[发明专利]防喷器安全信息数据采集装置

说明书

技术领域：

一种防喷器安全信息数据采集装置，用于石油天然气井控 装备的井口防喷器在运行过程中的数据采集，属于石油天然气钻井井控设 备安全运行实时检测设备的设计制造技术领域。

背景技术：

在现有技术中，在实施石油天然气钻井工程施工过程中， 在每一口井的井口都要安装防喷器，目的是当井筒中的液柱不能成功压井 时，关闭设置的防喷器，阻止地下的油气流喷出地面对人员、设备和环境 造成伤害；目前在每一口实施钻进的井口上使用的防喷器根据地下压力系 数的不同，有的配备单闸板防喷器，有的配备双闸板防喷器，在一些地下 压力系数高，特别是在高压，高含硫化氢的地层钻进时，不但需要配备单 闸板防喷器，而且还要配备双闸板防喷器，有的还要配备带有剪切功能的 防喷器；目前的防喷器，只要是配备合理，发现情况及时，在发生井喷时 一般都能关闭井口，控制井下的流体，这些现有防喷器的缺点是：由于防 喷器是大型的井控设备，在实施钻井工程的过程中，每天都在震动中运行， 还要承受各种温度，压力，所以其性能也在不断变化，为了安全钻井的要 求，按照规定，每台防喷器在使用一段时间后，都要进行性能检测，但是 由于其体积庞大，每一台的重量都有几吨，所以无法在现场对其实施性能 检测，都要将其从井口拆下，运回工厂，使用水压或者油压的方式，对其 承压能力进行检测，目前这样的检测不但要耗费大量的时间，运输和起重 设备，而且只能对防喷器壳体的承压能力进行简单的检测，对防喷器金属 本身的疲劳程度还是不能作出量化的检测评价，因此，在工厂测试以后的 防喷器，在今后的使用中还是存在潜在的危险；为了解决这个问题，技术 人员还有的在检测工厂采用人工的办法，在使用水压或者液压对防喷器壳 体实施加压检测时，在防喷器壳体的上端设置一个位移测试仪器，检测加 压时和加压前，防喷器壳体纵向的位移情况，然后将位移的数值与规定值 进行比较，大于规定的，视为不能继续使用；这样的检测方式可以在工厂 的环境下对防喷器壳体金属变形进行检测，但是，在现场却不能实施这种 检测，而且，通过在工厂这样检测合格的防喷器，由于不是实时检测，而 设备在不同的环境下，随时间的不同，设备的性能也是在不断变化的，所 以还是不能随着钻井工程的开展实时了解防喷器的情况，因此，还是存在 较大的安全性问题。

发明目的：本发明是针对现有技术存在的问题，采用在防喷器壳体上 设置检测传感器和实时数据采集的方式，设计一种由单片机与数据采集传 感器结合的防喷器安全信息数据采集装置。

本发明是这样实现的：本发明的数据采集包括位移、内部压力、内部 温度、外部温度、开启压力和关闭压力传感器，位移传感器设置在防喷器 壳体的上端和侧面，内部压力传感器和内部温度传感器、开启压力传感器 和关闭压力传感器设置在防喷器壳体的侧面，内部压力传感器和内部温度 传感器、开启压力传感器和关闭压力传感器与防喷器内孔相通，外部温度 传感器设置在防喷器壳体的外部；在防喷器壳体的侧面设置有一个机盒舱， 在机盒舱中设置数据处理部分的单片机、A/D转换器、调理电路、存储器、 传感器电源控制模块、无线发射器和控制接口；为了存储数据和不丢失数 据，数据存储部分是在单片机中连接两个存储器；控制部分设置在机盒的 外部，由控制接口与控制电脑连接；使用中，设置在防喷器壳体上端和侧 面的位移传感器的信号通过232接口连入单片机，位移信号在单片机中经 过处理后，一路将信号存入存储器，另一路通过控制接口将信号传输给控 制电脑，也可以通过设置的无线发射器将获得的数据发射给设置在外部的 无线信号接收器，并存入控制电脑；外部温度传感器，内部温度传感器获 得的信号分别用于检测使用环境外部的温度变化和检测防喷器在使用过程 中井内的温度变化，内部压力传感器信号用于检测防喷器在使用过程中井 内压力的变化，开启压力传感器和关闭压力传感器用于在对防喷器实施压 力实验时开启闸板或者关闭闸板时的压力；由外部温度传感器、内部温度 传感器、内部压力传感器、开启压力传感器和关闭压力传感器获得的信号 经过调理电路处理后传入单片机的A/D转换器模拟信号的输入端，然后转 换为数字信号进入单片机，再通过控制接口输入控制电脑和存储器；单片 机处于不同模式的工作状态时，各个传感器也处于开或者关的工作状态， 每一个传感器的开或者关的工作状态是由单片机通过传感器电源控制模块 实现的。