本實用新型涉及石油、天然氣鉆井技術(shù)及安全保障領域，具體地說，涉及一種用于氣體鉆井地面和井下狀態(tài)集中監(jiān)測和控制的系統(tǒng)，它適合在以氮氣、空氣或氣液兩相作為循環(huán)介質(zhì)的鉆井作業(yè)中使用。

背景技術(shù)：

氣體鉆井是解決低壓、低孔、低滲油氣藏難發(fā)現(xiàn)、難開采問題的有效手段，可以100%地發(fā)現(xiàn)含油氣層，獲得儲層初始產(chǎn)能；對儲層零傷害，有效保護油氣層，提高單井產(chǎn)量和采收率；避免鉆井井漏發(fā)生，大幅提高鉆井速度，節(jié)約勘探開發(fā)成本。近年來在四川、塔里木、吉林、克拉瑪依、吐哈等油氣田得到了大規(guī)模應用，單井產(chǎn)量增加80%以上，同時促進一批構(gòu)造獲得了突破性勘探成果。但是由于氮氣鉆井的對象往往是地質(zhì)不明確的儲層，井控風險高，對地面設備和工藝技術(shù)的可靠性和應急能力有較高要求。如果沒有一個全方位的安全保障系統(tǒng)實時監(jiān)測鉆井和氣樣參數(shù)，掌握地面和井下狀態(tài)，為工程師提供決策判斷依據(jù)，并依靠設備的自動化應急功能和本質(zhì)安全能力減少人在應急處置時發(fā)生錯誤的幾率，那么氮氣鉆井仍然在井控風險上有顧慮，不能發(fā)揮其發(fā)現(xiàn)和保護儲層的巨大優(yōu)勢。

美國哈里波頓公司1999年開始開發(fā)欠平衡數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集的數(shù)據(jù)包括儲層壓力、流量、氣體組分、鉆井機械參數(shù)等。Wellsite氣體檢測有限公司數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)能夠連續(xù)幾個月記錄和顯示井場信息，其軟件在氣體檢測領域處于領先水平。國內(nèi)諸多研究機構(gòu)和專業(yè)化公司也研制了多種氣體鉆井現(xiàn)場安全監(jiān)測系統(tǒng)，并申請了專利。例如，公開號為104675382A，公開日為2015年6月3日的中國專利文獻公開了一種氣體鉆井巖屑返出監(jiān)測系統(tǒng)和監(jiān)測方法，它包括固體流量計和絞車變送器來測量返出巖屑量和絞車角位移對應的巖屑排量以得到較為準確返出巖屑狀態(tài)。該系統(tǒng)功能單一，沒有對氣體鉆井的安全構(gòu)成實質(zhì)性保護。公開號為204200209U，公開日為2015年3月11日的中國專利文獻公開了一種氣體鉆井安全監(jiān)測預警系統(tǒng)，它包括工程參數(shù)監(jiān)測單元、監(jiān)測服務器和報警單元，其中工程參數(shù)監(jiān)測包括注入氣體壓力、流量，返出氣體壓力、組分，返出巖屑量以及地層出水、扭矩和鉆時監(jiān)測等功能，可以較早發(fā)現(xiàn)地層產(chǎn)水情況并結(jié)合其他工程參數(shù)對氣體鉆井井下安全進行評估。該系統(tǒng)側(cè)重于對氣體鉆井井下復雜情況的預判，缺乏對地面設備狀態(tài)的集中監(jiān)控和對井口、排砂管線和注氣設備在緊急情況下的關(guān)斷控制。公開號為202031579U，公開日為2015年3月11日的中國專利文獻公開了一種氣體鉆井現(xiàn)場檢測系統(tǒng)，它包括數(shù)據(jù)采集處理器、無線發(fā)射器、無線接收器和上位機，無線發(fā)射器通過數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡與無線接收器通信。該系統(tǒng)僅對空壓機、增壓機進行數(shù)據(jù)采集，對象不包括制氮機，同時功能單一，沒有對入井、出井氣體以及井下狀態(tài)進行監(jiān)測的功能。公開號為202914075U，公開日為2013年5月1日的中國專利文獻公開了一種氣體鉆井信息集成監(jiān)測系統(tǒng)，它包括采集機、集成采集器、數(shù)據(jù)處理及存儲器、集成發(fā)布器、工業(yè)級無線路由器和遠端監(jiān)測計算機，將監(jiān)測結(jié)果集中在了一個工作界面上，提高了工作效率。采集內(nèi)容包括綜合錄井、取樣、安全監(jiān)測和設備等數(shù)據(jù)，同樣缺乏對井口、排砂管線和注氣設備在緊急情況下的關(guān)斷控制。公開號為202914075U，公開日為2013年5月1日的中國專利文獻公開了一種空氣鉆井氣體監(jiān)測裝置，它包括二氧化硫、氫氣、一氧化碳、氧氣、甲烷和硫化氫濃度監(jiān)測，主要用于出井氣體和井下狀態(tài)監(jiān)測，缺乏入井氣體和設備狀態(tài)監(jiān)測，更沒有緊急情況下的關(guān)斷控制，在氣體鉆井時難以充分發(fā)揮安全保障作用。

