钻井气体监测仪系统的研制.pdf

2010年第39卷
石油矿场机械
第11期第29页
OIL FIELD EOUIPMENT
2010,39(11):29~32
o设算o
文章编号:1001-3482(2010)11-0029-04
钻井气体监测仪系统的研制
邓忠彬,李浩,鹿海田
(中海油能源发展油建渤海装备分公司,天津300452)
摘要:钻井气体监测仪系统是石油钻(修)井行业中一种非常重要的安全生产监测设备,能准确地监
测钻(修)井过程中从井筒中返出的H2S、可燃气等有毒易爆炸气体的质量浓度。当气体质量浓度
超过设定值时产生报警,便于司钻和钻(修)井监督部及时采取措施。介绍了钻井气体监测仪系纯
的原理、组成、技术参数及关健技术。
关键词:钻井气体监测仪;数据采集器;H2S;传感器;技术参数
中图分类号:TE927.9
文献标识码:A
Design of Drilling Gas Monitoring System
DENG Zhong-bin, LI Hao, LU Hai-tian
Field Construction Bohai Euipment Serice Company, CNOOC, Tianjin 300452, China
bstract: Drilling gas monitoring system is an instrument for industry safety in the petroleum
drilling. It can exactly measure the consistence of the H2S gas, combustible gas, and some other
poisonous and explosion gas from the well. It can alarm based on the setting value of the gas, tell
the drillers and the drilling supervisors the situations, and choose the correct way to solve the
problems. The design theory and compose and technical parameter and the key technology of the
drilling gas monitoring system is introduce
Key words: drilling gas monitor; data acquisition; H S; detector; technical parameter
在钻井和修井的过程中,有大量气体会伴随着H2S的气体含量,含量超标立即报警;实时监控热
泥浆涌出地面。其中包含了可燃气、H2S等有毒有源和烟雾,发现火灾隐患及时报警,以便采取相应的
害气体,对人身安全形成了较大的威胁。为了防患措施。该系统既能应用于陆地钴井现场,又能应用
于未然,需对这些气体的质量浓度进行实时监测并于海洋石油平台钻(修)井现场,故要求其满足海洋
自动报警,以便根据监测的气体质量浓度情况,采取环境的使用要求,能够防尘、防腐、防爆。报警信号
相应的措施,杜绝安全事故的发生。目前,大多数钻能传入平台中控室,任一探头发生报警,声光报警器
井气体监测仪都是国外的产品,价格高、维修成本即发出报警信号,同时传至中控室。通过对针井现
高,不利于现场维护。
场有毒有害气体监测和报警,为钻(修)井监督人员
1系统功能
准确快速地调整钻井参数、改变钻(修)井方式、科学
安全钴(修)井提供实时依据,从而达到科学安全无
钻井气体监测仪系统能实时监控可燃气体、风险钻(修)井的目的。
收稿日期:2010-05-12
作者筒介:邓忠彬(1968-),男,湖北钟祥人,工程师,1989年毕业于河北承德石油高等技术专科学校计算机及应用专业,现
从事海洋钻修机设备的设计及管理工作,E-mail:deng_zhongbin@yahoo.com.cn。
石油矿场机裓
年11月
2测量原理
体探头的信号,将它们以总线的方式与气体监测仪
进行数据交换。工作温度一25~60℃,防爆等级
钴井气体监测仪系统的测量采用CAN总线的 EXDIICTT4,防护等级IP67。目前在钻台井口区附近
数据采集方式。通过3个数据采集器对所有的传感安装了1+H2S、1可燃气、1#烟探头和1紫外线探
器的信号进行采集,并与计算机进行数据交换,完成头4个气体探测器。一旦在钻井过程中有气体、烟
计算、显示和状态指示,对超出技术指标的信号实施雾和明火产生,传感器很快将信号传到气体监测仪,
声光报警2。
并由气体监测仪产生报警信号。一路驱动声光报警
CA.N总线与计算机数据交换原理如图1,与气器工作,另一路传到中控,由中控统一协调,采取应
体探测器之间的数据交换原理如图2。
急措施。
3.2井口区数据采集器及气体探测器
→CAN收发→隔离电路CAN控制
井口数据釆集器安装在钻台下方,能接收从防
t
喷器喇叭口泄露的各种气体的信号,将它们以总线
SA接口电路
的方式与气体监测仪进行数据交换。工作温度
-25~60℃,防爆等级 EXDIICT4,防护等级IP67。
计算机ISA总线
目前在钻台下方井口附近加装了2#H2S、2*可燃
气、2烟探头和2紫外线探头4个气体探测器
图1CAN总线与计算机数据交换原理
且在针井过程中钻台下方出现有气体、烟雾和明
火产生,传感器很快将信号传到气体监测仪,并由气
→CAN收?宿号陷固
体监测仪产生报警信号.
3.3泥浆池数据采集器及气体探测器
MCU
泥浆池数据采集器安装在泥浆池附近,能接收
AD转換14-20mA电流」气体探测器
泥浆出口及泥浆池内各种气体探头的信号,将它们
CAN总线
以总线的方式与气体监测仪进行数据交换。工作温
度一25~60C,防爆等级 EXDIICT4,防护等级
图2CAN总线与气体探测器数据交换原理
IP67。目前在泥浆池上靠近泥浆出口的位置安装了
3系统组成
H2S、3ギ可燃气、3:烟探头和3#紫外线探头4个
钴井气体监测仪系统由钻台数据采集器、井口气体探测器。一旦在钻井过程中泥浆出口有H2S、
区数据采集器、泥浆池数据采集器、钻井气体监测可燃气气体、烟雾和明火产生,气体探测器很快将信
仪、声光报警器和4种气体探测器组成。系统组号传到气体监测仪,并由气体监测仪产生报警信号。
4钻台气体监测仪
成如图3。
钻台气体监测仪是1台能进行数据采集、显示
并能实行声光报警的PC104嵌入式计算机系统,采
触摸屏
钻井气体监遡仪开关电测液晶显
声
用触摸屏方式,可安装在针台上或司钴操作房内,所
CAN适配
PC104帐入式计算祝///
有钻台气体监测仪设备均安装在一个防爆箱内,由
警
军用级PC104嵌人式计算机系统、触摸式液晶显示
CAN总线
器组成,能实时完成数据采集工作。
台数据采集进口区数択采集民池数据采集器
PC104嵌人式计算机系统由PC104CPU板和
1"
2'2'12'2
非智能CAN卡组成。非智能CA