气动阀的限位开关输出信号连接所述控制单元；所述控制单元在一个气动阀打开时关闭另一个气动阀。
7.根据权利要求6所述的钻井泵泵压防护系统，其特征在于：包括信号采集单元...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵刚，孙志刚，夏玉龙，张英栋，
申请(专利权)人：濮阳市百福瑞德石油科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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