上述專利公開的設備或系統(tǒng)功能尚不完善，監(jiān)測對象較片面，沒有解決實踐過程中存在的混合增壓后的氮氣純度監(jiān)測不準、出水后取樣管易堵塞、井口有毒有害氣體缺乏主動監(jiān)測和在緊急情況下設備、井口和排砂管線缺乏自動關(guān)斷功能等問題。沒有統(tǒng)一的終端將分散的監(jiān)測數(shù)據(jù)集合起來方便工程師綜合決策和判斷，信息化程度不高。只具備了監(jiān)測功能，沒有一個安全場所可對設備、井口和排砂管線進行遠程控制，自我保護手段缺失，對氣體鉆井安全的保障能力有限，這在很大程度上削弱了氣體鉆井的本質(zhì)安全性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型旨在針對上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和不足，提供一種氣體鉆井安全監(jiān)測保障系統(tǒng)，本實用新型將多元、分散的監(jiān)測數(shù)據(jù)集中在統(tǒng)一的工作界面上，方便觀察和記錄，同時具有設備、井口遠程控制功能，形成了全方位保障氣體鉆井安全的合力。

本實用新型是通過采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種適用于氣體鉆井的安全保障系統(tǒng)，其特征在于：包括集中監(jiān)控房、設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置、入井氣體監(jiān)測與控制裝置、返出流體監(jiān)測裝置、井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置和井口快速自動控制裝置，其中：

所述的設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置用于將采集的設備參數(shù)發(fā)送至集中監(jiān)控房并顯示，防爆式集中監(jiān)控房將設備狀態(tài)遠程控制按鈕觸發(fā)信號傳遞給設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置執(zhí)行設備啟停操作；

所述的入井氣體監(jiān)測與控制裝置用于將采集的入井氣體參數(shù)進行監(jiān)測并傳遞給集中監(jiān)控房并顯示，集中監(jiān)控房將將閥門開閉信號傳遞給入井氣體監(jiān)測與控制裝置，閥門開度數(shù)據(jù)反饋給集中監(jiān)控房并顯示；

所述的返出流體監(jiān)測裝置用于將返出流體的監(jiān)測參數(shù)傳遞給集中監(jiān)控房并顯示；

井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置用于將測得的有毒有害氣體數(shù)據(jù)傳遞給給集中監(jiān)控房并顯示；

井口快速自動控制裝置包括關(guān)井控制箱、司鉆臺、放噴管線液動平板閥控制管線、環(huán)形防噴器控制管線、排砂管線液動平板閥和排砂管線液動平板閥控制管線，其中，關(guān)井控制箱與集中監(jiān)控房連接有單向無線通訊線路f，用于傳輸井口的遠程控制指令，關(guān)井控制箱通過液壓管線分別對環(huán)形防噴器、放噴管線液動平板閥和排砂管線液動平板閥進行控制。

所述的設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置安裝在注氣設備上，與集中監(jiān)控房連接有無線通訊線路b和無線通訊線路c，其中對注氣設備的控制指令通過無線通訊線路b傳輸，注氣設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線通訊線路c傳輸?shù)郊斜O(jiān)控房。

所述的設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置包括空壓機、制氮機、增壓機、設備狀態(tài)信息采集處理器、設備控制器和數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡裝置；所述的設備狀態(tài)信息采集處理器、設備控制器和數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡裝置安裝于空壓機上，同時也安裝于制氮機上，還安裝于增壓機上；信息采集處理器、設備控制器和無線傳輸裝置均集成安裝于設備中控系統(tǒng)中；

