[發(fā)明專利]一種油井套管鉗扭矩監(jiān)測自動控制系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110265735.3
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102305038A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 楊建;劉德全;曹杰
• 申請（專利權）人: 天津弗蘭克科貿(mào)有限公司
• 主分類號: E21B19/16
• 分類號: E21B19/16
• 代理公司: 天津中環(huán)專利商標代理有限公司 12105
• 代理人: 莫琪

技術領域

????本發(fā)明涉及油田鉆井機械監(jiān)測設備，特別涉及油井套管鉗扭矩監(jiān)測自動控制系統(tǒng)。

背景技術

????在鉆井作業(yè)過程中下套管作業(yè)是一個非常重要的環(huán)節(jié)，它的作業(yè)質量好壞直接影響套管螺紋連接質量、采油產(chǎn)量及油井壽命等。??目前，國內(nèi)使用的套管比較混雜且因密封方式、密封脂、管徑規(guī)格、鋼級型號、臂厚不同，控制旋合扭矩值也不同，旋合扭矩值過大會漲裂絲扣、或產(chǎn)生過大應力；過小會造成螺紋連接強度不夠，導致密封不良等。??現(xiàn)有的油井套管鉗扭矩儀的結構通常為：1.指針式扭力表顯示依靠人工監(jiān)測、記錄旋合扭矩值的誤差大，由人工準確控制旋合扭矩，操作人員必須要有一定的經(jīng)驗和熟練過程才能勝任。2.單片機數(shù)顯結構只顯示和記錄扭力值和上扣圈數(shù)，由人工控制旋合扭矩，操作人員必須要有一定的經(jīng)驗和熟練過程才能勝任，自動化程度底。3.上下位機構成多路電源供電結構復雜體積大，扭力圈數(shù)曲線對應關系不直觀、故障率高。因此，提高監(jiān)測、記錄和控制下井套管螺紋旋合扭矩程的自動化水平是一項需要迫切解決的問題。而目前國內(nèi)尚未有一種能達到實時監(jiān)控、實時顯示對應雙曲線及微機管理為一體的油井套管鉗扭矩監(jiān)測自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)，也未見文獻有此方面技術文章的報道。

發(fā)明內(nèi)容

????本發(fā)明的目的就是為克服現(xiàn)有技術的不足，針對監(jiān)測、記錄、控制下井套管螺紋旋合扭矩這一項需要迫切解決的問題，提供一種油井套管鉗扭矩監(jiān)測自動控制系統(tǒng)的設計方案，使油井套管鉗扭矩監(jiān)測自動控制系統(tǒng)集現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集顯示、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、下套管作業(yè)管理于一身，使下套管作業(yè)過程成為專業(yè)化管理系統(tǒng)，使之規(guī)范化、標準化。

????本發(fā)明是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的：一種油井套管鉗扭矩監(jiān)測自動控制系統(tǒng)，包括油井套管鉗扭矩儀主機、傳感器和結構件，其特征在于，所述油井套管鉗扭矩儀主機由工控機和從機構成，工控機作為上位機，通過RS232通信接口或RS232/485轉換電路接口與作為下位機的從機通信連接；

????從機電路模塊由C8051單片機分別連接A/D轉換電路、光電耦合電路和繼電器構成；通過A/D轉換電路的輸入端連接壓力變送器，通過光電耦合電路連接光電編碼器，通過繼電器連接和控制泄流閥；

????在油井套管鉗的液壓油缸的扭力表接口上安裝三通，三通的另外兩個接口分別連接壓力變送器和扭力表；

????光電編碼器安裝在油井套管鉗上，光電編碼器中心軸通過軟軸與油井套管鉗的預留測試用的傳動齒輪軸的中心孔連接；

????由壓力變送器采集液壓油缸壓力，以4-20mA電流信號傳送給A/D轉換電路，4-20mA電流信號經(jīng)A/D轉換為數(shù)字信號并傳送給C8051單片機，經(jīng)單片機程序換算為扭力值；

???上位工控機軟件預先對扭力進行設定；當從機檢測到的扭力值達到上位機設定值時，上位機則發(fā)出指令，單片機根據(jù)指令控制繼電器動作，進而控制泄流閥工作；

????由光電編碼器采集油井套管鉗的傳動齒輪軸轉數(shù)，光電編碼器輸出脈沖信號經(jīng)光電耦合電路整形為連續(xù)方波信號傳輸給C8051單片機，C8051單片機記錄套管上扣圈數(shù)，此時扭力和圈數(shù)由上位機實時顯示相關曲線。

????本發(fā)明的有益效果：PC機與儀器一體化電源，攜帶方便，操作靈活；現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時采集和顯示、數(shù)據(jù)處理、報表打印于一體、自動存儲上扣參數(shù)；在同一坐標上同時顯示扭力、圈數(shù)的時間變化曲線，使施工工況更加直觀；使旋合扭矩值恰到好處；根據(jù)輸入工作參數(shù)自動顯示井型，提示套管下深位置；設計有手動、自動切換裝置提高系統(tǒng)可靠性并適應工人操作習慣；使用一體化箱式車為平臺解決現(xiàn)場安裝拆卸煩瑣搬運不便等問題；系統(tǒng)選用了較高的硬件配置，確保了系統(tǒng)檢測控制功能的實現(xiàn)，并為將來功能的拓展預留了空間。

附圖說明

?????圖1、油井套管鉗扭矩測試系統(tǒng)結構框圖；

????圖2、油井套管鉗扭矩儀電路結構圖；

????圖3、程序流程圖；

????圖4、光電編碼器連接裝置結構圖。

具體實施方式

????為了更清楚的理解本發(fā)明，結合附圖和實施例詳細描述本發(fā)明：

????如圖1-圖4所示，油井套管鉗扭矩儀主機由工控機和從機構成，工控機作為上位機，通過RS232通信接口（或RS232/485轉換電路接口）與作為下位機的從機通信連接；

????從機電路模塊由C8051單片機分別連接A/D轉換電路、光電耦合電路和繼電器構成；通過A/D轉換電路的輸入端連接壓力變送器，通過光電耦合電路連接光電編碼器3，通過繼電器連接和控制溢流閥；