一种钻机、控压钻井一体化控制系统的制作方法

本发明涉及一种油气勘探开发，特别是关于一种钻机、控压钻井一体化控制系统。

背景技术：

1、目前关于钻机控制系统集成控压钻井控制系统的相关技术产品尚未成熟，相关技术处于空白期。而且通过技术调研发现，目前控压钻井技术现场服务都是数据独立施工，需要专业控压钻井服务团队来完成施工，与钻井监督、司钻沟通效率低，井口压力控制不及时，导致控压钻井施工效率低。

技术实现思路

1、针对上述问题，本发明的目的是提供一种钻机、控压钻井一体化控制系统，使司钻可在钻机控制系统上直接实现对控压钻井装备的控制，从而快速、高效、安全地实现井口压力控制以满足各主要钻井工况下的钻井施工要求。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种钻机、控压钻井一体化控制系统，其包括：数据采集与处理模块，用于对钻井参数进行实时采集和监测；决策分析模块，根据接收到的数据采集与处理模块传输至的采集数据进行数据分析，对当前钻井工况进行判断，形成决策指令；控制子模块，用于接收决策分析模块传输至的决策指令，以控制控压钻井装备中的钻井工作模式。

3、进一步，数据采集与处理模块对钻井参数进行实时采集和监测，采集和监测的方式为：

4、通过wits通讯方式采集录井、pwd和mwd数据；

5、通过现场工业通讯协议采集传感器参数数据；

6、通过手工录入的方式采集井眼轨迹、钻具组合和井身结构数据。

7、进一步，传感器参数指在节流撬、回压撬及固井撬上的传感器参数，包括节流阀前后压力、流量以及阀门状态参数。

8、进一步，决策分析模块能够基于采集到的数据进行数据分析，对当前钻井工况进行判断，包括：

9、根据当前的工作模式，结合水力计算模型实时计算井底压力或地面套压，通过pwd数据、地面套压和出入口流量数据的比对分析与判断，自动形成决策指令。

10、进一步，通过pwd数据、地面套压和出入口流量数据的比对分析与判断，自动形成决策指令，包括：

11、根据工况判断结果和水力学计算模块给出正确工况及计算参数范围，同时，将采集到pwd传回的井底压力值数据作为自动决策算法逻辑的优先层级，与地面套压做压差对比，滤波剔除不在预设数值区间内的数值，保留的数值最终作为控制子模块实时控制节流阀组前压力的调节输入数据；

12、同时，将采集的钻井参数入口流量值，在pwd数据失效或者不可信时，实时调整其参与自动决策的优先层级，自动调整地面套压判断优先层级；

13、同时，根据井底，井口压力相对阈值、差值、定时间单位长度内增减趋势值实时校正，最终由决策分析模块给出井底目标压力调节参考值，泵排量，泵冲调节参考值的自动决策指令。

14、进一步，控制子模块由plc作为主控制器，远程控制模式下能够接收来自决策分析模块的指令，控制自动节流阀组，调节阀的开关次序和节流阀开度，达到压力控制的要求；同时在本地控制模式下，能人为输入控制目标参数实现对节流系统或回压系统的控制。

15、进一步，钻井工况包括：钻进、循环、活动钻具、接卸单根、停泵、控压起钻、控压下钻以及注替重浆。

16、进一步，钻井工作模式包括4种工作模式，分别为井口恒压、井底恒压、微流量以及手动模式，同时支持对设备的远程/本地的手动/自动控制。

17、进一步，4种工作模式适用的工况为：

18、井口恒压适用工况：起下钻、接单根、维护旋转头、停泵；

19、井底恒压和微流量适用工况：钻进、循环、活动钻具、注替重浆；

20、手动控制适用工况：所有工况，能对控压钻井设备进行手动控制。

21、进一步，该钻机、控压钻井一体化控制系统是将控压钻井集成到钻机控制系统中，将控压钻井控制系统网络接入到钻机设备网络中，在司钻操作椅上集成控压钻井控制系统控制功能。

22、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

23、1、本发明与常规控压钻井施工相比，钻机集成控压钻井控制系统，可以很好地解决钻井监督、司钻与控压钻井服务人员的沟通问题，控压钻井施工效率提高，司钻直接可实现井口压力控制，能更好地辅助司钻进行钻进、起下钻、接单根等主要工况下的井口压力补偿操作。

24、2、本发明司钻直接操作控压钻井，简化了控压钻井操作流程，减少了控压钻井服务成本，而且能提高钻井施工效率。

技术特征：

1.一种钻机、控压钻井一体化控制系统，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述钻机、控压钻井一体化控制系统，其特征在于，数据采集与处理模块对钻井参数进行实时采集和监测，采集和监测的方式为：

3.如权利要求2所述钻机、控压钻井一体化控制系统，其特征在于，传感器参数指在节流撬、回压撬及固井撬上的传感器参数，包括节流阀前后压力、流量以及阀门状态参数。

4.如权利要求1所述钻机、控压钻井一体化控制系统，其特征在于，决策分析模块能够基于采集到的数据进行数据分析，对当前钻井工况进行判断，包括：

5.如权利要求4所述钻机、控压钻井一体化控制系统，其特征在于，通过pwd数据、地面套压和出入口流量数据的比对分析与判断，自动形成决策指令，包括：

6.如权利要求1所述钻机、控压钻井一体化控制系统，其特征在于，控制子模块由plc作为主控制器，远程控制模式下能够接收来自决策分析模块的指令，控制自动节流阀组，调节阀的开关次序和节流阀开度，达到压力控制的要求；同时在本地控制模式下，能人为输入控制目标参数实现对节流系统或回压系统的控制。

7.如权利要求1所述钻机、控压钻井一体化控制系统，其特征在于，钻井工况包括：钻进、循环、活动钻具、接卸单根、停泵、控压起钻、控压下钻以及注替重浆。

8.如权利要求1所述钻机、控压钻井一体化控制系统，其特征在于，钻井工作模式包括4种工作模式，分别为井口恒压、井底恒压、微流量以及手动模式，同时支持对设备的远程/本地的手动/自动控制。

9.如权利要求8所述钻机、控压钻井一体化控制系统，其特征在于，4种工作模式适用的工况为：

10.如权利要求1所述钻机、控压钻井一体化控制系统，其特征在于，该钻机、控压钻井一体化控制系统是将控压钻井集成到钻机控制系统中，将控压钻井控制系统网络接入到钻机设备网络中，在司钻操作椅上集成控压钻井控制系统控制功能。

技术总结本发明涉及一种钻机、控压钻井一体化控制系统，其包括：数据采集与处理模块，用于对钻井参数进行实时采集和监测；决策分析模块，根据接收到的数据采集与处理模块传输至的采集数据进行数据分析，对当前钻井工况进行判断，形成决策指令；控制子模块，用于接收决策分析模块传输至的决策指令，以控制控压钻井装备中的钻井工作模式。本发明能使司钻可在钻机控制系统上直接实现对控压钻井装备的控制，从而快速、高效、安全地实现井口压力控制以满足各主要钻井工况下的钻井施工要求。技术研发人员：杨向前,张兴全,李中,马英文,郭华,任美鹏,王隽妍,刘尚瑞受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/11