[发明专利]钻井液PLC自动控制系统及其控制方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及的是一种PLC自动控制系统及其控制方法，具体是一种钻井液PLC自动控制系统及其控制方法。

二、背景技术

钻井液俗称泥浆，在钻井过程中起着多种非常重要的作用，如平衡井筒压力、携带岩屑、冷却钻头、巩固井壁和保护油气层等。以往的配液主要是靠人工测量钻井液的参数，按照所需技术参数添加各种用料，使所需液体达到技术指标，满足钻井施工。因此，需投入大量的技术人员和工作人员，每个环节都必须有专人盯岗，操作和管理都极为不便。目前，专利号200510102405.7提供了一种钻井液配方智能设计器，可根据钻井作业队提出的钻井液性能要求，设计出相应的钻井液配方，配方包括所需的化学药品和相应的含量，可为钻井液配方设计人员提供辅助性信息，降低设计成本。但是，根据钻井液配方智能设计器设计出的配方制备钻井液时，还是需要人工给料，无法实现整个系统的自动化。

PLC即可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller)，是一种取代传统继电器控制装置专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。PLC采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入或输出，控制各种类型的机械和生产过程。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等优点。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，但还未见应用PLC控制系统自动配制钻井液的报道。

三、发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种钻井液PLC自动控制系统及其控制方法，可解决钻井液的人工配制问题，完全实现自动化。

本发明通过以下技术方案来实现：钻井液PLC自动控制系统与钻井泵和固控设备配合使用，该系统是由中央处理器、A/D转换器、D/A转换器、液晶显示屏组成的中央处理单元，以及与其相连的电磁流量计、泥浆流量计、智能泥浆液位测量器、钻井液密度测试仪、钻井液粘度测量仪、搅拌机、粘土进料口、膨润土进料口、加重材料进料口、降滤失剂进料口、增粘剂进料口、进水口、进口泵、出口泵构成；其中，与混浆池相连的智能泥浆液位测量器、钻井液密度测试仪、钻井液粘度测量仪与PLC的输入端连接；电磁流量计和进口泵连接后与PLC的输入端连接；泥浆流量计和出口泵连接后与PLC的输入端连接；粘土进料口、膨润土进料口、加重材料进料口、降滤失剂进料口、增粘剂进料口、进水口均通过电动调节阀和PLC的输出端连接后开口于混浆池；进口泵、搅拌机、出口泵均通过电磁继电器和PLC的输出端连接。

应用PLC系统自动配制钻井液的控制方法是：中央处理器发出指令经过D/A转换器转换成模拟量以后，通过电动调节阀控制进水口、粘土进料口、膨润土进料口、加重材料进料口、降滤失剂进料口、增粘剂进料口的工作，同时，中央处理器通过电磁继电器控制进口泵、搅拌机、出口泵的开关状态；电磁流量计、泥浆流量计、智能泥浆液位测量器、钻井液密度测试仪、钻井液粘度测量仪将采集到的数据经过A/D转换器转换成数字量后进入中央处理器，经过中央处理器运算后得出的数据显示在液晶显示屏上；所述的各种元件通过流量信号、液位信号、密度信号、粘度信号与设备的开关信号相连，并由组态软件操控；所述的电磁流量计、泥浆流量计、智能泥浆液位测量器、钻井液密度测试仪、钻井液粘度测量仪传输到PLC控制系统的流量信号、液位信号、密度信号、粘度信号以4-20mA的电流信号传输；所述的PLC控制系统以4-20mA的电流信号输出控制粘土进料口、膨润土进料口、加重材料进料口、降滤失剂进料口、增粘剂进料口、进水口、进口泵、出口泵、搅拌机的工作。

采用上述技术方案的积极效果：本发明将PLC与配制钻井液的各种仪器相连，通过PLC控制粘土进料口、膨润土进料口、加重材料进料口、降滤失剂进料口、增粘剂进料口、进水口、搅拌机、进口泵、出口泵的工作，同时电磁流量计、泥浆流量计、智能泥浆液位测量器、钻井液密度测试仪、钻井液粘度测量仪将采集到的数据及时反馈给PLC，解决了钻井施工现场的人工配液问题，真正实现了自动给料、自动补液、实时监测技术参数，提高了钻井施工的成功率，避免由于钻井液不达标造成工程质量事故，可减少现场配液所需的人力物力，降低生产成本。

四、附图说明

图1是本发明中PLC自动控制系统工作框图；

图2是本发明中自动控制系统结构示意图；

图3是本发明的工艺流程框图。