[发明专利]全电控井下安全阀智能化冗余控制系统

说明书

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及全电控井下安全阀智能化冗余控制系统。全电控井下安全阀控制组件，包括电机、电磁离合器、电磁制动器、相位开关、阀板开度传感器、温度传感器、压力传感器和电磁流量计；全电控井下安全阀智能化冗余控制系统，包括井上控制模块和井下控制模块，井下控制模块包括井下主控制模块和井下辅助控制模块。本发明的优势在于，全电控井下安全阀智能化冗余控制系统提高了全电控井下安全阀的反应速度，采用冗余控制模块，可以提高控制系统的可靠性和准确性；井下核心控制板模块采用“四选三”表决算法，传感器数据采集模块采用“三选二”表决算法，可以提升系统的稳定性与安全性。

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及全电控井下安全阀智能化冗余控制系统。

背景技术

井喷事故是威胁油气安全生产的重要因素。一旦发生井喷事故将造成巨大的经济、财产、人员和环境损失。而随着油气行业向深层发展，由井喷事故造成的安全隐患越来越大。因此，开发高效可靠的井控装备极为重要。

井下安全阀是一种重要的井下工具，被用于防止井喷和保证安全生产。而传统的井下安全阀以液控为主，目前市场上存在的液控安全阀存在泄露概率较大、关井速度慢的缺陷，在发生井喷事故时无法及时关井。

本单位申请的发明专利“一种全电驱动的井下安全阀”(申请号201910422782.0)与现有的液控安全阀相比，具有下深不受限、关井速度快的显著优势。但存在控制精度低、控制系统可靠性差、智能化程度低的缺点，亟待解决。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供全电控井下安全阀智能化冗余控制系统。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

全电控井下安全阀控制组件，包括电机、电磁离合器、电磁制动器、相位开关、阀板开度传感器、温度传感器、压力传感器和电磁流量计。

全电控井下安全阀智能化冗余控制系统，包括井上控制模块和井下控制模块，二者通过电力线连接。

井上控制模块，包括上位机显示模块、不间断电源、电力发送模块、故障诊断模块、井上核心控制板、数据采集模块和井上电力载波板卡。井上核心控制板通过电缆与上位机显示模块和井上电力载波板卡相连接；井上电力载波板卡通过电缆连接至电力发送模块前端和井上核心控制板；不间断电源通过电缆连接至电力发送模块；电力发送模块通过电缆连接至电力接收模块；数据采集模块通过电缆与不间断电源、电力发送模块、井上核心控制板、井上电力载波板卡和故障诊断模块相连接；故障诊断模块通过电缆连接至数据采集模块和上位机显示模块。

井下控制模块，包括井下主控制模块和井下辅助控制模块，其中井下主控制模块包括电力接收模块、井下电力载波模块、井下核心控制板模块、电机光耦开关、电磁离合器光耦开关、电磁制动器光耦开关、传感器数据采集模块、电机继电器、电磁离合器继电器和电磁制动器继电器。电力接收模块通过电缆与电力发送模块、井下电力载波模块、井下核心控制板模块、电机光耦开关、电磁离合器光耦开关和电磁制动器光耦开关相连接；井下电力载波模块，通过电缆与电力接收模块前端和井下核心控制板模块连接；井下核心控制板模块通过电缆与传感器数据采集模块、电机光耦开关、电磁离合器光耦开关和电磁制动器光耦开关相连；电机光耦开关通过电缆与井下核心控制板模块和电机继电器相连；电磁离合器光耦开关和电磁制动器光耦开关的连接方法和工作模式与电机光耦开关相同；电机继电器通过电缆与电机相连；电磁离合器继电器通过电缆与电磁离合器相连；电磁制动器继电器通过电缆与电磁制动器相连；传感器数据采集模块通过电缆与相位开关、阀板开度传感器、温度传感器、压力传感器、电磁流量计和井下核心控制板模块连接。

井下辅助控制模块，包括备用电力接收模块、备用井下电力载波模块、备用井下核心控制板模块、备用电机光耦开关、备用电磁离合器光耦开关、备用电磁制动器光耦开关、备用传感器数据采集模块、备用电机继电器、备用电磁离合器继电器和备用电磁制动器继电器。井下辅助控制模块各部分连接方式、工作模式和功能与井下主控制模块相同。