[发明专利]基于PLC控制的高压气井环空自动泄压补压系统及控制方法

权利要求书

1.基于PLC控制的高压气井环空自动泄压补压系统，其特征在于，包括防爆型压力传感器Ⅰ、常开防爆型手动截止阀Ⅰ、常闭防爆型手动截止阀Ⅰ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅰ、防爆型压力传感器Ⅱ、常开防爆型手动截止阀Ⅱ、常闭防爆型手动截止阀Ⅱ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅱ、防爆型压力传感器Ⅲ、常开防爆型手动截止阀Ⅲ、常闭防爆型手动截止阀Ⅲ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅲ、防爆型压力传感器Ⅳ、常开防爆型手动截止阀Ⅳ、常闭常开防爆型手动截止阀Ⅳ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅳ、常闭防爆型手动截止阀Ⅴ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅴ、单向阀、溢流阀、高压柱塞泵、常闭防爆型手动截止阀Ⅵ、70MPa防爆型电动截止阀、不锈钢过滤器、先导式减压阀、密封式储液罐、脱硫化氢罐、防喷燃烧头、防爆变频电机、PLC控制器、液位报警装置、A管路部分、B管路部分、C管路部分、D管路部分，所述的密封式储液罐的其一管路与脱硫化氢罐连接，脱硫化氢罐上安装有防喷燃烧头；

A管路部分、B管路部分、C管路部分、D管路部分并联，其一端与密封式储液罐的其二管路连接，其二管路上安装有先导式减压阀；

A管路部分包括防爆型压力传感器Ⅳ、常开防爆型手动截止阀Ⅳ、常闭防爆型手动截止阀Ⅳ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅳ，A管路部分另一端为A环空接口，A环空接口与防爆型压力传感器Ⅳ一端连接，防爆型压力传感器Ⅳ另一端与常开防爆型手动截止阀Ⅳ一端连接，常闭防爆型手动截止阀Ⅳ与70MPa防爆型电动截止阀Ⅳ并联并与常开防爆型手动截止阀Ⅳ另一端连接，B管路部分包括防爆型压力传感器Ⅲ、常开防爆型手动截止阀Ⅲ、常闭防爆型手动截止阀Ⅲ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅲ，B管路部分另一端为B环空接口，B环空接口与防爆型压力传感器Ⅲ一端连接，防爆型压力传感器Ⅲ另一端与常开防爆型手动截止阀Ⅲ一端连接，常闭防爆型手动截止阀Ⅲ与70MPa防爆型电动截止阀Ⅲ并联并与常开防爆型手动截止阀Ⅲ另一端连接，C管路部分包括防爆型压力传感器Ⅱ、常开防爆型手动截止阀Ⅱ、常闭防爆型手动截止阀Ⅱ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅱ，C管路部分另一端为C环空接口，C环空接口与防爆型压力传感器Ⅱ一端连接，防爆型压力传感器Ⅱ另一端与常开防爆型手动截止阀Ⅱ一端连接，常闭防爆型手动截止阀Ⅱ与70MPa防爆型电动截止阀Ⅱ并联并与常开防爆型手动截止阀Ⅱ另一端连接，D管路部分包括防爆型压力传感器Ⅰ、常开防爆型手动截止阀Ⅰ、常闭防爆型手动截止阀Ⅰ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅰ，D管路部分另一端为D环空接口，D环空接口与防爆型压力传感器Ⅰ一端连接，防爆型压力传感器Ⅰ另一端与常开防爆型手动截止阀Ⅰ一端连接，常闭防爆型手动截止阀Ⅰ与70MPa防爆型电动截止阀Ⅰ并联并与常开防爆型手动截止阀Ⅰ另一端连接，常闭防爆型手动截止阀Ⅴ与70MPa防爆型电动截止阀Ⅴ并联的另一端与单向阀一端连接，单向阀另一端与溢流阀一端连接，密封式储液罐的其三管路与不锈钢过滤器一端连接，常闭防爆型手动截止阀Ⅵ与70MPa防爆型电动截止阀Ⅵ并联且其一端与不锈钢过滤器另一端连接，常闭防爆型手动截止阀Ⅵ与70MPa防爆型电动截止阀Ⅵ并联且其另一端与高压柱塞泵一端连接，高压柱塞泵另一端与溢流阀另一端连接，高压柱塞泵还安装有防爆变频电机，防爆变频电机与PLC控制器相连。

2.根据权利要求1所述的基于PLC控制的高压气井环空自动泄压补压系统，其特征在于，密封式储液罐中安装有液位报警装置。

3.基于PLC控制的高压气井环空自动泄压补压控制方法，其特征在于，防爆型压力传感器Ⅰ实时监测D环空内的压力，并将测得的环空压力信号传递到PLC控制器，PLC控制器接收并处理常开防爆型压力传感器Ⅳ传来的压力信号，将测得的环空压力和预设的环空压力范围值相比较，当环空压力超过预设的最大值，PLC控制器向70MPa防爆型电动截止阀Ⅰ发出信号，70MPa防爆型电动截止阀Ⅰ接收到信号后，阀门开启，对D环空进行泄压，直到油气井内的环空压力降低到允许范围之内，70MPa防爆型电动截止阀Ⅰ关闭，D环空泄压停止，常开防爆型手动截止阀Ⅰ处于常开状态，当70MPa防爆型电动截止阀Ⅰ出现故障无法关闭时，手动关闭常开防爆型手动截止阀Ⅰ结束泄压过程，常闭防爆型手动截止阀Ⅰ处于常闭状态，当70MPa防爆型电动截止阀Ⅰ出现故障无法开启时，手动开启常闭防爆型手动截止阀Ⅰ手动对D环空进行泄压；

