[发明专利]不压井修井机油管夹持机构自动控制装置

说明书

技术领域：

本发明新型涉及油气田不压井修井作业设备的油管夹持机构自动控制装置。 

背景技术：

所谓不压井作业就是油井不用泥浆压井，水井不放喷，而是在井口自封防喷器的控制下强行起下油(水)管柱作业的一种先进作业工艺。不压井修井机主要由底盘、发动机、变速箱、液压系统、气压系统、油管夹持机构等部件组成。其中，油管夹持机构主要由上卡瓦、上防喷器、下卡瓦、下防喷器、平衡截流阀、放喷截流阀、全封防喷器、半封防喷器8个装置组成，通过以上装置的顺序动作实现油管提升和下压过程中油管的夹持，这8个装置的动作是通过6个液压油缸和2个液压阀件一一对应驱动，通过位于二层台上的8个液压操作手柄逐一控制上述的液压油缸和液压阀件。不压井作业主要是油管上提和下压工况，油管上提工况由三个步骤组成：第一步、第二步、第三步，下压工况也是由三个步骤组成：第一步、第二步、第三步。实现上提(或下压)多根油管就要反复执行上提(或者下压)油管工况的三个步骤，每一步骤都需油管夹持机构多个装置的顺序动作。在上提(或下压)多根油管过程中仅采用液压手动控制方式存在以下缺陷：每一步的实现需要多个液压操作手柄有顺序的操作，因此实现每次不压井修井作业需要每个液压操作手柄反复有顺序的多次操作，易造成误操作；位于二层司钻台上的操作手柄与位于车台上的执行阀件连接的液气管线数量达二十余根，管线布置困难，维护性差；无系统安全保障，对于一些故障安全隐患，操作人员无法预测和判断。基于以上缺陷，需开发出一种能够实现油管夹持的自动控制装置。 

发明内容：

本发明目的是针对不压井修井作业工况，提供一种油管夹持机构自动控制装置，实现油管提升和下压过程中油管的有序夹持。 

为实现上述目的，本发明包括以装载自制软件的控制器为核心的控制装置、以及多个电磁阀，与电磁阀数量相同的油压传感器，与电磁阀数量相同的 液压油缸、阀件，以及液晶显示屏。其特征在于：由DI输入模块、CPU运算处理器、DO输出模块、功率放大器依次相连以及A/D输入模块和CPU相连所构成数据处理装置；由与CPU相连的液晶屏和声光报警器构成数据显示和报警装置；由八个电磁阀，六个液压油缸和二个液压阀件，夹持机构构成执行装置；由八个安装在液压油缸或者液压阀件的液压进油管路上的油压传感器构成检测装置。在DI输入模块的输入端，分别连接“上提/下压”、“下一步”、“紧急停车”操作开关，操作开关位于二层台的操作台上。在功率放大器的输出端，分别连接八个电磁阀，所有电磁阀位于车台尾端的液气阀件箱内，其中1#电磁阀与通过凸轮机构固定于上卡瓦上的液控油缸通过液压油路相连，2#电磁阀与通过凸轮机构固定于上防碰器上的液控油缸通过液压油路相连，3#电磁阀与通过凸轮机构固定于下卡瓦上的液控油缸通过液压油路相连，4#电磁阀与通过凸轮机构固定于下防碰器上的液控油缸通过液压油路相连，5#电磁阀与通过凸轮机构固定于半封防碰器上的液控油缸通过液压油路相连，6#电磁阀与通过凸轮机构固定于全封防碰器上的液控油缸通过液压油路相连，7#电磁阀与平衡截流阀通过液路相连，8#电磁阀与放喷截流阀通过液路相连；在A/D模块的输入端还连接八个油压传感器，上述传感器逐一连接于上述的各液压油缸或者液压阀件的液压进油管路上。液晶屏置于井架的二层台上与置于车台上控制装置采用网络通讯方式相联。 

在上提油管工况时，一切工作准备就绪后按动“下一步”开关，进入第一步工序，相应的开关量信号通过DI输入模块中相应的通道，进入CPU运算处理器；同时各油压传感器检测的油压信号通过A/D输入模块中相应的通道，进入CPU运算处理器；CPU运算处理器根据所写入的工况逻辑关系对输入信号进行综合处理，逐一有序的输出开关量信号，通过DO输出模块中的相应通道，进入功率放大器获得放大，使各电磁阀得电状态得到改变，进而使与各电磁阀所对应的液控油缸以及阀件开启或者关闭动作。第一步工序完成后，再执行第二步后执行第三步，第二步和第三步的执行过程与上述过程相似，通过以上执行过程实现了上提油管工况下油管夹持机构的自动控制。 

下压油管工况与上提油管工况的执行过程相似。 

当出现紧急事故时，按下紧急停车开关，相应的开关量信号通过DI输入模块中相应的通道，进入CPU运算处理器，CPU同时输出八路开关量信号， 通过DO输出模块中的通道，同时使八个电磁阀得电，全封油缸打开，其余的油缸和节流阀都关闭，使夹持机构处于夹紧油管的状态，设备停止工作。 

另外，液晶屏上实时显示各管路液压油压力值以及工况操作状态以及故障信息等，并通过操作台上的声光报警器进行声光报警。