信息采集處理器通過串口數(shù)據(jù)線與無線傳輸裝置連接，再通過數(shù)傳電臺網(wǎng)絡與集中監(jiān)控房實現(xiàn)單向通信，集中監(jiān)控房的中央處理器將收到的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)后通過上位機顯示在屏幕上；設備狀態(tài)遠程控制按鈕觸發(fā)信號通過集中監(jiān)控房傳遞給各無線傳輸裝置，無線傳輸裝置將收到的信號調(diào)制解調(diào)后傳遞給設備控制器執(zhí)行設備啟停操作。

所述的信息采集處理器采集的設備參數(shù)包括發(fā)動機負載、轉(zhuǎn)速、油壓、油溫、進氣壓力、排氣壓力、燃油液位和壓縮機油壓力。

所述的入井氣體監(jiān)測與控制裝置安裝在供氣管線上，與集中監(jiān)控房連接有入井氣體遠程控制管線和無線通訊線路a兩條通訊線路，其中對入井氣體的控制通過入井氣體遠程控制管線實現(xiàn)，入井氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)則通過無線通訊線路a傳輸。

所述的入井氣體監(jiān)測與控制裝置包括入井氣體控制閥組、氮氣純度監(jiān)測儀和壓差式智能流量計；入井氣體控制閥組、氮氣純度監(jiān)測儀和壓差式智能流量計依次串聯(lián)安裝在供氣管線上；氮氣純度監(jiān)測儀和壓差式智能流量計測得的數(shù)據(jù)傳遞給壓防爆式集中監(jiān)控房，壓防爆式集中監(jiān)控房的中央處理器將收到的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)后通過上位機顯示在屏幕上；入井氣體控制閥組由集中監(jiān)控房內(nèi)的遠程控制按鈕通過有線電纜連接，閥門開度數(shù)據(jù)同時通過無線傳輸裝置反饋給壓防爆式集中監(jiān)控房，中央處理器將收到的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)后通過上位機顯示在屏幕上。

氮氣純度監(jiān)測儀由取樣短節(jié)、一級減壓閥、二級減壓閥和監(jiān)測儀組成；取樣短節(jié)、一級減壓閥、二級減壓閥和監(jiān)測儀依次連接。

一級減壓閥將取樣氣體壓力降低到2.0MPa以下，二級減壓閥將取樣氣體壓力降低到0.1MPa。

智能壓差流量計由節(jié)流短節(jié)、標準孔板和流量計組成；標準孔板安裝在節(jié)流短節(jié)中，流量計與節(jié)流短節(jié)連接。

智能壓差流量計流量測量精度0.1m³/min，測量范圍超過450m³/min，滿足氣體鉆井要求。

氮氣純度監(jiān)測儀測量的氣體參數(shù)包括氮氣純度；壓差式智能流量計測量的氣體參數(shù)包括氣體溫度、濕度、壓力和氣體流量。

所述的返出流體監(jiān)測裝置安裝在排砂管線上，與集中監(jiān)控房連接有一條無線通訊線路d，返出流體監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線通訊線路d傳輸?shù)郊斜O(jiān)控房。

所述的返出流體監(jiān)測裝置包括取樣短節(jié)一、干式除塵箱、濕式除塵箱和返出流體監(jiān)測儀；取樣短節(jié)一安裝在排砂管線上，干式除塵箱和濕式除塵箱進口通過軟管與取樣短節(jié)一并聯(lián)連接，干式除塵箱和濕式除塵箱出口通過軟管與返出流體監(jiān)測儀連接。

返出流體監(jiān)測儀測得的數(shù)據(jù)通過無線傳輸裝置與壓防爆式集中監(jiān)控房的中央處理器連接，中央處理器將收到的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)后通過上位機顯示在屏幕上。

在干式除塵箱和濕式除塵箱進口處分別安裝有截止閥以根據(jù)氣體類型選擇不同的除塵方式。

返出流體監(jiān)測儀的測量參數(shù)包括低濃度甲烷含量、高濃度甲烷含量、氣體溫度、氣體濕度、二氧化碳含量、氧氣含量、硫化氫含量和一氧化碳含量。

所述的井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置安裝在旋轉(zhuǎn)防噴器上，與集中監(jiān)控房連接有一條無線通訊線路e，井口有毒有害氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線通訊線路e傳輸?shù)郊斜O(jiān)控房。

