一种极地钻井平台散料系统及方法与流程

1.本发明涉及钻机平台配套设备领域，具体涉及一种极地钻井平台散料系统及方法。


背景技术：

2.极地环境钻机是针对极地区域常年冰冻环境下研发的特殊钻井，极地石油等尤其资源丰富，但需要满足在
‑
50
°
c及以上正常工作，在
‑
60
°
c及以上存储，极地钻井需要大量的泥浆加重剂和固井灰料但极地的极寒和暴雪环境下，物料运输的窗口期很短，因此需要配置散料系统对固井灰料和泥浆加重剂料进行接收和存储，需要使用固井灰料和泥浆加重剂时由散料系统向钻机平台或者固井设备输送，由于极地环境的极寒特性，室外人工作业困难，在外部环境中对散料进行各种操作需要对对各种阀体进行开关控制，耗费体力严重，因此需要能够自动进行所有操作的散料系统，此外，极地环境容易下存储的物料容易导致罐内物料沉积板结，堵塞输送系统，且由于极地环境特殊性，单个大型罐体故障会导致工程停工，但多个罐体又存在协同问题及存储选择问题。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是提供一种极地钻井平台散料系统及方法，能够利用压缩气实现固井干灰料和泥浆加重剂的接收、存储、计量及反馈、输送，能够自动对散料系统的各种操作进行自动控制，其可以多罐体操作及互相倒罐作业，储能翻料模式可以避免罐内物料沉积板结。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种极地钻井平台散料系统，包括干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统， 干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统内设有多个用于存储干灰或泥浆加重剂的储料罐，储料罐与缓冲罐、除尘罐通过进料总管、压缩空气总管、出料总管和放空总管连接，储料罐、缓冲罐和除尘罐上设有用于进行散料控制的阀门、称重系统、料位计及气压传感器，泥浆加重剂数据采集及控制站和干灰罐数据采集及控制站分别对泥浆加重剂散料系统和干灰散料系统内储料罐和除尘罐上阀门、称重系统、料位计及气压传感器进行数据采集和控制，泥浆加重剂缓冲罐控制站和干灰缓冲罐控制站分别对泥浆加重剂散料系统和干灰散料系统内的缓冲罐上元件进行数据采集和控制，主控制站与泥浆加重剂数据采集及控制站、干灰罐数据采集及控制站、泥浆加重剂缓冲罐控制站、干灰缓冲罐控制站通讯连接。
5.上述的干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统内储料罐的连接结构为：储料罐上设有进料口、进气口、出料口和放空口，通过管道分别与进料总管、压缩空气总管、出料总管和放空总管连接，管道上分别设有储料罐进料阀、储料罐进气阀、储料罐出料阀和储料罐放空阀，相邻的储料罐之间设有罐间出料阀，上述的干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统内缓冲罐的连接结构为：缓冲罐上设有进料口、进气口、出料口和放空口，缓冲罐进料口与最后一个储料罐后端的出料总管连
接，进料口上设有缓冲罐进料阀，缓冲罐放空口与放空总管连接，放空口上设有缓冲罐放空阀，缓冲罐进气口和压缩空气总管连接，进气口上设有缓冲罐进气阀，缓冲罐出料口与待送料设备连接，出料口上设有缓冲罐出料阀。
6.上述的干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统内除尘罐的连接结构为：除尘罐设有上下连接的除尘罐体和集尘罐体，除尘罐体上进料口与放空总管连接，除尘罐体上端设有排气口，集尘罐体上进气口与压缩空气总管连接，集尘罐体出料口与进料总管的加料端连接。
7.上述的进料总管两端均设有加料口，用于可以选择性适应散料运输工具的停靠不同方位。
8.优选的方案中，上述的集尘罐体上设有排气口，集尘罐体上排气口与除尘罐体上排气口联通，集尘罐体排气口处设有排气阀。
9.上述的储料罐储料罐进料口与进料总管通过三角管道连接，三角管道的三条管道上均设有储料罐进料阀。
10.上述的进料总管一端与出料总管在缓冲罐进料口一侧连接，连接管上设有倒料阀。
11.上述的储料罐的进气口位于罐体底部，储料罐出料阀和罐间出料阀为比例气动蝶阀。
