[發(fā)明專利]數(shù)字式無線修井指重防碰儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910060724.4
• 申請日: 2009-02-12
• 公開（公告）號: CN101487381A
• 公開（公告）日: 2009-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳孝喜;方長庚;袁敦朋;符滄海
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢市歐賽石油技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號: E21B19/00
• 分類號: E21B19/00;E21B44/00
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 唐正玉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種新型的修井檢測及控制儀表，具體涉及修井機(jī)或通井機(jī)的大鉤載荷指示儀表和天車防碰控制儀，也就是數(shù)字式無線修井指重防碰儀。

背景技術(shù)

隨著我國對油田的深度開發(fā)以及開發(fā)技術(shù)日益發(fā)展，深井、斜井增多，油田井下作業(yè)隨之復(fù)雜，各大油田陸續(xù)進(jìn)入了中后期開發(fā)階段，修井作業(yè)次數(shù)逐年增加。為保證油井的正常生產(chǎn)，修井作業(yè)成為采油生產(chǎn)的主要工作。在現(xiàn)有技術(shù)中，目前國內(nèi)外油田修井作業(yè)使用的指重表，普遍存在以下問題：

1、一次表多采用機(jī)械式拉力傳感器或液壓傳感器，標(biāo)稱精度只能達(dá)到1.5％～2％，并特別容易受氣溫等因素的影響，導(dǎo)致實際精度比標(biāo)稱精度還要低。由于靈敏度、精度都比較低，不能進(jìn)行精確測量，在進(jìn)行井下較輕落物打撈時，難以判斷打撈情況，返工現(xiàn)象時有發(fā)生，增加了工作人員的勞動強(qiáng)度和施工成本。

2、二次表采用機(jī)械儀表或電子數(shù)碼顯示方式，機(jī)械儀表采用的彈簧管式壓力表，進(jìn)一步降低了儀器的總體精度；電子液晶數(shù)碼顯示方式雖然不會再次降低儀器的精度，但這種顯示方式與操作者的觀察習(xí)慣大相徑庭，很難被操作工人接受。

3、一次表和二次表之間采用電纜連接方式，由于修井作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境惡劣，經(jīng)常出現(xiàn)電纜進(jìn)水、斷裂導(dǎo)致儀器無法正常工作的情況。

4、修井指重表和天車防碰裝置是由兩個廠家生產(chǎn)的、完全獨(dú)立的兩套系統(tǒng)，增加了購置成本和維修成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及缺點(diǎn)，提供一種數(shù)字式無線修井指重防碰儀，將修井機(jī)或通井機(jī)的大鉤載荷指示和天車防碰控制兩個主要功能集成在一個系統(tǒng)，并實現(xiàn)儀表數(shù)字化。

基于以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一次表用載荷傳感器取代原有的機(jī)械式拉力傳感器或液壓傳感器；二次表由工控機(jī)及配套系統(tǒng)構(gòu)成，通過無線方式實時獲取一次表載荷數(shù)據(jù)及電池組電壓，通過電纜外接壓力變送器、脈沖傳感器，分別檢測計算出當(dāng)前氣動剎車系統(tǒng)的氣壓和游動滑車高度，并在液晶顯示器(LCD)上以模擬表盤和數(shù)值方式同時顯示這些工程參量。在游動滑車高度超限時，立即控制滾筒剎車并發(fā)聲警示。

本發(fā)明包括：一次表、二次表、壓力變送器、脈沖傳感器、電磁換向閥、告警揚(yáng)聲器，一次表與二次表之間通過無線數(shù)傳模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，壓力變送器、脈沖傳感器、電磁換向閥、告警揚(yáng)聲器分別與二次表電纜連接，二次表采集壓力變送器和脈沖傳感器的輸入信號，控制驅(qū)動電磁換向閥和告警揚(yáng)聲器。

所述的一次表主要包括載荷傳感器、傳感器驅(qū)動信號源、參考電壓源、測量放大電路、高能電池組及其電壓監(jiān)測電路、無線數(shù)傳模塊和低功耗微控制器(MCU)；低功耗微控制器分別與傳感器驅(qū)動信號源、參考電壓源、測量放大電路、高能電池組電壓監(jiān)測電路、無線數(shù)傳模塊相連，載荷傳感器分別與傳感器驅(qū)動信號源和測量放大電路相連，參考電壓源分別與傳感器驅(qū)動信號源和測量放大電路相連，電源由高能電池組提供。低功耗微控制器是一次表監(jiān)測處理核心，主要完成傳感器信號源和參考電壓源驅(qū)動、A/D轉(zhuǎn)換、無線通信控制，一次表實時采集載荷傳感器的拉力感應(yīng)值和電池組的電壓值，處理后經(jīng)無線數(shù)傳模塊傳送至修井機(jī)或通井機(jī)駕駛室內(nèi)的二次表。

所述的二次表主要包括工控主機(jī)、無線數(shù)傳模塊、鍵盤、信號采集驅(qū)動板、存儲卡、顯示驅(qū)動板、DC/DC電源板、液晶顯示器、輸入輸出接口；二次表以工控主機(jī)為核心，分別連接無線數(shù)傳模塊、鍵盤、信號采集驅(qū)動板、存儲卡、顯示驅(qū)動板、DC/DC電源板，并通過顯示驅(qū)動板連接驅(qū)動液晶顯示器，輸入輸出接口分別與信號采集驅(qū)動板和DC/DC電源板相連。工控主機(jī)通過無線通信獲得一次表數(shù)據(jù)包后，主機(jī)上的用戶軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理計算，并實時地在液晶顯示器上以模擬表盤方式和數(shù)值方式同時顯示拉力值、一次表供電電池組的電量。鍵盤用于參數(shù)設(shè)定和數(shù)據(jù)回放。所述的二次表采用大屏幕液晶顯示器作為顯示部件，以圖文并有方式顯示工程參量。

此外，二次表還通過信號采集驅(qū)動板外接脈沖傳感器感應(yīng)修井機(jī)或通井機(jī)滾筒軸轉(zhuǎn)動方向和圈數(shù)，進(jìn)而計算出游動滑車高度；通過外接壓力變送器測量氣動剎車系統(tǒng)氣壓。除在液晶顯示器實時顯示采集量外，二次表還將當(dāng)前游動滑車高度值與預(yù)先設(shè)定的游動滑車高度上下限值比較，如超出，則立即驅(qū)動外接的電磁換向閥控制剎車，同時通過告警揚(yáng)聲器警示。

二次表可通過鍵盤設(shè)定繩數(shù)，以滿足不同類型的修井機(jī)或通井機(jī)，游動滑車高度顯示表盤刻度和報警值隨繩數(shù)自動改變。

二次表的大容量存儲空間隨時保存所有采集數(shù)據(jù)，并可實現(xiàn)歷史數(shù)據(jù)以表格和曲線方式回放。為施工作業(yè)提供充足的分析判斷依據(jù)。