[發(fā)明專利]全電控井下安全閥智能化冗余控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110391878.2
• 申請(qǐng)日: 2021-04-13
• 公開（公告）號(hào): CN113359408B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡寶平;高春坦;盛朝洋;楊超;陳明新;楊子琪;楊駿;李敬昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): G05B9/03
• 分類號(hào): G05B9/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，具體地，涉及全電控井下安全閥智能化冗余控制系統(tǒng)。全電控井下安全閥控制組件，包括電機(jī)、電磁離合器、電磁制動(dòng)器、相位開關(guān)、閥板開度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和電磁流量計(jì)；全電控井下安全閥智能化冗余控制系統(tǒng)，包括井上控制模塊和井下控制模塊，井下控制模塊包括井下主控制模塊和井下輔助控制模塊。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，全電控井下安全閥智能化冗余控制系統(tǒng)提高了全電控井下安全閥的反應(yīng)速度，采用冗余控制模塊，可以提高控制系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性；井下核心控制板模塊采用“四選三”表決算法，傳感器數(shù)據(jù)采集模塊采用“三選二”表決算法，可以提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油工程領(lǐng)域，具體地，涉及全電控井下安全閥智能化冗余控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

井噴事故是威脅油氣安全生產(chǎn)的重要因素。一旦發(fā)生井噴事故將造成巨大的經(jīng)濟(jì)、財(cái)產(chǎn)、人員和環(huán)境損失。而隨著油氣行業(yè)向深層發(fā)展，由井噴事故造成的安全隱患越來越大。因此，開發(fā)高效可靠的井控裝備極為重要。

井下安全閥是一種重要的井下工具，被用于防止井噴和保證安全生產(chǎn)。而傳統(tǒng)的井下安全閥以液控為主，目前市場(chǎng)上存在的液控安全閥存在泄露概率較大、關(guān)井速度慢的缺陷，在發(fā)生井噴事故時(shí)無法及時(shí)關(guān)井。

本單位申請(qǐng)的發(fā)明專利“一種全電驅(qū)動(dòng)的井下安全閥”(申請(qǐng)?zhí)?01910422782.0)與現(xiàn)有的液控安全閥相比，具有下深不受限、關(guān)井速度快的顯著優(yōu)勢(shì)。但存在控制精度低、控制系統(tǒng)可靠性差、智能化程度低的缺點(diǎn)，亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供全電控井下安全閥智能化冗余控制系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

全電控井下安全閥控制組件，包括電機(jī)、電磁離合器、電磁制動(dòng)器、相位開關(guān)、閥板開度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器和電磁流量計(jì)。

全電控井下安全閥智能化冗余控制系統(tǒng)，包括井上控制模塊和井下控制模塊，二者通過電力線連接。

井上控制模塊，包括上位機(jī)顯示模塊、不間斷電源、電力發(fā)送模塊、故障診斷模塊、井上核心控制板、數(shù)據(jù)采集模塊和井上電力載波板卡。井上核心控制板通過電纜與上位機(jī)顯示模塊和井上電力載波板卡相連接；井上電力載波板卡通過電纜連接至電力發(fā)送模塊前端和井上核心控制板；不間斷電源通過電纜連接至電力發(fā)送模塊；電力發(fā)送模塊通過電纜連接至電力接收模塊；數(shù)據(jù)采集模塊通過電纜與不間斷電源、電力發(fā)送模塊、井上核心控制板、井上電力載波板卡和故障診斷模塊相連接；故障診斷模塊通過電纜連接至數(shù)據(jù)采集模塊和上位機(jī)顯示模塊。

井下控制模塊，包括井下主控制模塊和井下輔助控制模塊，其中井下主控制模塊包括電力接收模塊、井下電力載波模塊、井下核心控制板模塊、電機(jī)光耦開關(guān)、電磁離合器光耦開關(guān)、電磁制動(dòng)器光耦開關(guān)、傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、電機(jī)繼電器、電磁離合器繼電器和電磁制動(dòng)器繼電器。電力接收模塊通過電纜與電力發(fā)送模塊、井下電力載波模塊、井下核心控制板模塊、電機(jī)光耦開關(guān)、電磁離合器光耦開關(guān)和電磁制動(dòng)器光耦開關(guān)相連接；井下電力載波模塊，通過電纜與電力接收模塊前端和井下核心控制板模塊連接；井下核心控制板模塊通過電纜與傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、電機(jī)光耦開關(guān)、電磁離合器光耦開關(guān)和電磁制動(dòng)器光耦開關(guān)相連；電機(jī)光耦開關(guān)通過電纜與井下核心控制板模塊和電機(jī)繼電器相連；電磁離合器光耦開關(guān)和電磁制動(dòng)器光耦開關(guān)的連接方法和工作模式與電機(jī)光耦開關(guān)相同；電機(jī)繼電器通過電纜與電機(jī)相連；電磁離合器繼電器通過電纜與電磁離合器相連；電磁制動(dòng)器繼電器通過電纜與電磁制動(dòng)器相連；傳感器數(shù)據(jù)采集模塊通過電纜與相位開關(guān)、閥板開度傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、電磁流量計(jì)和井下核心控制板模塊連接。

井下輔助控制模塊，包括備用電力接收模塊、備用井下電力載波模塊、備用井下核心控制板模塊、備用電機(jī)光耦開關(guān)、備用電磁離合器光耦開關(guān)、備用電磁制動(dòng)器光耦開關(guān)、備用傳感器數(shù)據(jù)采集模塊、備用電機(jī)繼電器、備用電磁離合器繼電器和備用電磁制動(dòng)器繼電器。井下輔助控制模塊各部分連接方式、工作模式和功能與井下主控制模塊相同。