CN101113673A - 防喷器安全信息数据采集装置 - Google Patents

Abstract

一种防喷器安全信息数据采集装置，用于石油天然气井控防喷器运行数据采集，属于井控设备安全运行检测设备的制造技术领域，本发明采用在防喷器壳体上设置检测传感器和实时数据采集的方式，提供了一种由单片机与数据采集传感器结合的防喷器安全信息数据采集装置，解决了现有技术需要将防喷器从现场运回工厂对壳体的承压能力进行简单检测的方式，设置的数据采集、数据处理、数据存储和控制部分，可以对防喷器壳体在运行时的各种状况进行实时检测，本发明的数据处理模板设置在一个机盒中，由控制接口与电脑连接，也可以采用无线数据传输，本发明设置的位移传感器和其他传感器可以做到细微检测，为设备的安全运行提供了可靠的保障。

Description

防喷器安全信息数据采集装置

技术领域：

一种防喷器安全信息数据采集装置，用于石油天然气井控装备的井口防喷器在运行过程中的数据采集，属于石油天然气钻井井控设备安全运行实时检测设备的设计制造技术领域。

背景技术：

在现有技术中，在实施石油天然气钻井工程施工过程中，在每一口井的井口都要安装防喷器，目的是当井筒中的液柱不能成功压井时，关闭设置的防喷器，阻止地下的油气流喷出地面对人员、设备和环境造成伤害；目前在每一口实施钻进的井口上使用的防喷器根据地下压力系数的不同，有的配备单闸板防喷器，有的配备双闸板防喷器，在一些地下压力系数高，特别是在高压，高含硫化氢的地层钻进时，不但需要配备单闸板防喷器，而且还要配备双闸板防喷器，有的还要配备带有剪切功能的防喷器；目前的防喷器，只要是配备合理，发现情况及时，在发生井喷时一般都能关闭井口，控制井下的流体，这些现有防喷器的缺点是：由于防喷器是大型的井控设备，在实施钻井工程的过程中，每天都在震动中运行，还要承受各种温度，压力，所以其性能也在不断变化，为了安全钻井的要求，按照规定，每台防喷器在使用一段时间后，都要进行性能检测，但是由于其体积庞大，每一台的重量都有几吨，所以无法在现场对其实施性能检测，都要将其从井口拆下，运回工厂，使用水压或者油压的方式，对其承压能力进行检测，目前这样的检测不但要耗费大量的时间，运输和起重设备，而且只能对防喷器壳体的承压能力进行简单的检测，对防喷器金属本身的疲劳程度还是不能作出量化的检测评价，因此，在工厂测试以后的防喷器，在今后的使用中还是存在潜在的危险；为了解决这个问题，技术人员还有的在检测工厂采用人工的办法，在使用水压或者液压对防喷器壳体实施加压检测时，在防喷器壳体的上端设置一个位移测试仪器，检测加压时和加压前，防喷器壳体纵向的位移情况，然后将位移的数值与规定值进行比较，大于规定的，视为不能继续使用；这样的检测方式可以在工厂的环境下对防喷器壳体金属变形进行检测，但是，在现场却不能实施这种检测，而且，通过在工厂这样检测合格的防喷器，由于不是实时检测，而设备在不同的环境下，随时间的不同，设备的性能也是在不断变化的，所以还是不能随着钻井工程的开展实时了解防喷器的情况，因此，还是存在较大的安全性问题。

发明目的：本发明是针对现有技术存在的问题，采用在防喷器壳体上设置检测传感器和实时数据采集的方式，设计一种由单片机与数据采集传感器结合的防喷器安全信息数据采集装置。

本发明是这样实现的：本发明的数据采集包括位移、内部压力、内部温度、外部温度、开启压力和关闭压力传感器，位移传感器设置在防喷器壳体的上端和侧面，内部压力传感器和内部温度传感器、开启压力传感器和关闭压力传感器设置在防喷器壳体的侧面，内部压力传感器和内部温度传感器、开启压力传感器和关闭压力传感器与防喷器内孔相通，外部温度传感器设置在防喷器壳体的外部；在防喷器壳体的侧面设置有一个机盒舱，在机盒舱中设置数据处理部分的单片机、A/D转换器、调理电路、存储器、传感器电源控制模块、无线发射器和控制接口；为了存储数据和不丢失数据，数据存储部分是在单片机中连接两个存储器；控制部分设置在机盒的外部，由控制接口与控制电脑连接；使用中，设置在防喷器壳体上端和侧面的位移传感器的信号通过232接口连入单片机，位移信号在单片机中经过处理后，一路将信号存入存储器，另一路通过控制接口将信号传输给控制电脑，也可以通过设置的无线发射器将获得的数据发射给设置在外部的无线信号接收器，并存入控制电脑；外部温度传感器，内部温度传感器获得的信号分别用于检测使用环境外部的温度变化和检测防喷器在使用过程中井内的温度变化，内部压力传感器信号用于检测防喷器在使用过程中井内压力的变化，开启压力传感器和关闭压力传感器用于在对防喷器实施压力实验时开启闸板或者关闭闸板时的压力；由外部温度传感器、内部温度传感器、内部压力传感器、开启压力传感器和关闭压力传感器获得的信号经过调理电路处理后传入单片机的A/D转换器模拟信号的输入端，然后转换为数字信号进入单片机，再通过控制接口输入控制电脑和存储器；单片机处于不同模式的工作状态时，各个传感器也处于开或者关的工作状态，每一个传感器的开或者关的工作状态是由单片机通过传感器电源控制模块实现的。

