專利名稱：不壓井修井機油管夾持機構(gòu)自動控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明新型涉及油氣田不壓井修井作業(yè)設備的油管夾持機構(gòu)自動控制裝置。
背景技術(shù)：
所謂不壓井作業(yè)就是油井不用泥漿壓井，水井不放噴，而是在井口自封防噴器的控制下強行起下油(水)管柱作業(yè)的一種先進作業(yè)工藝。不壓井修井機主要由底盤、發(fā)動 機、變速箱、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、油管夾持機構(gòu)等部件組成。其中，油管夾持機構(gòu)主要由上 卡瓦、上防噴器、下卡瓦、下防噴器、平衡截流閥、放噴截流閥、全封防噴器、半封防噴器8個 裝置組成，通過以上裝置的順序動作實現(xiàn)油管提升和下壓過程中油管的夾持，這8個裝置 的動作是通過6個液壓油缸和2個液壓閥件一一對應驅(qū)動，通過位于二層臺上的8個液壓 操作手柄逐一控制上述的液壓油缸和液壓閥件。不壓井作業(yè)主要是油管上提和下壓工況， 油管上提工況由三個步驟組成第一步、第二步、第三步，下壓工況也是由三個步驟組成 第一步、第二步、第三步。實現(xiàn)上提(或下壓)多根油管就要反復執(zhí)行上提(或者下壓)油 管工況的三個步驟，每一步驟都需油管夾持機構(gòu)多個裝置的順序動作。在上提(或下壓)多 根油管過程中僅采用液壓手動控制方式存在以下缺陷每一步的實現(xiàn)需要多個液壓操作手 柄有順序的操作，因此實現(xiàn)每次不壓井修井作業(yè)需要每個液壓操作手柄反復有順序的多次 操作，易造成誤操作；位于二層司鉆臺上的操作手柄與位于車臺上的執(zhí)行閥件連接的液氣 管線數(shù)量達二十余根，管線布置困難，維護性差；無系統(tǒng)安全保障，對于一些故障安全隱患， 操作人員無法預測和判斷。基于以上缺陷，需開發(fā)出一種能夠?qū)崿F(xiàn)油管夾持的自動控制裝 置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對不壓井修井作業(yè)工況，提供一種油管夾持機構(gòu)自動控制裝置， 實現(xiàn)油管提升和下壓過程中油管的有序夾持。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括以裝載自制軟件的控制器為核心的控制裝置、以及 多個電磁閥，與電磁閥數(shù)量相同的油壓傳感器，與電磁閥數(shù)量相同的液壓油缸、閥件，以及 液晶顯示屏。其特征在于由DI輸入模塊、CPU運算處理器、DO輸出模塊、功率放大器依次 相連以及A/D輸入模塊和CPU相連所構(gòu)成數(shù)據(jù)處理裝置；由與CPU相連的液晶屏和聲光報 警器構(gòu)成數(shù)據(jù)顯示和報警裝置；由八個電磁閥，六個液壓油缸和二個液壓閥件，夾持機構(gòu)構(gòu) 成執(zhí)行裝置；由八個安裝在液壓油缸或者液壓閥件的液壓進油管路上的油壓傳感器構(gòu)成檢 測裝置。在DI輸入模塊的輸入端，分別連接“上提/下壓”、“下一步”、“緊急停車”操作開 關(guān)，操作開關(guān)位于二層臺的操作臺上。在功率放大器的輸出端，分別連接八個電磁閥，所有 電磁閥位于車臺尾端的液氣閥件箱內(nèi)，其中1#電磁閥與通過凸輪機構(gòu)固定于上卡瓦上的 液控油缸通過液壓油路相連，2#電磁閥與通過凸輪機構(gòu)固定于上防碰器上的液控油缸通過 液壓油路相連，3#電磁閥與通過凸輪機構(gòu)固定于下卡瓦上的液控油缸通過液壓油路相連， 4#電磁閥與通過凸輪機構(gòu)固定于下防碰器上的液控油缸通過液壓油路相連，5#電磁閥與通過凸輪機構(gòu)固定于半封防碰器上的液控油缸通過液壓油路相連，6#電磁閥與通過凸輪機 構(gòu)固定于全封防碰器上的液控油缸通過液壓油路相連，7#電磁閥與平衡截流閥通過液路相 連，8#電磁閥與放噴截流閥通過液路相連；在A/D模塊的輸入端還連接八個油壓傳感器，上 述傳感器逐一連接于上述的各液壓油缸或者液壓閥件的液壓進油管路上。液晶屏置于井架 的二層臺上與置于車臺上控制裝置采用網(wǎng)絡通訊方式相聯(lián)。