本發(fā)明涉及極地油氣開發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種極地鉆井泥漿溫控系統(tǒng)、方法及控制器。

背景技術(shù)：

1、極地地區(qū)的油氣開采面臨著極端嚴(yán)寒的挑戰(zhàn)，對鉆井系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)造成影響。作為鉆井過程中的關(guān)鍵設(shè)備，鉆井泥漿循環(huán)系統(tǒng)在維持井眼內(nèi)部壓力、預(yù)防井噴井漏事故方面發(fā)揮著重要的作用。

2、在極地的常年低溫環(huán)境下，鉆井泥漿的密度和流變性將發(fā)生變化，影響著井眼清潔效率、井內(nèi)壓力控制、井壁穩(wěn)定性以及巖屑輸送，進(jìn)而影響鉆井安全。同時(shí)，井底高溫可能會導(dǎo)致鉆井泥漿的溫度過高，影響鉆井泥漿的工作性能。但是，相關(guān)技術(shù)無法有效實(shí)現(xiàn)對鉆井泥漿的降溫。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種極地鉆井泥漿溫控系統(tǒng)、方法及控制器，用以解決相關(guān)技術(shù)無法有效實(shí)現(xiàn)對鉆井泥漿的降溫的缺陷，對鉆井泥漿進(jìn)行降溫并提高降溫精度，有效實(shí)現(xiàn)對鉆井泥漿的降溫。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種極地鉆井泥漿溫控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：泥漿回流模塊、分流閥、截止閥、分流泵、自然冷卻管道、保溫管道、集流閥、泥漿循環(huán)模塊和控制器；

3、所述分流閥的輸入端通過所述泥漿回流模塊連接極地井筒的泥漿輸出端，所述分流閥的第一輸出端依次通過所述截止閥、所述分流泵、所述自然冷卻管道連接所述集流閥的第一輸入端，所述分流閥的第二輸出端通過所述保溫管道連接所述集流閥的第二輸入端；

4、所述集流閥的輸出端通過所述泥漿循環(huán)模塊連接所述極地井筒的泥漿輸入端；

5、所述控制器通信連接所述泥漿回流模塊、所述截止閥、所述分流泵和所述泥漿循環(huán)模塊，用于確定所述泥漿回流模塊中的第一泥漿溫度大于最高允許溫度，則控制所述分流泵的轉(zhuǎn)速，以分配所述自然冷卻管道和所述保溫管道中的泥漿流量，對鉆井泥漿進(jìn)行降溫。

6、可選的，所述泥漿回流模塊中包括：泥漿清潔模塊、回流泵和第一溫度傳感器；

7、所述分流閥的輸入端依次通過所述回流泵和所述泥漿清潔模塊連接所述極地井筒的泥漿輸出端；

8、所述第一溫度傳感器設(shè)置在所述分流閥的輸入端與所述回流泵之間的管道上，所述第一溫度傳感器通信連接所述控制器，用于檢測所述第一泥漿溫度并傳輸至所述控制器。

9、可選的，所述泥漿循環(huán)模塊中包括：第二溫度傳感器、泥漿池和泥漿輸送模塊；

10、所述集流閥的輸出端依次通過所述泥漿池和所述泥漿輸送模塊連接所述極地井筒的泥漿輸入端；

11、所述第二溫度傳感器設(shè)置在所述集流閥的輸出端和所述泥漿池之間的管道上，且通信連接所述控制器，用于檢測所述泥漿循環(huán)模塊中的第二泥漿溫度并傳輸至所述控制器；

12、所述控制器還用于根據(jù)所述第二泥漿溫度與期望溫度間的溫度偏差，控制所述分流泵的轉(zhuǎn)速，以將來自所述分流閥的鉆井泥漿輸送至所述自然冷卻管道和所述保溫管道中，并分配所述自然冷卻管道和所述保溫管道中的泥漿流量，對鉆井泥漿進(jìn)行降溫。

13、可選的，所述系統(tǒng)中還包括：第一換向閥、加熱器和第二換向閥；

14、所述第一換向閥的輸入端連接所述泥漿回流模塊的輸出端，所述第一換向閥的第一輸出端通過所述加熱器連接所述第二換向閥的第一輸入端，所述第一換向閥的第二輸出端連接所述分流閥的輸入端；

