CN108729907A - 一种智能联合接箍报警装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型智能联合接箍报警装置，包括移动卡瓦、油管位置预测总成、第一横梁、第二横梁、举升油缸位移检测总成、单闸板防喷器、接箍探测总成、第三横梁、三闸板防喷器、第四横梁，油管位置预测总成可探测接箍的位置，从而推算下一段接箍的位置；举升油缸位移检测总成可测量油管在举升油缸带动下向上移动的距离；油管位置预测总成、举升油缸位移检测总成、接箍探测总成产生的电信号都传输到控制器进行处理，处理后的信号传递给单闸板防喷器。本发明智能化程度较高，接箍报警准确率高，通过改变相应参数，可实现各种尺寸油管接箍的探测，提高了带压作业的工作效率。
Description
技术领域
本发明属于高压油气井带压作业装置领域，具体涉及用于油气井井下作业的一种智能联合接箍报警装置及其使用方法。
背景技术
在油气田使用带压作业设备进行修井带压作业起下管柱的过程中，需要确定管柱接箍在带压作业设备中的准确位置。之后通过协调两单闸板半封防喷器的开合，以便管柱接箍安全通过，避免接箍磨损防喷器内部胶芯，同时达到安全操作的目的。目前，管柱接箍的探测方法主要有三种：第一种是利用接箍直径比管柱直径大的原理，当接箍通过时，引起接箍探测装置中与管柱接触部件的位移，从而产生位移信号，操作人员再根据信号操作两单闸板半封防喷器的开合，使接箍安全通过；第二种是利用电磁感应的原理，由于接箍和管柱都为金属材质，且体积不同，当接箍通过时，就会引起探测装置内探测线圈感应电动势的变化，从而产生接箍报警信号；最后一种则是凭借操作工人的经验来判断接箍在带压作业设备中的相对位置，即通过管柱的长度来估算接箍的位置，由于前两种接箍探测装置存在着较高的误报警率，在很多小中型油气田中仍然使用最后一种方式来进行接箍位置的判断，极大地影响了工人生产作业的效率。
随着油气田开发的不断深入，油井维修作业愈加频繁，所以接箍报警装置准确、高效的探测接箍位置显得尤为重要。利用上述前两种方法确定管柱接箍位置，属于较先进智能的方法。但由于井内高温高压的复杂环境，以及管柱结垢、变形、倾斜、振动等原因，再加上对产生的信号没有进行后续处理辨析，就较容易产生误报或者漏报的情况，导致接箍强行通过防喷器，磨损防喷器内部胶芯，损坏设备及磨损接箍，带来安全隐患。而最后一种探测方法则给操作工人增添了很多工作强度，同时也不够准确可靠，效率低下。
发明内容
针对现有技术所存在的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种智能联合接箍报警装置及其使用方法，它可以排除油垢、变形、管柱倾斜等因素带来的误报警，采用多种接箍报警方式进行联合报警，实现准确高效报警，从而实现带压作业装置各防喷器的顺序控制，减少胶芯磨损，降低作业成本。为实现上述目的，本发明专利所采用的技术方案如下：
一种智能联合接箍报警装置，包括移动卡瓦、油管位置预测总成、第一横梁、第二横梁、举升油缸位移检测总成、单闸板防喷器、接箍探测总成、第三横梁、三闸板防喷器、第四横梁，第一横梁、第二横梁、第三横梁、第四横梁从上往下依次排列，经接箍连接的油管可从第一横梁、第二横梁、第三横梁、第四横梁中心穿过；油管位置预测总成有两个，油管位置预测总成安装在第二横梁上，移动卡瓦位于两个油管位置预测总成之间，移动卡瓦安装在第一横梁上，油管位置预测总成可根据油管和接箍的直径不同，测出光电传感器之间的接箍位置，并根据输入的油管长度推断下一段接箍的位置；；举升油缸位移检测总成有两个，举升油缸位移检测总成底部安装在第四横梁上，举升油缸位移检测总成顶部与第一横梁连接，举升油缸位移检测总成可以测量油管在举升油缸带动下向上移动的距离；单闸板防喷器安装在第二横梁底部，接箍探测总成安装在第三横梁顶部，三闸板防喷器安装在第四横梁顶部；油管位置预测总成、举升油缸位移检测总成、接箍探测总成产生的电信号都传输到控制器进行处理，处理后的信号传递给单闸板防喷器和三闸板防喷器。
