[实用新型]油井套管钳扭矩监测自动控制系统

说明书

技术领域

    本实用新型涉及油田钻井机械监测设备，特别涉及油井套管钳扭矩监测自动控制系统。

背景技术

    在钻井作业过程中下套管作业是一个非常重要的环节，它的作业质量好坏直接影响套管螺纹连接质量、采油产量及油井寿命等。  目前，国内使用的套管比较混杂且因密封方式、密封脂、管径规格、钢级型号、臂厚不同，控制旋合扭矩值也不同，旋合扭矩值过大会涨裂丝扣、或产生过大应力；过小会造成螺纹连接强度不够，导致密封不良等。  现有的油井套管钳扭矩仪的结构通常为：1.指针式扭力表显示依靠人工监测、记录旋合扭矩值的误差大，由人工准确控制旋合扭矩，操作人员必须要有一定的经验和熟练过程才能胜任。2.单片机数显结构只显示和记录扭力值和上扣圈数，由人工控制旋合扭矩，操作人员必须要有一定的经验和熟练过程才能胜任，自动化程度底。3.上下位机构成多路电源供电结构复杂体积大，扭力圈数曲线对应关系不直观、故障率高。因此，提高监测、记录和控制下井套管螺纹旋合扭矩程的自动化水平是一项需要迫切解决的问题。而目前国内尚未有一种能达到实时监控、实时显示对应双曲线及微机管理为一体的油井套管钳扭矩监测自动控制系统出现，也未见文献有此方面技术文章的报道。

发明内容

    本实用新型的目的就是为克服现有技术的不足，针对监测、记录、控制下井套管螺纹旋合扭矩这一项需要迫切解决的问题，提供一种油井套管钳扭矩监测自动控制系统的设计方案，使油井套管钳扭矩监测自动控制系统集现场数据采集显示、数据处理、数据管理、下套管作业管理于一身，使下套管作业过程成为专业化管理系统，使之规范化、标准化。

    本实用新型是通过这样的技术方案实现的：油井套管钳扭矩监测自动控制系统，包括油井套管钳扭矩仪主机、传感器和结构件，其特征在于，所述油井套管钳扭矩仪主机由工控机和从机构成，工控机作为上位机，通过RS232通信接口（或RS232/485转换电路接口）与作为下位机的从机通信连接；

    从机电路模块由C8051单片机分别连接A/D转换电路、光电耦合电路和继电器构成；通过A/D转换电路的输入端连接压力变送器，通过光电耦合电路连接光电编码器，通过继电器连接和控制泄流阀；

    在油井套管钳的液压油缸的扭力表接口上安装三通，三通的另外两个接口分别连接压力变送器和扭力表；

    光电编码器安装在油井套管钳上，光电编码器中心轴通过软轴与油井套管钳的预留测试用的传动齿轮轴的中心孔连接；

    由压力变送器采集液压油缸压力，以4-20mA电流信号传送给A/D转换电路，4-20mA电流信号经A/D转换为数字信号并传送给C8051单片机，经单片机程序换算为扭力值；

上位工控机软件预先对扭力进行设定；当从机检测到的扭力值达到上位机设定值时，上位机则发出指令，单片机根据指令控制继电器动作，进而控制泄流阀工作；

    由光电编码器采集油井套管钳的传动齿轮轴转数，光电编码器输出脉冲信号经光电耦合电路整形为连续方波信号传输给单片机，单片机记录套管上扣圈数，此时扭力和圈数由上位机实时显示相关曲线。

    本实用新型的有益效果：PC机与仪器一体化电源，携带方便，操作灵活；现场数据实时采集和显示、数据处理、报表打印于一体、自动存储上扣参数；在同一坐标上同时显示扭力、圈数的时间变化曲线，使施工工况更加直观；使旋合扭矩值恰到好处；根据输入工作参数自动显示井型，提示套管下深位置；设计有手动、自动切换装置提高系统可靠性并适应工人操作习惯；使用一体化箱式车为平台解决现场安装拆卸烦琐搬运不便等问题；系统选用了较高的硬件配置，确保了系统检测控制功能的实现，并为将来功能的拓展预留了空间。

附图说明

     图1、油井套管钳扭矩测试系统结构框图；

    图2、油井套管钳扭矩仪电路结构图 

    图3、程序流程图；

    图4、光电编码器连接装置结构图。

具体实施方式

    为了更清楚的理解本实用新型，结合附图和实施例详细描述本实用新型：

    如图1-图4所示，油井套管钳扭矩仪主机由工控机和从机构成，工控机作为上位机，通过RS232通信接口（或RS232/485转换电路接口）与作为下位机的从机通信连接；