所述的井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置包括抽氣泵、監(jiān)測儀和無線傳輸裝置；抽氣泵安裝于旋轉(zhuǎn)防噴器上端面，抽取從旋轉(zhuǎn)防噴器密封件中泄漏的氣體；監(jiān)測儀安裝在旋轉(zhuǎn)防噴器上，對抽氣泵取得的氣樣進行檢測，測得的數(shù)據(jù)通過無線傳輸裝置與集中監(jiān)控房的中央處理器連接，集中監(jiān)控房將收到的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)后通過上位機顯示在屏幕上。

監(jiān)測儀測量的參數(shù)包括低濃度甲烷含量、高濃度甲烷含量和硫化氫含量。

當井口有毒有害氣體濃度達到設定的報警值時激發(fā)聲光報警發(fā)出報警信號。

所述的井口快速自動控制裝置，其中對環(huán)形防噴器和放噴管線液動平板閥的控制通過司鉆臺間接執(zhí)行，對排砂管線液動平板閥的控制則通過關(guān)井控制箱直接執(zhí)行。

所述的集中監(jiān)控房包括設備狀態(tài)監(jiān)測顯示終端及其遠程控制按鈕、入井氣體監(jiān)測顯示終端及其遠程控制按鈕、返出流體監(jiān)測顯示終端、井口有毒有害氣體監(jiān)測顯示終端、視頻監(jiān)測儀及其顯示終端、鉆井參數(shù)顯示終端、井口應急遠程控制按鈕、中央處理器、上位機、聲光報警器和數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡裝置；鉆井參數(shù)顯示終端與綜合錄井儀采用有線連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；設備狀態(tài)監(jiān)測顯示終端、入井氣體監(jiān)測顯示終端、返出流體監(jiān)測顯示終端和井口有毒有害氣體監(jiān)測顯示終端與室外相應的設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置、入井氣體監(jiān)測與控制裝置、返出流體監(jiān)測裝置、井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置之間采用數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡傳輸；設備遠程控制按鈕通過數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡與安裝在空壓機、制氮機和增壓機上的設備控制器連接，以實現(xiàn)對設備的遠程控制；入井氣體遠程控制按鈕通過有線電纜連接，實現(xiàn)對入井氣體控制閥組的控制；井口應急遠程控制按鈕通過數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡和關(guān)井控制箱連接，實現(xiàn)對井口、排砂管線閘閥和防噴器的控制；聲光報警器與安裝在井口有毒有害氣體的傳感器連接，監(jiān)測結(jié)果和排砂管線內(nèi)壓力和硫化氫濃度監(jiān)測結(jié)果自動響應發(fā)出報警信號。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所達到的有益效果如下：

1、采用本實用新型所述的由集中監(jiān)控房、設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置、入井氣體監(jiān)測與控制裝置、返出流體監(jiān)測裝置、井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置和井口快速自動控制裝置組成的安全保障系統(tǒng)，能對氣體鉆井過程進行全方位監(jiān)控，在井場集中監(jiān)控房內(nèi)集中顯示有各種監(jiān)測數(shù)據(jù)，包括設備狀態(tài)、鉆井參數(shù)、視頻圖像、井口環(huán)境有毒氣體濃度、入井和返出流體狀態(tài)及組分，能在第一時間全面掌握氣體鉆井設備及井下工況，綜合判斷地面和井下異常，為氣體鉆井的安全施工提供了重要條件。

2、采用本實用新型，能在集中監(jiān)控房內(nèi)實現(xiàn)對設備、工藝流程、井口防噴器和排砂管線的遠程控制，提高了工作效率；根據(jù)數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果能自動實施關(guān)井放噴操作，應急處置主體由人變成了機器，大幅降低了人因失誤的幾率，提高了氣體鉆井的應急保障能力和本質(zhì)安全性能。

3、本實用新型的返出流體監(jiān)測裝置測量到氣樣組分比綜合錄井儀早3～5min，與入井氣體監(jiān)測結(jié)果對比能在第一時間發(fā)現(xiàn)氣樣組分變化，為處理井下復雜和事故贏得了寶貴時間。

