钻井监测警报系统研究

摘要

目前国内油田开采过程中如何现场判断是否出现溢流或者井漏等事故一般是由工人进行定时的人工观测、并记录加以对比，跟国外的先进技术对比，自动化程度不高，缺乏竞争力。既降低了钻井的效率，又提高了钻井的成本。针对上述现状及其存在的问题，本文研究并设计了一套钻井监测警报系统。 本文系统的总体研究方案是采用基于工控机的有线传输系统平台，通过传感器和智能数据采集模块在RS485总线的基础上实现上下位机的通讯。系统的设计包括了软硬件两个部分，系统的软件部分是由工控机中安装的工控组态软件及硬件组件的驱动程序组成，在工控组态软件的基础上，实现了多种数据的显示方式以及数据的采集处理和查询，报表的生成和打印等功能，为钻井过程提供了强大的数据分析工具和手段。硬件部分包含工控机，硬件组件和各种传感器。 系统的设计过程中对钻井参数进行的详细的研究分析，包括钻井参数的测量原理和方法。该系统通过对泥浆池体积、入口流量、出口流量、泵压、液位、大钩悬重、大钩高度和泵冲速等钻井参数进行自动化智能监测，实现对钻井过程中的异常现象进行自动监控和报警，可以有效的预防事故的发生，降低事故发生率。同时，系统可实现在起下钻过程中自动灌注钻井液的功能，节约了钻井成本，并提高了钻井效率。 本论文研究的钻井监测警报系统具有友好的人机界面、操作方便、显示直观、对降低钻井人员的工作量，减少异常事故的发生频率，提高科学钻井效率和自动化水平，具有一定的实际应用价值。.

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1课题研究意义

1.1.1井喷的预兆

1.1.2井喷的预防

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

1.2.2国外研究现状

1.3课题研究内容及工作

1.3.1存在的问题

1.3.2各主要参数的智能监测

1.3.3系统软硬件设计方案

第2章钻井监测警报系统简介

2.1基于PC机的远程监控系统

2.2基于PC和PLC的分布式监控系统

2.3钻井监测警报系统特点

2.4系统功能及构成

2.4.1主要功能

2.4.2主要构成

第3章钻井监测警报系统特征

3.1直接测量参数

3.1.1大钩负荷

3.1.2大钩高度

3.1.3泵冲次

3.1.4出口流量

3.1.5入口流量

3.1.6泵出口压力

3.1.7泥浆液位

3.2间接测量参数

3.2.1钻头位置

3.2.2钻压

3.2.3标准井深

3.3现场主要工况

3.3.1钻进

3.3.2起钻

3.3.3下钻

第4章钻井监测警报系统研究

4.1传感器

4.1.1液位传感器

4.1.2电磁流量计

4.1.3出口流量传感器

4.1.4绞车传感器

4.1.5泵冲传感器

4.1.6压力传感器

4.2信号处理

4.2.1模拟信号处理

4.2.2数字信号处理

4.3通讯协议

4.3.1 RS485总线

4.3.2 Fieldbus现场总线

4.4现场抗干扰处理

4.4.1元器件选择

4.4.2电源选择

4.4.3数字滤波

4.4.4控制柜抗干扰设计

4.5防雷击处理

4.5.1屏蔽

4.5.2过电压保护

4.5.3接地

4.6系统软件设计方案

4.6.1软件系统的功能特点

4.6.2工业自动化软件简介

4.6.3系统程序流程图

4.6.4软件功能模块设计

4.6.5标度线型变换

4.6.6溢流监测算法

第5章钻井监测警报系统应用

5.1下位机试验

5.1.1 ADAM4017

5.1.2 A0AM4080

5.1.3 ADAM 4060

5.1.4模块组网试验

5.2上位机试验

5.3系统整体调试

第6章结论与展望

6.1结论

6.2应用与展望

参考文献

致谢

附录硕士学位期间发表的学术论文