15、所述第二換向閥的第二輸入端連接所述集流閥的輸出端，所述第二換向閥的輸出端通過所述泥漿循環(huán)模塊連接所述極地井筒的泥漿輸入端；

16、所述加熱器通信連接所述控制器；

17、所述控制器還用于確定所述第一泥漿溫度小于最低允許溫度，則將所述泥漿回流模塊中的鉆井泥漿全部通過所述加熱器進(jìn)行輸送，并控制所述加熱器對流經(jīng)的鉆井泥漿進(jìn)行加熱。

18、第二方面，本發(fā)明提供一種極地鉆井泥漿溫控方法，應(yīng)用于上述第一方面提出的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)中的控制器通信連接泥漿回流模塊、截止閥、分流泵和泥漿循環(huán)模塊；

19、所述方法包括：

20、所述控制器獲取所述泥漿回流模塊中的第一泥漿溫度；

21、所述控制器確定所述第一泥漿溫度大于最高允許溫度，則控制所述截止閥和所述分流泵處于開啟狀態(tài)，以使所述泥漿回流模塊中的鉆井泥漿通過自然冷卻管道和保溫管道進(jìn)行輸送；

22、所述控制器確定所述泥漿循環(huán)模塊中的第二泥漿溫度和期望溫度間的溫度偏差；其中，所述期望溫度大于最低允許溫度且小于所述最高允許溫度；

23、所述控制器根據(jù)所述溫度偏差控制所述分流泵的轉(zhuǎn)速，以使所述分流泵分配所述自然冷卻管道和所述保溫管道中的泥漿流量，對所述保溫管道中的鉆井泥漿進(jìn)行保溫，對所述自然冷卻管道中的鉆井泥漿進(jìn)行降溫。

24、可選的，所述系統(tǒng)中還包括：第一換向閥、加熱器和第二換向閥；

25、所述第一換向閥的輸入端連接所述泥漿回流模塊的輸出端，所述第一換向閥的第一輸出端通過所述加熱器連接所述第二換向閥的第一輸入端，所述第一換向閥的第二輸出端連接分流閥的輸入端；

26、所述第二換向閥的第二輸入端連接集流閥的輸出端，所述第二換向閥的輸出端通過所述泥漿循環(huán)模塊連接極地井筒的泥漿輸入端；

27、在所述控制器獲取所述泥漿回流模塊中的第一泥漿溫度之后，所述方法還包括：

28、所述控制器確定所述第一泥漿溫度小于所述最低允許溫度，則控制所述截止閥和所述分流泵處于關(guān)閉狀態(tài)，控制所述第一換向閥和所述第二換向閥處于通電狀態(tài)，以使所述第一換向閥的第一輸出端處于開啟狀態(tài)，所述第一換向閥的第二輸出端處于關(guān)閉狀態(tài)，所述第二換向閥的第一輸入端處于開啟狀態(tài)，所述第二換向閥的第二輸入端處于關(guān)閉狀態(tài)，以及啟動所述加熱器，根據(jù)所述泥漿循環(huán)模塊中的第二泥漿溫度和期望溫度間的溫度偏差，控制所述加熱器的功率，以使所述泥漿回流模塊中的鉆井泥漿全部通過所述加熱器進(jìn)行輸送，并對流經(jīng)所述加熱器的鉆井泥漿進(jìn)行加熱；

29、其中，所述最低允許溫度小于所述期望溫度。

30、可選的，所述控制所述截止閥和所述分流泵處于開啟狀態(tài)，以使所述泥漿回流模塊中的鉆井泥漿通過自然冷卻管道和保溫管道進(jìn)行輸送，包括：

31、所述控制器控制所述截止閥和所述分流泵處于開啟狀態(tài)，控制所述第一換向閥和所述第二換向閥處于斷電狀態(tài)，以使所述第一換向閥的第一輸出端處于關(guān)閉狀態(tài)，所述第一換向閥的第二輸出端處于開啟狀態(tài)，所述第二換向閥的第一輸入端處于關(guān)閉狀態(tài)，所述第二換向閥的第二輸入端處于開啟狀態(tài)，以使所述泥漿回流模塊中的鉆井泥漿通過所述自然冷卻管道和所述保溫管道進(jìn)行輸送。