12.使用上述极地钻井平台散料系统的散料方法，包括储料罐的进料、出料、倒罐和储能翻料，具体的操作步骤为：储料罐的进料：step1.1、先让压缩空气总管内充入额定压力压缩空气，并打开需要进行进料作业的储料罐进气阀；step1.2、打开需要进料罐体的储料罐放空阀；step1.3、若需要进料的罐体为靠近进料总管进料端部一侧的储料罐，则打开该储料罐的储料罐进料阀，若需要进料的罐体在进料方向上前方还有其他储料罐，则该需要进料的储料罐在进料方向前方的储料罐进料阀均打开，包括该需要进料的储料罐自身的储料罐进料阀；储料罐的出料：step2.1、先让压缩空气总管内充入额定压力压缩空气，并打开需要进行出料作业的储料罐进气阀；step2.2、打开缓冲罐上的缓冲罐放空阀；step2.3、打开缓冲罐上的缓冲罐出料阀；step2.4、打开缓冲罐上的缓冲罐进料阀；step2.5、若需要出料的罐体为出料口与缓冲罐连接的储料罐，则打开该储料罐的储料罐出料阀，若不是，则还需要打开该储料罐在出料方向上的所有罐间出料阀；储料罐的倒料：step3.1、先让压缩空气总管内充入额定压力压缩空气；step3.2、打开倒料作业中目标罐的储料罐放空阀；step3.3、打开倒料作业中目标罐在倒料方向上的所有储料罐进料阀；
step3.4、打开倒料阀；step3.5、打开倒料作业中倒料源罐在倒料方向上的所有罐间出料阀；step3.6、打开倒料作业中倒料源罐的储料罐进气阀；step3.7、当倒料源罐压力达到额定压力时，打开倒料源罐储料罐出料阀；储料罐的储能翻料：step4.1、当罐体无其他作业，系统检测到当前罐体内压力小于设定压力值时，打开该罐体的储料罐进气阀，向罐内充气储能；step4.2、当系统检测到当前罐体压力值达到额定压力时，关闭该罐体的储料罐进气阀。
13.本发明提供的一种极地钻井平台散料系统及方法，能够利用压缩气实现固井干灰料和泥浆加重剂的接收、存储、计量及反馈、输送，通过设置干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统，能将不同固井干灰料（水泥灰等）或泥浆加重剂（重晶石粉、膨润土等）按所需比例自动混合，输送至固井单元或泥浆作业单元，过程全自动通过主站和分采集站进行控制，无需人为操作阀门，且通过阀门和管道的配合实现罐体单独作业，以及罐体间相互作业，且能够通过压缩空气对罐体进行充气储能及翻料，防止极寒环境下物料由于重力作用的沉积和板结。
附图说明
14.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：图1为本发明的装置连接结构示意图；图2为储料罐的连接结构示意图；图3为缓冲罐的连接结构示意图；图4为除尘罐的连接结构示意图；图5为实施例中的连接结构示意图；图6为控制系统的连接结构示意图；图7为主控制站的布置图；图8为干灰罐数据采集及控制站的布置图；图9为泥浆加重剂数据采集及控制站的布置图；图10为干灰缓冲罐控制站的布置图；图11为泥浆加重剂缓冲罐控制站的布置图。
15.其中：储料罐1、缓冲罐2、除尘罐3、进料总管4、压缩空气总管5、出料总管6、放空总管7、储料罐进料阀8、储料罐出料阀9、罐间出料阀10、储料罐放空阀11、储料罐进气阀12、缓冲罐放空阀13、缓冲罐进气阀14、缓冲罐出料阀15、缓冲罐进料阀16、除尘罐出料阀17、除尘罐进气阀18、除尘罐体19、排气阀20、主控制站21、泥浆加重剂数据采集及控制站22、干灰罐数据采集及控制站23、泥浆加重剂缓冲罐控制站24、干灰缓冲罐控制站25、集尘罐体26、倒料阀27。
具体实施方式
16.以下结合附图和实施例详细说明本发明技术方案。
17.如图1和图6中所示，一种极地钻井平台散料系统，包括干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统， 干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统内设有多个用于存储干灰或泥浆加重剂的储料罐1，储料罐1与缓冲罐2、除尘罐3通过进料总管4、压缩空气总管5、出料总管6和放空总管7连接，储料罐1、缓冲罐2和除尘罐3上设有用于进行散料控制的阀门、称重系统、料位计及气压传感器，泥浆加重剂数据采集及控制站22和干灰罐数据采集及控制站23分别对泥浆加重剂散料系统和干灰散料系统内储料罐1和除尘罐3的阀门、称重系统、料位计及气压传感器进行数据采集和控制，泥浆加重剂缓冲罐控制站24和干灰缓冲罐控制站25分别对泥浆加重剂散料系统和干灰散料系统内的缓冲罐2上元件进行数据采集和控制，主控制站21与泥浆加重剂数据采集及控制站22、干灰罐数据采集及控制站23、泥浆加重剂缓冲罐控制站24、干灰缓冲罐控制站25通讯连接。