在上提油管工況時，一切工作準備就緒后按動“下一步”開關(guān)，進入第一步工序，相 應的開關(guān)量信號通過DI輸入模塊中相應的通道，進入CPU運算處理器；同時各油壓傳感器 檢測的油壓信號通過A/D輸入模塊中相應的通道，進入CPU運算處理器；CPU運算處理器根 據(jù)所寫入的工況邏輯關(guān)系對輸入信號進行綜合處理，逐一有序的輸出開關(guān)量信號，通過DO 輸出模塊中的相應通道，進入功率放大器獲得放大，使各電磁閥得電狀態(tài)得到改變，進而使 與各電磁閥所對應的液控油缸以及閥件開啟或者關(guān)閉動作。第一步工序完成后，再執(zhí)行第 二步 后執(zhí)行第三步，第二步和第三步的執(zhí)行過程與上述過程相似，通過以上執(zhí)行過程實現(xiàn) 了上提油管工況下油管夾持機構(gòu)的自動控制。下壓油管工況與上提油管工況的執(zhí)行過程相似。當出現(xiàn)緊急事故時，按下緊急停車開關(guān)，相應的開關(guān)量信號通過DI輸入模塊中相 應的通道，進入CPU運算處理器，CPU同時輸出八路開關(guān)量信號，通過DO輸出模塊中的通道， 同時使八個電磁閥得電，全封油缸打開，其余的油缸和節(jié)流閥都關(guān)閉，使夾持機構(gòu)處于夾緊 油管的狀態(tài)，設備停止工作。另外，液晶屏上實時顯示各管路液壓油壓力值以及工況操作狀態(tài)以及故障信息 等，并通過操作臺上的聲光報警器進行聲光報警。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、采用數(shù)據(jù)處理裝置、數(shù)據(jù)顯示和報警裝置、執(zhí)行裝置，實現(xiàn)了油管夾持機構(gòu)的夾 緊與松開動作的自動控制，使操作人員無需記憶繁瑣的操作流程，操作控制簡單、便捷，而 且能對作業(yè)過程故障進行診斷以及報警，提高了作業(yè)的安全性。2、二層臺上液晶屏與車臺上控制裝置采用網(wǎng)絡通訊方式，網(wǎng)線布置簡單，維護方 便。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框2為油管夾持機構(gòu)示意圖
具體實施例方式下面通過一個實例對本發(fā)明進行說明。參見圖1，圖2，在不壓井修井作業(yè)過程中，在油管9的運動行程路徑中設置油管夾 持機構(gòu)使油管9能夠有序的被夾持，油管夾持機構(gòu)由上卡瓦1、上防噴器2、下卡瓦3、下防 噴器4、半封防噴器5、全封防噴器6，平衡截流閥7、放噴截流閥8等構(gòu)成。上述裝置與相對 應的液控油缸通過凸輪機構(gòu)相連，與安裝在車臺上的八個電磁閥一一對應相連，同時有八 個油壓傳感器逐一安裝在上述油缸和閥件的液路進油管路上，在二層臺10的操作臺上安 裝“上提/下壓”、“下一步”、“緊急停車”三個操作開關(guān)，這三個操作開關(guān)分別連接于DI輸入模塊的輸入端，而所述的八個電磁閥，分別連接于功率放大器的輸出端，在DI輸入模塊 與功率放大器之間依次連接CPU運算處理器、DO輸出模塊，同時，八個油壓傳感器通過電氣 連接于A/D輸入模塊的輸入端，A/D輸入模塊與CPU運算處理器連接，它們構(gòu)成本發(fā)明的自 動控制裝置，在CPU運算處理器內(nèi)裝載了各個工序下各油缸順序關(guān)系的自編軟件；液晶屏 置于井架的二層臺上與置于車臺上控制裝置采用網(wǎng)絡通訊方式相聯(lián)，與CPU相連的液晶觸 摸屏能夠顯示所有的油壓實時值，工序狀態(tài)情況以及報警狀態(tài)信息。