进一步地，油管位置预测总成包括支架、光电传感器，支架穿过第一横梁安装在第二横梁上方，光电传感器安装在支架上部。
进一步地，举升油缸位移检测总成包括缸体、磁致伸缩位移传感器、端盖、柱塞、密封圈，磁致伸缩位移传感器包括测杆、动子、电子头，所述缸体安装在第三横梁上，缸体上部安装有端盖，柱塞安装在缸体内部，柱塞穿过端盖，端盖和柱塞之间安装有密封圈，动子安装于柱塞下部，柱塞上部通过螺母与第一横梁固定连接；测杆穿过动子，位于柱塞内部，测杆下部安装在缸体底部，电子头安装在第四横梁上。
进一步地，磁致伸缩位移传感器型号为AMT-KD分体式系列。
进一步地，接箍探测总成包括手柄、连接座、压帽、壳体、滚轮、闸板、齿条、弹簧座、弹簧、丝杆、感应轮、齿轮轴、侧门、距离传感器，壳体的竖向中部设有油管通道，壳体的左右两侧对称设有贯通的闸板腔，闸板腔的外端口分别安装有侧门，侧门的外端面上分别安装有连接座，连接座上分别通过螺纹旋接有压帽；闸板腔的左右部分分别设有一个可沿闸板腔左右移动的闸板，闸板的上平面上分别设有齿条，齿条分别与齿轮轴相啮合，齿轮轴另一端分别安装有感应轮，感应轮与距离传感器通过信号线相连接；闸板的内端面分别连接有滚轮，且两滚轮的轴线互相平行；丝杆的一端穿过所述侧门，所述丝杆的另一端分别通过轴承支撑在所述连接座上并且从所述压帽中伸出，所述丝杆的外端头分别安装有手柄；闸板的外端面分别连接有弹簧座，所述弹簧座上分别套装有弹簧，所述弹簧的另一端分别套在丝杆的台阶上。
进一步地，控制器为单片机或PLC或PAC或FPGA。
相应地，还提供上述智能联合接箍报警装置的使用方法：
1)油管位置预测总成在移动卡瓦带动油管提升过程中，根据油管和接箍的直径不同，测出光电传感器之间的接箍位置，并根据输入的油管长度推断下一段接箍的位置，产生的光信号发送至控制器；
2)移动卡瓦带动油管和第一横梁同步向上移动，举升油缸位移检测总成的柱塞在第一横梁带动下同步向上移动，动子随之运动，磁致伸缩位移传感器测得油管提升距离，产生的光信号发送至控制器；
3)接箍探测总成在接箍通过时，距离传感器测得光信号传递给控制器；
4)所述步骤1油管位置预测总成测得的接箍位置和所述步骤2举升油缸位移检测总成测得的油管提升位移，控制器通过光电传感器产生的信号与磁致伸缩位移传感器产生的位移信息计算出接箍到达防喷器的时间，同时步骤3接箍探测总成推测本段接箍到达单闸防喷器的时间，当两个时间相同时，对接箍是否到达判断一致时，发出报警，控制器控制单闸板防喷器5和三闸板防喷器2开启。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、智能化程度较高，接箍报警准确率高，通过改变相应参数，可实现各种尺寸油管接箍的探测，提高了带压作业的工作效率；
2、自动控制防喷器的启闭，避免了防喷器胶芯的大量磨损，延长了胶芯使用寿命，降低生产成本；
3、传统接箍报警装置大多为纯机械式设备，受井下恶劣环境的影响，常将油污当做接箍，误报警率较高，严重影响了带压作业的效率，本发明增加了光电感应，可排除油污的干扰。
附图说明
图1为本发明智能联合接箍报警装置在带压作业设备中的装配示意图；
图2为本发明智能联合接箍报警装置的整体结构示意图；
图3为本发明举升油缸位移检测总成放大剖视图；
图4为本发明接箍探测总成结构主视图；
图5为本发明接箍探测总成结构左视剖视图；
图6为本发明信号传递示意图。
图中：1油管，2三闸板防喷器，3专用液压升降修井平台，4接箍探测总成，5单闸板防喷器，6移动卡瓦，7油管位置预测总成，8工作平台，9举升油缸位移检测总成，10第一横梁，11第二横梁，12第三横梁，13第四横梁，14接箍，15控制器，401手柄，402感应轮，403压帽，404连接座，405丝杆，406齿轮轴，407壳体，408滚轮，409闸板，410齿条，411弹簧座，412弹簧，413侧门，414闸板腔，415距离传感器，701支架，702光电传感器，901缸体，902电子头，903磁致伸缩位移传感器，904测杆，905端盖，906柱塞，907密封圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细描述一下本发明的具体内容。
