在石油鉆井生產(chǎn)領(lǐng)域,容錯和可靠性的要求越來越高,有故障引起的停機停鉆將會帶來巨大的經(jīng)濟損失。針對河南油田現(xiàn)場實際要求,控制系統(tǒng)應(yīng)具備很好的冗余功能,保證系統(tǒng)正常工作。因此,在系統(tǒng)設(shè)計上應(yīng)用冗余控制系統(tǒng)或高性能的S7-400H系統(tǒng),整個系統(tǒng)硬件冗余,系統(tǒng)采用雙CPU、雙觸摸屏,雙I/O模塊和接口。與常規(guī)相比有3個特點:
①整個系統(tǒng)硬件冗余,保證數(shù)據(jù)高速同步
②觸摸屏及工控機之間分別都實現(xiàn)環(huán)網(wǎng),數(shù)據(jù)同步
③CPU切換時不會有數(shù)據(jù)丟失,切換平滑無干擾.
S7-400系統(tǒng)是一個三級控制系統(tǒng),由管理計算機、過程控制系統(tǒng)組成,2套系統(tǒng)同時工作,互為冗余,可以有效保證人以一套出現(xiàn)CPU、I/O模塊損壞或通訊中斷等故障時,另一套都能自動投入與常規(guī)系統(tǒng)相比,該系統(tǒng)增加冗余控制系統(tǒng)、冗余網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、冗余啟動系統(tǒng),提高了系統(tǒng)的可靠性。河南油田ZJ70DB鉆機控制系統(tǒng)采用西門子高性能的S7-400H系統(tǒng),以實現(xiàn)鉆機司鉆智能化控制,實現(xiàn)絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵的全稱調(diào)速,確保鉆進(jìn)安全、高效。2008年6月1日,在雙河油田畢深1井壓井作業(yè)時,ZJ70DB曾出現(xiàn)司控房與VFD房通訊突然中斷,造成絞車、鉆井泵、等設(shè)備操作實效,PC柜ET200電源故障造成電控組件大面積損壞,冗余控制系統(tǒng)和應(yīng)急操作全部癱瘓。為此,河南油田技術(shù)人員對電控系統(tǒng)進(jìn)行了一下整改和完善:
1.更換PC柜內(nèi)ET200M擴展架上模塊的供電方式,由以前的單電源供電改為三電源供電。
2.增加PO1S操作面板,在司控房和VFD通訊中斷、VFD內(nèi)部通訊中斷、CPU不能工作,通過手動修改裝置參數(shù),利用OP1S操作面板在FVD房裝置上直接啟動1#、2#、3#、鉆井泵,以便快速建立井內(nèi)鉆井液循環(huán)。
3.在司控房和和VFD通訊中斷、VFD內(nèi)部通訊中斷、CPU不能工作時,會造成在司控房無法完成絞車與自動送鉆電動機的離合器的操作,還會使盤剎連鎖動作,盤剎操作實效,在司控臺內(nèi)不能解除盤剎連鎖能力,此時需手動操作閥門,掛合離合器和手動解除盤剎,利用自動送鉆的能耗制動動能,懸停鉆具,在自動送鉆裝置手動給定速度,上提或下放鉆具。
4.在司控房和和VFD通訊中斷、VFD內(nèi)部通訊中斷、CPU不能工作時,或主電機裝置、給定、通訊中斷,絞車失去動力,通過手動修改自動送鉆裝置參數(shù),在VFD房啟動裝置,恢復(fù)絞車的提升能力。
5.在司控房和和VFD通訊中斷、VFD內(nèi)部通訊正常,工控機通訊正常的情況下,在工控機上增加一套應(yīng)急界面程序,通過工控機應(yīng)急界面啟動鉆井泵和絞車電動機。
為確保系統(tǒng)的可靠性,應(yīng)進(jìn)一步完善旁路應(yīng)急系統(tǒng),在司鉆臺上設(shè)計保留常規(guī)的絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵調(diào)速手輪、常規(guī)的指重表、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速儀表、轉(zhuǎn)盤電流儀表,以便在應(yīng)急情況下使用。
(轉(zhuǎn)載)