18.主控制站21通过总线集线器与各分站通讯连接，可以通过profibus总线对整个系统进行整体控制，通过分别控制干灰料和泥浆加重剂来进行配比。
19.如图2中所示，上述的干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统内储料罐1的连接结构为：储料罐1上设有进料口、进气口、出料口和放空口，通过管道分别与进料总管4、压缩空气总管5、出料总管6和放空总管7连接，管道上分别设有储料罐进料阀8、储料罐进气阀12、储料罐出料阀9和储料罐放空阀11，相邻的储料罐1之间设有罐间出料阀10，通过阀体和管道实现对储料罐1进料、进气、出料和放空的控制。
20.如图3中所示，上述的干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统内缓冲罐2的连接结构为：缓冲罐2上设有进料口、进气口、出料口和放空口，缓冲罐2进料口与最后一个储料罐1后端的出料总管6连接，进料口上设有缓冲罐进料阀16，缓冲罐2放空口与放空总管7连接，放空口上设有缓冲罐放空阀13，缓冲罐2进气口和压缩空气总管5连接，进气口上设有缓冲罐进气阀14，缓冲罐2出料口与待送料设备连接，出料口上设有缓冲罐出料阀15，通过缓冲罐2的阀体控制来向固井单元或泥浆作业单元进行灰料或泥浆加重剂输送。
21.如图4中所示，上述的干灰散料系统和泥浆加重剂散料系统内除尘罐3的连接结构为：除尘罐3设有上下连接的除尘罐体19和集尘罐体26，除尘罐体19上进料口与放空总管7连接，除尘罐体19上端设有排气口，集尘罐体26上进气口与压缩空气总管5连接，集尘罐体26出料口与进料总管4的加料端连接，从放空总管7处进入除尘罐体19，经过除尘后的气体排出，减少对环境的污染，过滤掉的灰尘进入集尘罐体26收集，可以通过出料口可以返回到储料罐1。
22.如图1中所示，上述的进料总管4两端均设有加料口，用于选择性适应散料运输工具的停靠不同方位。
23.优选的方案如图4中所示，上述的集尘罐体26上设有排气口，集尘罐体26上排气口与除尘罐体19上排气口联通，集尘罐体26排气口处设有排气阀20。
24.如图1中所示，上述的储料罐储料罐1进料口与进料总管4通过三角管道连接，三角管道的三条管道上均设有储料罐进料阀8，通过三角管道既可以选择性适应不同的来料方向，又可以控制来料只通过进料总管4而不进入该储料罐1。
25.如图1中所示，上述的进料总管4一端与出料总管6在缓冲罐2进料口一侧连接，连接管上设有倒料阀27。
26.如图1和2中所示，上述的储料罐1的进气口位于罐体底部，储料罐出料阀9和罐间
出料阀10为比例气动蝶阀，通过比例气动蝶阀可以实现干灰料和泥浆加重剂的精准配比。
27.如图5中所示，使用上述极地钻井平台散料系统的散料方法，包括储料罐1的进料、出料、倒罐和储能翻料，具体的操作步骤为：储料罐1的进料，以2#储料罐进料，从系统左侧开启进料为例：step1.1、先让压缩空气总管5内充入额定压力压缩空气，并打开2#储料罐进气阀；step1.2、打开2#储料罐放空阀bt22；step1.3、打开bt1、bt5，开始进料，直到2#储料罐加满；储料罐1的出料，以2#储料罐出料为例：step2.1、先让压缩空气总管5内充入额定压力压缩空气，并打开需要进行出料作业的2#储料罐进气阀；step2.2、打开缓冲罐上的缓冲罐放空阀bt28；step2.3、打开缓冲罐上的缓冲罐出料阀bt27；step2.4、打开缓冲罐上的缓冲罐进料阀bt25；step2.5、打开2#储料罐出料阀bt15，打开罐间出料阀bt16、bt18，2#储料罐开始出料；储料罐1的倒料，以倒料源罐为1#储料罐，目标管为3#储料罐为例：step3.1、先让压缩空气总管5内充入额定压力压缩空气；step3.2、打开3#储料罐放空阀bt23；step3.3、打开3#储料罐进料阀bt9，打开4#储料罐进料阀bt10；step3.4、打开倒料阀bt20；step3.5、打开罐间出料阀bt14、bt16、bt18；step3.6、打开1#储料罐进气阀；step3.7、当1#储料罐压力达到额定压力0.35mpa时，打开1#储料罐出料阀bt13, 1#储料罐开始向3#储料罐倒料；储料罐1的储能翻料，以3#储能罐储能翻料为例：step4.1、当罐体无其他作业，系统检测到3#储能罐内压力小于0.25mpa时，打开3#储能罐的进气阀，向罐内充气储能；step4.2、当系统检测到3#储能罐内压力值达到0.35mpa时，关闭3#储能罐进气阀。