如图1所示，智能联合接箍报警装置安装在专用液压升降修井平台3内部，智能联合接箍报警装置上方为拆装接箍(14)和油管(1)的工作平台。
如图1、2所示，一种智能联合接箍报警装置，包括移动卡瓦6、油管位置预测总成7、第一横梁10、第二横梁11、举升油缸位移检测总成9、单闸板防喷器5、接箍探测总成4、第三横梁12、三闸板防喷器2、第四横梁13，第一横梁10、第二横梁11、第三横梁12、第四横梁13从上往下依次排列，经接箍14连接的油管1可从第一横梁10、第二横梁11、第三横梁12、第四横梁13中心穿过；油管位置预测总成7有两个，油管位置预测总成7安装在第二横梁11上，移动卡瓦6位于两个油管位置预测总成7之间，移动卡瓦6安装在第一横梁10上，油管位置预测总成可根据油管1和接箍14的直径不同，测出光电传感器702之间的接箍14位置，并根据输入的油管1长度推断下一段接箍14的位置；；举升油缸位移检测总成9有两个，举升油缸位移检测总成9底部安装在第四横梁13上，举升油缸位移检测总成9顶部与第一横梁10连接，举升油缸位移检测总成9可以测量油管1在举升油缸带动下向上移动的距离；单闸板防喷器5安装在第二横梁11底部，接箍探测总成4安装在第三横梁12顶部，三闸板防喷器2安装在第四横梁13顶部；油管位置预测总成7、举升油缸位移检测总成9、接箍探测总成4产生的电信号都传输到控制器15进行处理，处理后的信号传递给单闸板防喷器5和三闸板防喷器2。
在实际应用中，所述油管位置预测总成7包括支架701、光电传感器702，支架701穿过第一横梁10安装在第二横梁11上方，光电传感器702安装在支架701上部。
如图3所示，所述举升油缸位移检测总成9包括缸体901、磁致伸缩位移传感器903、端盖905、柱塞906、密封圈907，磁致伸缩位移传感器903包括测杆904、动子、电子头902，所述缸体901安装在第三横梁12上，缸体901上部安装有端盖905，柱塞906安装在缸体901内部，柱塞906穿过端盖905，端盖905和柱塞906之间安装有密封圈907，动子安装于柱塞906下部，柱塞906上部通过螺母与第一横梁10固定连接；测杆904穿过动子，位于柱塞906内部，测杆904下部安装在缸体901底部，电子头902安装在第四横梁13上。
如图4、5所示，所述接箍探测总成4包括手柄401、连接座404、压帽403、壳体407、滚轮408、闸板409、齿条410、弹簧座411、弹簧412、丝杆405、感应轮402、齿轮轴406、侧门413、距离传感器415，壳体407的竖向中部设有油管1通道，壳体407的左右两侧对称设有贯通的闸板腔414，闸板腔414的外端口分别安装有侧门413，侧门413的外端面上分别安装有连接座404，连接座404上分别通过螺纹旋接有压帽403；闸板腔414的左右部分分别设有一个可沿闸板腔414左右移动的闸板409，闸板409的上平面上分别设有齿条410，齿条410分别与齿轮轴406相啮合，齿轮轴406另一端分别安装有感应轮402，感应轮402与距离传感器415通过信号线相连接；闸板409的内端面分别连接有滚轮408，且两滚轮408的轴线互相平行；丝杆405的一端穿过所述侧门413，所述丝杆405的另一端分别通过轴承支撑在所述连接座404上并且从所述压帽403中伸出，所述丝杆405的外端头分别安装有手柄401；闸板409的外端面分别连接有弹簧座411，所述弹簧座411上分别套装有弹簧412，所述弹簧412的另一端分别套在丝杆405的台阶上。当起下的油管1的接箍14开始通过接箍探测总成4时，连接两根油管1的接箍14挤压滚轮408，使滚轮408连同闸板409一起向两侧移动，此时闸板409上的齿条410带动与之啮合的齿轮轴406及轴端的感应轮402旋转。随着两感应轮402的移动，会使距离传感器415检测的位移，等达到设定值时发出电信号。