上提和下壓油管的實現(xiàn)過程如下所述上提油管工況時，將工況選擇開關(guān)置于“上提油管”位置，一切準備就緒后，操作人 員可根據(jù)現(xiàn)場施工情況按“下一步”開關(guān)，使7#電磁閥得電進行換向，使平衡節(jié)流閥7由關(guān) 閉狀態(tài)切換為開啟狀態(tài)，同時，平衡閥油壓傳感器將實時檢測的油壓信號通過A/D輸入模 塊中相應的通道，進入CPU運算處理器，與自編程序中的設定值比較判斷確定平衡閥7已經(jīng) 打開，此時液晶屏上的平衡閥指示燈由綠色變?yōu)榧t色，CPU運算處理器再次自動輸出開關(guān)量 信號使下防噴器電磁閥得電進行換向，使下防噴器油缸由關(guān)閉狀態(tài)切換為開啟狀態(tài)，同時， 下防噴器壓力傳感器檢測的油壓信號通過A/D輸入模塊中相應的通道，進入CPU運算處理 器，與自編程序中的設定值比較判斷，即確定下防噴器4已經(jīng)打開，此時液晶屏上的下防噴 器指示燈由綠色變?yōu)榧t色，CPU運算處理器再次自動輸出開關(guān)量信號使下卡瓦電磁閥得電 進行換向，使下卡瓦油缸由關(guān)閉狀態(tài)切換為開啟狀態(tài)，同時，下卡瓦的壓力傳感器檢測的油 壓信號通過A/D輸入模塊中相應的通道，進入CPU運算處理器，與自編程序中的設定值比較 判斷，確定下卡瓦3已經(jīng)打開，此時液晶屏上的下卡瓦指示燈由綠色變?yōu)榧t色，手動操作上 提游動頭到位，即實現(xiàn)了上提油管工況的第一個工序。第一步工序執(zhí)行完后，進入第二步工 序，執(zhí)行過程與第一步工序過程類似，第二步工序完成后，進入第三步工序，執(zhí)行過程與第 一步工序過程類似，第三步工序完成后，實現(xiàn)了對單根油管的上提過程中的油管夾持機構(gòu) 的自動控制。多根油管的提升夾持機構(gòu)執(zhí)行過程反復重復上述步驟。下壓油管工況時，夾持機構(gòu)的自動控制執(zhí)行過程與上提油管工況類似，在此不再 贅述。當出現(xiàn)緊急事故時，按下緊急停車開關(guān)，相應的開關(guān)量信號通過DI輸入模塊中相應的通道，進入CPU運算處理器，CPU同時輸出八路開關(guān)量信號，通過DO輸出模塊中的通道， 使8個電磁閥得電，使除全封油缸打開外，其余的所有油缸和截流閥都關(guān)閉，使夾持機構(gòu)處 于夾緊油管的狀態(tài)，以保護不壓井作業(yè)設備。
權(quán)利要求
不壓井修井機油管夾持機構(gòu)自動控制裝置，包括控制裝置，以及多個電磁閥，與電磁閥數(shù)量相同的油壓傳感器，與電磁閥數(shù)量相同的液壓油缸為執(zhí)行裝置，其特征在于由DI輸入模塊、A/D輸入模塊、CPU運算處理器、DO輸出模塊、功率放大器依次相連所構(gòu)成數(shù)據(jù)處理控制裝置，在DI輸入模塊的輸入端，分別連接“上提/下壓”、“下一步”、“緊急停車”的工況操作開關(guān)，在功率放大器的輸出端，分別連接上卡瓦(1)、下卡瓦(3)、上防噴器(2)、下防噴器(4)、平衡截流閥(7)、放噴截流閥(8)、半封防噴器(5)、全封防噴器(6)功能的電磁閥，各電磁閥分別與一油缸或者氣缸相連，在A/D模塊的輸入端還連接八個油壓傳感器，上述傳感器逐一連接于上述的各液壓油缸或者液壓閥件的液壓進油管路上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不壓井修井機油管夾持機構(gòu)自動控制裝置，其特征是所述 的控制裝置的液晶屏置于井架的二層臺上與置于車臺上控制裝置采用網(wǎng)絡通訊方式相聯(lián)。
全文摘要
不壓井修井機油管夾持機構(gòu)自動控制裝置屬不壓井修井作業(yè)設備領(lǐng)域，用于不壓井修井作業(yè)設備。包括以裝載自編軟件的控制器為核心的控制裝置、以及多個電磁閥，與電磁閥數(shù)量相同的油壓傳感器，與電磁閥數(shù)量相同的液壓油缸，其特征在于由DI輸入模塊、CPU運算處理器、DO輸出模塊、功率放大器依次相連以及A/D輸入模塊和CPU相連所構(gòu)成的數(shù)據(jù)處理裝置；由八個電磁閥，六個液壓油缸和二個液壓閥件，夾持機構(gòu)構(gòu)成執(zhí)行裝置，在A/D模塊的輸入端還連接八個油壓傳感器，上述傳感器逐一連接于上述的各液壓油缸或液壓閥的進油管路上，解決了油管夾持機構(gòu)手動操作繁鎖易失誤導致的設備安全性問題，降低了操作人員的勞動強度。
文檔編號E21B44/00GK101818639SQ20101015808
公開日2010年9月1日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者劉洪亮, 孟慶珍, 曹立明, 李勇, 楊德強, 池勝高 申請人:中國石化集團江漢石油管理局第四機械廠