附圖說明

下面將結(jié)合說明書附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明，其中：

圖1為氣體鉆井安全保障系統(tǒng)的連接示意簡圖。

圖2為圖1中連接詳圖。

圖中標記：

1-抽氣泵；2-井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置；3-數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡裝置一；4-監(jiān)測儀；5-旋轉(zhuǎn)防噴器；6-環(huán)形防噴器；7-排砂管線液動平板閥；8-排砂管線液動平板閥控制管線；9-司鉆臺；10-放噴管線液動平板閥控制管線；11-環(huán)形防噴器控制管線；12-關(guān)井控制箱；13-聲光報警器；14-井口應急遠程控制按鈕；15-入井氣體遠程控制按鈕；16-集中監(jiān)控房；17-中央處理器；18-上位機；19-視頻監(jiān)測儀；20-鉆井參數(shù)顯示終端；21-數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡裝置二；22-返出流體監(jiān)測裝置；23-干式除塵箱；24-設備遠程控制按鈕；25-入井氣體遠程控制管線；26-設備狀態(tài)監(jiān)測顯示終端；27-入井井口氣體及返出流體監(jiān)測顯示終端；28-視頻監(jiān)測顯示終端；29-數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡裝置三；30-返出流體監(jiān)測儀；31-濕式除塵箱；32-沉砂池；33-取樣短節(jié)一；34-氮氣純度監(jiān)測儀；35-二級減壓閥；36-一級減壓閥；37-壓差式智能流量計；38-排砂管線；39-入井氣體監(jiān)測與控制裝置；40-取樣短節(jié)；41-標準孔板；42-節(jié)流短節(jié)；43-供氣管線；44-入井氣體控制閥組；45-設備控制器；46-增壓機；47-膜制氮機；48-空壓機；49-設備狀態(tài)信息采集處理器；50-數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡裝置四；51-設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置；52-放噴管線液動平板閥；53-無線通訊線路a；54-無線通訊線路b；55-無線通訊線路c；56-無線通訊線路d；57-無線通訊線路e；58-無線通訊線路f。

具體實施方式

實施例1

參照說明書附圖，作為本實用新型的一較佳實施方式，其包括集中監(jiān)控房、設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置、入井氣體監(jiān)測與控制裝置、返出流體監(jiān)測裝置、井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置和井口快速自動控制裝置，其中：

所述的設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置用于將采集的設備參數(shù)發(fā)送至集中監(jiān)控房并顯示，防爆式集中監(jiān)控房將設備狀態(tài)遠程控制按鈕觸發(fā)信號傳遞給設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置執(zhí)行設備啟停操作；

所述的入井氣體監(jiān)測與控制裝置用于將采集的入井氣體參數(shù)進行監(jiān)測并傳遞給集中監(jiān)控房并顯示，集中監(jiān)控房將將閥門開閉信號傳遞給入井氣體監(jiān)測與控制裝置，閥門開度數(shù)據(jù)反饋給集中監(jiān)控房并顯示；

所述的返出流體監(jiān)測裝置用于將返出流體的監(jiān)測參數(shù)傳遞給集中監(jiān)控房并顯示；

井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置用于將測得的有毒有害氣體數(shù)據(jù)傳遞給給集中監(jiān)控房并顯示；

其中入井氣體監(jiān)測與控制裝置39安裝在供氣管線43上，與集中監(jiān)控房16連接有入井氣體遠程控制管線25和無線通訊線路a53兩條通訊線路，其中工程師對入井氣體的控制通過入井氣體遠程控制管線25實現(xiàn)，入井氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)則通過無線通訊線路a53傳輸。

設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置51安裝在注氣設備上，與集中監(jiān)控房16連接有兩條無線通訊線路b54、c55，其中工程師對注氣設備的控制指令通過無線通訊線路b54傳輸，注氣設備的監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線通訊線路c55傳輸?shù)郊斜O(jiān)控房16。

返出流體監(jiān)測裝置22安裝在排砂管線38上，與集中監(jiān)控房16連接有一條無線通訊線路d56，返出流體監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線通訊線路d56傳輸?shù)郊斜O(jiān)控房16。

井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置2安裝在旋轉(zhuǎn)防噴器5上，與集中監(jiān)控房16連接有一條無線通訊線路e57，井口有毒有害氣體監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線通訊線路e57傳輸?shù)郊斜O(jiān)控房16。