在实际应用中，磁致伸缩位移传感器903型号为AMT-KD分体式系列。
在实际应用中，所述控制器15为单片机或PLC或PAC或FPGA。
如图1、2、6所示，相应地，一种智能联合接箍报警装置的使用方法，包括如下步骤：
1)油管位置预测总成7在移动卡瓦6带动油管1提升过程中，根据油管1和接箍14的直径不同，测出光电传感器702之间的接箍14位置，并根据输入的油管1长度推断下一段接箍14的位置，产生的光信号发送至控制器15；
2)移动卡瓦6带动油管1和第一横梁10同步向上移动，举升油缸位移检测总成9的柱塞906在第一横梁10带动下同步向上移动，动子随之运动，磁致伸缩位移传感器903测得油管1提升距离，产生的光信号发送至控制器15；
3)接箍探测总成4在接箍14通过时，距离传感器415测得光信号传递给控制器15；
4)所述步骤1油管位置预测总成7测得的接箍14位置和所述步骤2举升油缸位移检测总成9测得的油管1提升位移，控制器15通过光电传感器702产生的信号与磁致伸缩位移传感器903产生的位移信息计算出接箍14到达防喷器的时间，同时步骤3接箍探测总成4推测本段接箍14到达单闸防喷器的时间，当两个时间相同时，对接箍14是否到达判断一致时，发出报警，控制器15控制单闸板防喷器5和三闸板防喷器2开启。
综上所述，本发明智能化程度较高，接箍报警准确率高，通过改变相应参数，可实现各种尺寸油管接箍的探测，提高了带压作业的工作效率；同时，避免了胶芯的大量磨损，延长了胶芯使用寿命，降低生产成本。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种智能联合接箍报警装置，其特征在于：包括移动卡瓦(6)、油管位置预测总成(7)、第一横梁(10)、第二横梁(11)、举升油缸位移检测总成(9)、单闸板防喷器(5)、接箍探测总成(4)、第三横梁(12)、三闸板防喷器(2)、第四横梁(13)，第一横梁(10)、第二横梁(11)、第三横梁(12)、第四横梁(13)从上往下依次排列，经接箍(14)连接的油管(1)可从第一横梁(10)、第二横梁(11)、第三横梁(12)、第四横梁(13)中心穿过；油管位置预测总成(7)有两个，油管位置预测总成(7)安装在第二横梁(11)上，移动卡瓦(6)位于两个油管位置预测总成(7)之间，移动卡瓦(6)安装在第一横梁(10)上，油管位置预测总成(7)可根据油管(1)和接箍(14)的直径不同，测出光电传感器(702)之间的接箍(14)位置，并根据输入的油管(1)长度推断下一段接箍(14)的位置；举升油缸位移检测总成(9)有两个，举升油缸位移检测总成(9)底部安装在第四横梁(13)上，举升油缸位移检测总成(9)顶部与第一横梁(10)连接，举升油缸位移检测总成(9)可以测量油管(1)在举升油缸带动下向上移动的距离；单闸板防喷器(5)安装在第二横梁(11)底部，接箍探测总成(4)安装在第三横梁(12)顶部，三闸板防喷器(2)安装在第四横梁(13)顶部；油管位置预测总成(7)、举升油缸位移检测总成(9)、接箍探测总成(4)产生的电信号都传输到控制器(15)进行处理，处理后的信号传递给单闸板防喷器(5)和三闸板防喷器(2)。
2.根据权利要求1所述的一种智能联合接箍报警装置，其特征在于：所述油管位置预测总成(7)包括支架(701)、光电传感器(702)，支架(701)穿过第一横梁(10)安装在第二横梁(11)上方，光电传感器(702)安装在支架(701)上部。
3.根据权利要求2所述的一种智能联合接箍报警装置，其特征在于：所述举升油缸位移检测总成(9)包括缸体(901)、磁致伸缩位移传感器(903)、端盖(905)、柱塞(906)、密封圈(907)，磁致伸缩位移传感器(903)包括测杆(904)、动子、电子头(902)，所述缸体(901)安装在第三横梁(12)上，缸体(901)上部安装有端盖(905)，柱塞(906)安装在缸体(901)内部，柱塞(906)穿过端盖(905)，端盖(905)和柱塞(906)之间安装有密封圈(907)，动子安装于柱塞(906)下部，柱塞(906)上部通过螺母与第一横梁(10)固定连接；测杆(904)穿过动子，位于柱塞(906)内部，测杆(904)下部安装在缸体(901)底部，电子头(902)安装在第四横梁(13)上。
