[发明专利]水下全电采油树智能化容错式控制系统

说明书

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种水下全电采油树智能化容错式控制系统。

背景技术

水下采油树是水下生产系统最重要的设备之一，在控制油井生产、调节出油产量等方面起着至关重要的作用，其性能好坏直接决定整个水下生产系统运行的状态和油气井的开采成本。按照控制方式，水下采油树先后经历了直接液压控制采油树、先导液压控制采油树、顺序液压控制采油树、直接电液控制采油树、电液复合控制采油树，以及最为前沿的水下全电采油树。例如，西南石油大学庞明越等人发明的《一种水下采油树智能化控制系统及其控制方法》(申请公布号：CN106010102A)描述的就是一种电液复合控制采油树的控制系统。与传统的水下液压型采油树相比，水下全电采油树具有以下优点：结构紧凑、重量轻；没有液压系统、可靠性高；脐带缆内不包含液压管线，节省生产和安装费用；可实现实时和超远距离控制；控制系统更容易维护和更新。

水下全电采油树的控制系统由大量的电子设备构成，这些电子设备的可靠性直接影响了水下全电采油树的工作性能；极端海况下，动力电缆或通讯光纤可能断裂，造成平台上控制设备和水下控制设备无法通讯，从而失去对水下采油树的监控。因此，开发一套高可靠、智能化、容错式水下全电采油树控制系统显得尤为必要。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明提供一种水下全电采油树智能化容错式控制系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

水下全电采油树智能化容错式控制系统，包括：中央控制单元和水下动力与控制模块；中央控制单元，包括：监控计算机、动力发送模块和平台通讯模块。水下动力与控制模块，包括：动力接收模块、水下通讯模块、核心处理器子系统、多轴运动控制器子系统、数据采集与处理器子系统和电动机驱动器组。核心处理器子系统，包括：第一核心处理器、第二核心处理器、第三核心处理器和第四核心处理器；多轴运动控制器子系统，包括：主多轴运动控制器和备用多轴运动控制器；数据采集与处理器子系统，包括：第一数据采集与处理器、第二数据采集与处理器和第三数据采集与处理器；电动机驱动器组由五台永磁同步电动机驱动器组成；平台操作人员在监控计算机上发出控制命令后，核心处理器子系统对上述控制命令，以及数据采集与处理器子系统反馈的传感器信息，进行综合处理，通过多轴运动控制器子系统控制水下全电采油树上的永磁同步电动机，实现阀门的打开和关闭。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

1、核心处理器子系统包括四台核心处理器，实行“四选二”表决控制方法，数据采集与处理器子系统包括三台数据采集与处理器，实行“三选一”表决算法，多轴运动控制器子系统包括两台多轴运动控制器，实行“温备份”控制方法，极大提高了水下全电采油树控制系统的可靠性。

2、核心处理器子系统位于水下动力与控制模块内，而不是中央控制站内，当发生紧急情况，中央控制站和水下动力与控制模块失去联系、无法通讯时，核心处理器子系统可以按照预先编写的程序关闭水下全电采油树的阀门，确保油气生产安全。

附图说明

图1是水下全电采油树示意图；

图2是水下全电采油树智能化容错式控制系统示意图

图中，1、化学药剂注入阀，2、生产主阀，3、生产翼阀，4、转换阀，5、环空主阀，6、阀门，7、滚珠丝杠与阀杆机构，8、复位弹簧，9、永磁同步电动机，10、中央控制站，11、水下动力与控制模块，12、监控计算机，13、动力发送模块，14、平台通讯模块，15、动力接收模块，16、水下通讯模块，17、核心处理器子系统，18、多轴运动控制器子系统，19、数据采集与处理器子系统，20、电动机驱动器组，21、第一核心处理器，22、第二核心处理器，23、第三核心处理器，24、第四核心处理器，25、主多轴运动控制器，26、备用多轴运动控制器，27、第一数据采集与处理器，28、第二数据采集与处理器，29、第三数据采集与处理器。

具体实施方案