井口快速自動控制裝置包括關(guān)井控制箱12、司鉆臺9及其控制管線10、11、排砂管線液動平板閥7及其控制管線8。其中，關(guān)井控制箱12與集中監(jiān)控房16連接有一條單向無線通訊線路f58，用于傳輸工程師對井口的遠程控制指令；關(guān)井控制箱12通過液壓管線分別對環(huán)形防噴器6、放噴管線液動平板閥52和排砂管線液動平板閥7進行控制，其中對環(huán)形防噴器6和放噴管線液動平板閥52的控制通過司鉆臺9間接執(zhí)行，對排砂管線液動平板閥7的控制則通過關(guān)井控制箱12直接執(zhí)行。

實施例2

作為本實用新型的最佳實施方式，其各部分組成及工作原理如下：

一種適用于氣體鉆井的安全保障系統(tǒng)主要由六大裝置組成，分別是集中監(jiān)控房16、設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置51、入井氣體監(jiān)測與控制裝置39、返出流體監(jiān)測裝置22、井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置2和井口快速自動控制裝置。

其中，集中監(jiān)控房16包括設備狀態(tài)監(jiān)測顯示終端26及其遠程控制按鈕24、入井氣體監(jiān)測顯示終端27及其遠程控制按鈕15、返出流體監(jiān)測顯示終端27、井口有毒有害氣體監(jiān)測顯示終端27、視頻監(jiān)測儀19及其顯示終端28、鉆井參數(shù)顯示終端20、井口應急遠程控制按鈕14、中央處理器17、上位機18、聲光報警器13和數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡裝置二21；入井氣體、返出流體和井口有毒有害氣體監(jiān)測參數(shù)集合顯示在同一屏幕27上；設備及入井氣體控制閥組狀態(tài)集合顯示在同一屏幕26上；鉆井參數(shù)顯示終端20與綜合錄井儀采用有線連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；設備狀態(tài)監(jiān)測、入井氣體監(jiān)測、返出流體監(jiān)測和井口有毒有害氣體監(jiān)測顯示終端26、27與相應室外儀器之間采用數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡傳輸；設備遠程控制按鈕24通過數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡與安裝在空壓機48、制氮機47和增壓機46上的設備控制器45連接以實現(xiàn)對設備的遠程控制；入井氣體遠程控制按鈕15通過有線電纜25實現(xiàn)對入井氣體控制閥組44的控制；井口應急遠程控制按鈕14通過數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡和關(guān)井控制箱12實現(xiàn)對井口52、排砂管線閘閥7和防噴器5的控制；聲光報警器13根據(jù)井口有毒有害氣體監(jiān)測結(jié)果和排砂管線內(nèi)壓力和硫化氫濃度監(jiān)測結(jié)果自動響應發(fā)出報警信號。

設備狀態(tài)監(jiān)測與控制裝置51包括安裝于空壓機48、制氮機47、增壓機46上的設備狀態(tài)信息采集處理器49、設備控制器45和數(shù)傳電臺無線網(wǎng)絡裝置四50；信息采集處理器49采集的設備參數(shù)包括發(fā)動機負載、轉(zhuǎn)速、油壓、油溫、進氣壓力、排氣壓力、燃油液位和壓縮機油壓力；信息采集處理器49、設備控制器45和無線傳輸裝置50均集成安裝于設備中控系統(tǒng)中；信息采集處理器49通過串口數(shù)據(jù)線與無線傳輸裝置50連接，再通過數(shù)傳電臺網(wǎng)絡與集中監(jiān)控房16實現(xiàn)單向通信，集中監(jiān)控房中央處理器17將收到的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)后通過上位機18顯示在屏幕26上；設備狀態(tài)遠程控制按鈕24觸發(fā)信號通過集中監(jiān)控房16傳遞給各設備自帶的無線傳輸裝置50，無線傳輸裝置50將收到的信號調(diào)制解調(diào)后傳遞給設備控制器45執(zhí)行設備啟停操作。

入井氣體監(jiān)測與控制裝置39包括入井氣體控制閥組44、氮氣純度監(jiān)測儀34和壓差式智能流量計37；入井氣體控制閥組44、氮氣純度監(jiān)測儀34和壓差式智能流量計37按下游方向依次串聯(lián)安裝在供氣管線43上；氮氣純度監(jiān)測儀34測量的氣體參數(shù)包括氮氣純度；壓差式智能流量計37測量的氣體參數(shù)包括氣體溫度、濕度、壓力和氣體流量；氮氣純度監(jiān)測儀34和壓差式智能流量計37測得的數(shù)據(jù)通過儀器自帶的無線傳輸裝置傳遞給集中監(jiān)控房16，集中監(jiān)控房中央處理器17將收到的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)后通過上位機18顯示在屏幕上；入井氣體控制閥組44由集中監(jiān)控房16內(nèi)的遠程控制按鈕15通過有線電纜25控制，閥門開度數(shù)據(jù)同時通過其自帶的無線傳輸裝置反饋給集中監(jiān)控房16，集中監(jiān)控房中央處理器17將收到的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)后通過上位機18顯示在屏幕27上；