本发明的有益效果和优点是：设置在防喷器壳体上端和侧面的位移传感器是固定在设备金属材料表面的，可以实时了解设备在运行过程中金属材料的变形情况，两个存储器实时将各个传感器获得的信号进行存储和备份，可以做到原始数据的不丢失，便于以后信息的查找，设置的其他传感器可以实时了解设备运行时的压力和温度情况，可以对设备的使用环境进行有效的判断分析，及时掌握设备工作性能，从总的方面来讲，本发明给防喷器的安全运行设置了一套随时检测装置，节省了检测设备必须运回工厂的时间和运费，同时，由于其电子化的形式，可以做到细微的检测，为设备的安全运行提供了可靠的保障。

附图说明：

图1是本发明各部分的连接示意图。

图2是本发明在设备上的安装部位示意图。

具体实施方式：

下面结合附图给出本发明的实施例，本发明由数据采集、数据处理、数据存储和控制几个部分构成，数据采集部分包括位移传感器1和5、内部压力传感器11、内部温度传感器10、外部温度传感器7、开启压力传感器8、关闭压力传感器9，位移传感器1和5设置在防喷器壳体19的上端和侧面，内部压力传感器11和内部温度传感器10、开启压力传感器8和关闭压力传感器9设置在防喷器壳体19的侧面，内部压力传感器11和内部温度传感器10、开启压力传感器8和关闭压力传感器9与防喷器内孔是相通的，外部温度传感器7设置在防喷器壳体19的外部，用于检测防喷器使用环境的温度，分析大温差的变化对防喷器上其他传感器数据采集的影响；在防喷器壳体19的侧面设置有一个机盒舱17，在机盒舱17中设置有数据处理部分15的单片机2，单片机2是设置在机盒18中的，在单片机上设置有A/D转换器13、调理电路6、存储器3和4、传感器电源控制模块12和控制接口14，单片机2上的A/D转换器13、调理电路6、存储器3和4、传感器电源控制模块12和控制接口14是设置在一个模板上的，在单片机2的模版上还设置有无线发射器16，可以实现与控制电脑的无线连接；为了存储数据和不丢失数据，数据存储部分是在单片机2中连接两个存储器3和4；控制部分设置在机盒的外部，由控制接口14与控制电脑连接；实际使用中，设置在防喷器壳体19上端和侧面的位移传感器1和5的信号通过232接口连入单片机2，位移信号在单片机2中经过处理后，一路将信号存入存储器3和4，另一路可以通过控制接口14将信号传输给控制电脑，也可以通过设置的无线发射器16将获得的数据发射给设置在外部的无线信号接收器，并传入控制电脑；外部温度传感器7获得的信号用于检测使用环境外部的温度变化，内部温度传感器10的信号用于检测防喷器在使用过程中井内的温度变化，内部压力传感器11信号用于检测防喷器在使用过程中井内压力的变化，开启压力传感器8用于在对防喷器实施压力实验时开启闸板时的压力，关闭压力传感器9用于在防喷器实施压力实验时关闭闸板时的压力；由外部温度传感器7、内部温度传感器10、内部压力传感器11、开启压力传感器8和关闭压力传感器9获得的信号经过调理电路6进行处理以后再传入单片机的A/D转换器13模拟信号的输入端，然后经过信号转换为数字信号进入单片机2，再通过控制接口14输入控制电脑和输入存储器3和4；单片机2处于不同模式的工作状态时，每一个传感器也处于不同的开或者关的工作状态，每一个传感器的开或者关的工作状态是由单片机2通过传感器电源控制模块12实现的；再实际使用中，当防喷器壳体19的金属材料老化，位移变化较大时，设置在防喷器壳体19上端和侧面的位移传感器1和5将及时获得信号，当位移变形超过规定数字时，单片机会发出报警信号，通过外部的控制电脑可以立即获得该信息，因此可以马上实施停钻更换井口防喷器的工作，避免因为防喷器的失效而带来的更大损失；在钻井过程中，还可以通过内部压力传感器11和内部温度传感器10及时获得井内的压力和温度的变化情况，当发生超过规定压力和温度时，控制电脑也会报警，因此，现场工作人员可以采取相关措施，及时解决压井或者其他的问题；设置的开启压力传感器8和关闭压力传感器9可以在新的防喷器出厂时或者在对防喷器进行维修时对闸板的开或者的压力进行试压，和对防喷器闸板的密封性能进行检测。

Claims (3)

1.一种防喷器安全信息数据采集装置，包括数据采集、数据处理、数据存储和控制部分，其特征在于：

a、所述数据采集部分的位移传感器设置在防喷器壳体的上端和侧面，内部压力传感器和内部温度传感器、开启压力传感器和关闭压力传感器设置在防喷器壳体的侧面，外部温度传感器设置在防喷器壳体的外部；

b、在防喷器壳体的侧面设置有一个机盒舱，在机盒舱中设置有一个机盒，机盒中有单片机，在单片机上设置有A/D转换器、调理电路、存储器、传感器电源控制模块和控制接口，由控制接口与电脑连接，单片机上还设置有无线发射器。

2.根据权利要求1所述的防喷器安全信息数据采集装置，其特征在于：所述内部压力传感器和内部温度传感器、开启压力传感器和关闭压力传感器与防喷器内孔是相通的。

3.根据权利要求1所述的防喷器安全信息数据采集装置，其特征在于：所述单片机上的A/D转换器、调理电路、存储器、传感器电源控制模块、无线发射器和控制接口是设置在一个模板上的。

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