4.根据权利要求3所述的一种智能联合接箍报警装置，其特征在于：所述接箍探测总成(4)包括手柄(401)、连接座(404)、压帽(403)、壳体(407)、滚轮(408)、闸板(409)、齿条(410)、弹簧座(411)、弹簧(412)、丝杆(405)、感应轮(402)、齿轮轴(406)、侧门(413)、距离传感器(415)，壳体(407)的竖向中部设有油管(1)通道，壳体(407)的左右两侧对称设有贯通的闸板腔(414)，闸板腔(414)的外端口分别安装有侧门(413)，侧门(413)的外端面上分别安装有连接座(404)，连接座(404)上分别通过螺纹旋接有压帽(403)；闸板腔(414)的左右部分分别设有一个可沿闸板腔(414)左右移动的闸板(409)，闸板(409)的上平面上分别设有齿条(410)，齿条(410)分别与齿轮轴(406)相啮合，齿轮轴(406)另一端分别安装有感应轮(402)，感应轮(402)与距离传感器(415)通过信号线相连接；闸板(409)的内端面分别连接有滚轮(408)，且两滚轮(408)的轴线互相平行；丝杆(405)的一端穿过所述侧门(413)，所述丝杆(405)的另一端分别通过轴承支撑在所述连接座(404)上并且从所述压帽(403)中伸出，所述丝杆(405)的外端头分别安装有手柄(401)；闸板(409)的外端面分别连接有弹簧座(411)，所述弹簧座(411)上分别套装有弹簧(412)，所述弹簧(412)的另一端分别套在丝杆(405)的台阶上。
5.根据权利要求3所述的一种智能联合接箍报警装置，其特征在于：所述磁致伸缩位移传感器(903)型号为AMT-KD分体式系列。
6.根据权利要求4所述的一种智能联合接箍报警装置，其特征在于：所述控制器(15)为单片机或PLC或PAC或FPGA。
7.根据权利要求1-6任一所述的一种智能联合接箍报警装置的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)油管位置预测总成(7)在移动卡瓦(6)带动油管(1)提升过程中，根据油管(1)和接箍(14)的直径不同，测出光电传感器(702)之间的接箍(14)位置，并根据输入的油管(1)长度推断下一段接箍(14)的位置，产生的光信号发送至控制器(15)；
2)移动卡瓦(6)带动油管(1)和第一横梁(10)同步向上移动，举升油缸位移检测总成(9)的柱塞(906)在第一横梁(10)带动下同步向上移动，动子随之运动，磁致伸缩位移传感器(903)测得油管(1)提升距离，产生的光信号发送至控制器(15)；
3)接箍探测总成(4)在接箍(14)通过时，距离传感器(415)测得光信号传递给控制器(15)；
4)所述步骤1)油管位置预测总成(7)测得的接箍(14)位置和所述步骤2)举升油缸位移检测总成(9)测得的油管(1)提升位移，控制器(15)通过光电传感器(702)产生的信号与磁致伸缩位移传感器(903)产生的位移信息计算出接箍(14)到达防喷器的时间，同时步骤(3)接箍探测总成(4)推测本段接箍(14)到达单闸防喷器的时间，当两个时间相同时，对接箍(14)是否到达判断一致时，发出报警，控制器(15)控制单闸板防喷器(5)和三闸板防喷器(2)开启。
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- 2018-05-04 CN CN201810417126.7A patent/CN108729907B/zh active Active
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