氮氣純度監(jiān)測儀34由取樣短節(jié)40、一級減壓閥36、二級減壓閥35和監(jiān)測儀34組成；一級減壓閥36將取樣氣體壓力降低到2.0MPa以下，二級減壓閥35將取樣氣體壓力降低到0.1MPa附近。

智能壓差流量計37由節(jié)流短節(jié)42、標準孔板41和流量計37組成；標準孔板41安裝在節(jié)流短節(jié)42中，其流量測量精度0.1m3/min，測量范圍超過450m3/min，滿足氣體鉆井要求。

返出流體監(jiān)測裝置22包括取樣短節(jié)一33、干式除塵箱23、濕式除塵箱31和返出流體監(jiān)測儀30；取樣短節(jié)一33安裝在排砂管線38上，干式除塵箱23和濕式除塵箱31進口通過軟管與取樣短節(jié)一33并聯(lián)連接，干式除塵箱23和濕式除塵箱31出口通過軟管與返出流體監(jiān)測儀30連接；在干式除塵箱23和濕式除塵箱31進口處分別安裝有截止閥以根據(jù)氣體類型選擇不同的除塵方式；返出流體監(jiān)測儀30的測量參數(shù)包括低濃度甲烷含量、高濃度甲烷含量、氣體溫度、氣體濕度、二氧化碳含量、氧氣含量、硫化氫含量和一氧化碳含量；返出流體監(jiān)測儀30測得的數(shù)據(jù)通過儀器自帶的無線傳輸裝置29傳遞給集中監(jiān)控房16，集中監(jiān)控房中央處理器17將收到的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)后通過上位機18顯示在屏幕上。

井口有毒有害氣體監(jiān)測報警裝置2包括抽氣泵1、監(jiān)測儀4和無線傳輸裝置3；抽氣泵1安裝于旋轉(zhuǎn)防噴器5上端面，抽取從旋轉(zhuǎn)防噴器5密封件中泄漏的氣體；監(jiān)測儀4安裝在旋轉(zhuǎn)防噴器5上，對抽氣泵1取得的氣樣進行檢測，測得的數(shù)據(jù)通過儀器自帶的無線傳輸裝置3傳遞給集中監(jiān)控房16，集中監(jiān)控房16中央處理器17將收到的數(shù)據(jù)調(diào)制解調(diào)后通過上位機18顯示在屏幕27上。監(jiān)測儀4測量的參數(shù)包括低濃度甲烷含量、高濃度甲烷含量和硫化氫含量；當井口有毒有害氣體濃度達到設定的報警值時激發(fā)聲光報警器13發(fā)出報警信號。

井口快速自動控制裝置包括關(guān)井控制箱12、司鉆臺9及其控制管線10、11、排砂管線液動平板閥7及其控制管線8。司鉆臺9安裝在司鉆臺內(nèi)，通過控制管線10、11能同時關(guān)閉環(huán)形防噴器6和打開液動平板閥52；關(guān)井控制箱12安裝在司鉆臺9上，根據(jù)接收到的信號自動控制司鉆臺9動作；關(guān)井控制箱12與集中監(jiān)控房16利用無線網(wǎng)絡通信，激發(fā)信號為集中監(jiān)控房16內(nèi)的井口應急遠程控制按鈕14觸發(fā)信號和返出流體監(jiān)測儀30測得的排砂管線38壓力及硫化氫濃度；當排砂管線38內(nèi)壓力或硫化氫濃度超過設定值會激發(fā)聲光報警器13發(fā)出報警信號，命令關(guān)井控制箱12和司鉆臺9自動關(guān)閉環(huán)形防噴器6、打開放噴管線液動平板閥52，根據(jù)設定也可同時關(guān)閉排砂管線液動平板閥7；關(guān)井控制箱12執(zhí)行自動關(guān)井操作設定的排砂管線38壓力值有0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa，設定的硫化氫濃度值有10ppm、20ppm、30ppm、40ppm。