32、可選的，在所述控制器獲取所述泥漿回流模塊中的第一泥漿溫度之后，所述方法還包括：

33、所述控制器確定所述第一泥漿溫度不小于所述最低允許溫度且不大于所述最高允許溫度，則控制所述截止閥和所述分流泵處于關(guān)閉狀態(tài)，控制所述第一換向閥和所述第二換向閥處于斷電狀態(tài)，以使所述第一換向閥的第一輸出端處于關(guān)閉狀態(tài)，所述第一換向閥的第二輸出端處于開啟狀態(tài)，所述第二換向閥的第一輸入端處于關(guān)閉狀態(tài)，所述第二換向閥的第二輸入端處于開啟狀態(tài)，以使所述泥漿回流模塊中的鉆井泥漿全部通過所述保溫管道進(jìn)行輸送。

34、可選的，所述控制器根據(jù)所述溫度偏差控制所述分流泵的轉(zhuǎn)速，包括：

35、所述控制器確定所述溫度偏差對應(yīng)的溫度偏差變化率；

36、所述控制器根據(jù)確定的溫度偏差和溫度偏差變化率，在預(yù)設(shè)的變論域模糊控制規(guī)則表中查找對應(yīng)的目標(biāo)轉(zhuǎn)速；

37、所述控制器根據(jù)所述目標(biāo)轉(zhuǎn)速生成轉(zhuǎn)速控制信號并發(fā)送至所述分流泵，以將所述分流泵的轉(zhuǎn)速調(diào)整為目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

38、第三方面，本發(fā)明提供一種控制器，應(yīng)用于上述第一方面提出的系統(tǒng)，所述控制器通信連接泥漿回流模塊、截止閥、分流泵和泥漿循環(huán)模塊；

39、所述控制器包括：

40、獲取單元，用于獲取所述泥漿回流模塊中的第一泥漿溫度；

41、開啟單元，用于確定所述第一泥漿溫度大于最高允許溫度，則控制所述截止閥和所述分流泵處于開啟狀態(tài)，以使所述泥漿回流模塊中的鉆井泥漿通過自然冷卻管道和保溫管道進(jìn)行輸送；

42、確定單元，用于確定所述泥漿循環(huán)模塊中的第二泥漿溫度和期望溫度間的溫度偏差；其中，所述期望溫度大于最低允許溫度且小于所述最高允許溫度；

43、控制單元，用于根據(jù)所述溫度偏差控制所述分流泵的轉(zhuǎn)速，以使所述分流泵分配所述自然冷卻管道和所述保溫管道中的泥漿流量，對所述保溫管道中的鉆井泥漿進(jìn)行保溫，對所述自然冷卻管道中的鉆井泥漿進(jìn)行降溫。

44、本發(fā)明提供的極地鉆井泥漿溫控系統(tǒng)、方法及控制器，該系統(tǒng)中包括泥漿回流模塊、分流閥、截止閥、分流泵、自然冷卻管道、保溫管道、集流閥、泥漿循環(huán)模塊和控制器。分流閥的輸入端通過泥漿回流模塊連接極地井筒的泥漿輸出端，分流閥的第一輸出端依次通過截止閥、分流泵、自然冷卻管道連接集流閥的第一輸入端，分流閥的第二輸出端通過保溫管道連接集流閥的第二輸入端。集流閥的輸出端通過泥漿循環(huán)模塊連接極地井筒的泥漿輸入端。本發(fā)明可以確定泥漿回流模塊中的第一泥漿溫度大于最高允許溫度，則控制分流泵的轉(zhuǎn)速，以分配自然冷卻管道和保溫管道中的泥漿流量，對鉆井泥漿進(jìn)行降溫，提高對鉆井泥漿的降溫精度，有效實(shí)現(xiàn)對鉆井泥漿的降溫。