防爆型压力传感器Ⅱ实时监测C环空内的压力，并将测得的环空压力信号传递到PLC控制器，PLC控制器接收并处理防爆型压力传感器Ⅱ传来的压力信号，将测得的环空压力和预设的环空压力范围值相比较，当环空压力超过预设的最大值，PLC控制器向70MPa防爆型电动截止阀Ⅱ发出信号，70MPa防爆型电动截止阀Ⅱ接收到信号后，阀门开启，对C环空进行泄压，直到油气井内的环空压力降低到允许范围之内，阀门关闭，C环空泄压停止，常开防爆型手动截止阀Ⅱ处于常开状态，当70MPa防爆型电动截止阀Ⅱ出现故障无法关闭时，手动关闭常开防爆型手动截止阀Ⅱ结束泄压过程，常闭防爆型手动截止阀Ⅱ处于常闭状态，当70MPa防爆型电动截止阀Ⅱ出现故障无法开启时，手动开启常闭防爆型手动截止阀Ⅱ手动对C环空进行泄压；

防爆型压力传感器Ⅲ实时监测B环空内的压力，并将测得的环空压力信号传递到PLC控制器，PLC控制器接收并处理防爆型压力传感器Ⅲ传来的压力信号，将测得的环空压力和预设的环空压力范围值相比较，当环空压力超过预设的最大值，PLC控制器向70MPa防爆型电动截止阀Ⅲ发出信号，70MPa防爆型电动截止阀Ⅲ接收到信号后，阀门开启，对B环空进行泄压，直到油气井内的环空压力降低到允许范围之内，阀门关闭，B环空泄压停止，常开防爆型手动截止阀Ⅲ处于常开状态，当70MPa防爆型电动截止阀Ⅲ出现故障无法关闭时，手动关闭常开防爆型手动截止阀Ⅲ结束泄压过程，常闭防爆型手动截止阀Ⅲ处于常闭状态，当70MPa防爆型电动截止阀Ⅲ出现故障无法开启时，手动开启常闭防爆型手动截止阀Ⅲ手动对B环空进行泄压；

常开防爆型压力传感器Ⅳ实时监测A环空内的压力，并将测得的环空压力信号传递到PLC控制器，PLC控制器接收并处理常开防爆型压力传感器Ⅳ传来的压力信号，将测得的环空压力和预设的环空压力范围值相比较，当环空压力超过预设的最大值，PLC控制器向70MPa防爆型电动截止阀Ⅳ发出信号，70MPa防爆型电动截止阀Ⅳ接收到信号后，阀门开启，对A环空进行泄压，直到油气井内的环空压力降低到允许范围之内，阀门关闭，A环空泄压停止，防爆型手动截止阀Ⅳ处于常开状态，当70MPa防爆型电动截止阀Ⅳ出现故障无法关闭时，手动关闭防爆型手动截止阀Ⅳ结束泄压过程，常闭防爆型手动截止阀Ⅳ处于常闭状态，当70MPa防爆型电动截止阀Ⅳ出现故障无法开启时，手动开启常闭防爆型手动截止阀Ⅳ手动对A环空进行泄压；

A、B、C、D四个环空泄压产生气液混合流体经过先导式减压阀降压后进入密封式储液罐内，密封式储液罐将气体从流体中分离，通过上端的管道进入脱硫化氢罐内，环空液直接储存在密封式储液罐内，脱硫化氢罐能去除泄压气体中的有毒气体硫化氢，减轻对环境的危害，剩余气体通过管道进入防喷燃烧头以燃烧的方式去除，密封式储液罐中安装有液位报警装置，其作用是时刻监测密封式储液罐内的液面高度，当液面高度低于最低限定高度，就会生成报警信号并传递给PLC控制器，限制防爆变频电机的启动，保证设备能稳定安全的运作；

常开防爆型压力传感器Ⅳ实时监测A环空内的压力，并将测得的环空压力信号传递到PLC控制器，PLC控制器接收并处理常开防爆型压力传感器Ⅳ传来的压力信号，将测得的环空压力和预设的环空压力范围值相比较，当环空压力信号值小于预设的最小允许压力值，PLC控制器向70MPa防爆型电动截止阀Ⅴ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅳ与防爆变频电机发出信号，70MPa防爆型电动截止阀Ⅴ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅵ接收到信号后，阀门开启，防爆变频电机接收到信号后，电机启动，防爆变频电机驱动高压柱塞泵开始补压，将密封式储液罐中的环空液输送至A环空中，实时接收常开防爆型压力传感器Ⅳ的压力数据，与预设的允许范围实时比较，当常开防爆型压力传感器Ⅳ的压力信号值大于等于预设的允许范围的最大值时，PLC控制器给70MPa防爆型电动截止阀Ⅴ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅳ与防爆变频电机发出信号，70MPa防爆型电动截止阀、70MPa防爆型电动截止阀Ⅵ及防爆变频电机关闭，A环空补压结束，常闭防爆型手动截止阀Ⅴ与常闭防爆型手动截止阀Ⅵ处于常闭状态，当70MPa防爆型电动截止阀Ⅴ、70MPa防爆型电动截止阀Ⅳ出现故障无法开启时，手动开启常闭防爆型手动截止阀Ⅴ与常闭防爆型手动截止阀Ⅵ，对A环空进行补压操作。