CN220522545U - 一种油田修井作业设备的自动化控制系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种油田修井作业设备的自动化控制系统，包括修井机、管杆接箍视觉识别装置以及修井机绞车，修井机包括多个传感器，传感器与修井机中的控制器电连接；摄像机与管杆接箍视觉识别装置中的控制器电连接；修井机中的控制器与修井机绞车中的控制器电连接；管杆接箍视觉识别装置中的控制器与修井机绞车中的控制器电连接；管杆接箍视觉识别装置识别管杆接箍位置，修井机提供关键参数，修井机绞车控制绞车运动，通过以上多个控制器的相互关联、配合，解决了起下管杆过程中关键节点多次由人工确认的问题，实现作业流程中无需人工参与、一键启动、全自动不间断连续管杆起下作业，提高了作业效率与安全性。
Description
技术领域
本实用新型涉及油田修井作业自动化设备技术领域，尤其是涉及一种油田修井作业设备的自动化控制系统。
背景技术
当前，随着石油修井作业自动化、电气化程度越来越高，井口自动化作业设备越来越成熟，司钻人员需要操作的各类设备也越来越多。在起下管杆作业的各个环节中，司钻人员需要不断对井口、管杆、设备、屏幕等进行认真观察，对各手柄、按钮等进行熟练操作，才能使修井机、排管机、井口自动化作业设备等有序的配合完成起下管杆的一系列动作，导致司钻人员的劳动强度较大，效率较低，长时间作业容易因疲劳而导致安全事故。
因此，如何提高油田修井作业的自动化水平，减小司钻人员的劳动强度，提高效率，提高安全性，避免长时间作业容易因疲劳而导致安全事故，是本领域技术人员急需解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种油田修井作业设备的自动化控制系统。
为解决上述的技术问题，本实用新型提供的技术方案为：
一种油田修井作业设备的自动化控制系统，包括修井机、管杆接箍视觉识别装置以及修井机绞车；
所述修井机包括多个传感器，所述传感器的输出端子通过导电线与所述修井机中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置包括摄像机，所述摄像机的输出端子通过导电线与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子电连接；
所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述修井机绞车中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与所述修井机绞车中的控制器的输入端子电连接。
优选的，所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与所述修井机中的控制器的输入端子电连接。
优选的，自动化控制系统还包括井口作业机；
所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述井口作业机中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与井口作业机中的控制器的输入端子电连接。
优选的，所述井口作业机中的控制器的输出端子通过导电线分别与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子以及所述修井机中的控制器的输入端子电连接。
优选的，自动化控制系统还包括管杆输送机；
所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述管杆输送机中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与管杆输送机中的控制器的输入端子电连接。
优选的，所述管杆输送机中的控制器的输出端子通过导电线分别与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子以及所述修井机中的控制器的输入端子电连接。
优选的，所述传感器包括压力传感器、称重传感器、位移传感器、转速传感器和扭矩传感器。
优选的，控制器为PLC、单片机或PID控制器。
本申请取得了如下的有益的技术效果：
该自动化控制系统包括管杆接箍视觉识别装置、修井机、修井机绞车、井口作业机(包括液压吊卡、动力卡瓦、自动液压钳、扶管机械手等)、管杆输送机，管杆接箍视觉识别装置识别管杆接箍位置并提供坐标信息，修井机提供关键参数，修井机绞车控制绞车运动，井口作业机自动操作进行起下管杆作业，如起吊、放下、夹紧和移动等操作，管杆输送机自动调整输送机的速度、位置和停止操作，以确保管杆的顺利输送和定位；
通过以上多个控制器的相互关联、配合，解决了起下管杆过程中关键节点多次由人工确认的问题，实现作业流程中无需人工参与、一键启动、全自动不间断连续管杆起下作业，该自动化控制系统全方位既实现了全自动不间断连续起下管杆作业以外，还提高了作业效率与安全性；
综上，该自动化控制系统提高了油田修井作业的自动化水平，减小了司钻人员的劳动强度，避免了长时间作业容易因疲劳而导致安全事故。
附图说明
图1为本申请的实施例提供的一种油田修井作业设备的自动化控制系统的工作原理示意图；
图中：1修井机中的控制器，2管杆接箍视觉识别装置中的控制器，3修井机绞车中的控制器，4井口作业机中的控制器，5管杆输送机中的控制器；
6传感器，7摄像机。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“轴向”、“径向”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“高”、“低”、“顺时针”、“逆时针”、“内侧”、“外侧”、“水平向”、“竖直向”等指示的方位或位置关系为基于实际使用过程中的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
参照图1，图中：修井机中的控制器1，管杆接箍视觉识别装置中的控制器2，修井机绞车中的控制器3，井口作业机中的控制器4，管杆输送机中的控制器5；传感器6，摄像机7。
本申请提供了一种油田修井作业设备的自动化控制系统，包括修井机、管杆接箍视觉识别装置以及修井机绞车；
所述修井机包括多个传感器6，所述传感器6的输出端子通过导电线与所述修井机中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置包括摄像机7，所述摄像机7的输出端子通过导电线与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子电连接；
所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述修井机绞车中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与所述修井机绞车中的控制器的输入端子电连接。
在本申请的一个实施例中，所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与所述修井机中的控制器的输入端子电连接；
如此实现了修井机中的控制器中的信息与管杆接箍视觉识别装置中的控制器中的信息互联互通，相互协同，提高了控制的自动化水平。
在本申请的一个实施例中，自动化控制系统还包括井口作业机；
所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述井口作业机中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与井口作业机中的控制器的输入端子电连接。
在本申请的一个实施例中，所述井口作业机中的控制器的输出端子通过导电线分别与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子以及所述修井机中的控制器的输入端子电连接；
如此形成一个控制闭环，将井口作业机的动作结果反馈给管杆接箍视觉识别装置中的控制器与修井机中的控制器，以此使得管杆接箍视觉识别装置中的控制器与修井机中的控制器不断地优化后续的输出信号，以更好地控制井口作业机进行后续相应的动作。
在本申请的一个实施例中，自动化控制系统还包括管杆输送机；
所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述管杆输送机中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与管杆输送机中的控制器的输入端子电连接。
在本申请的一个实施例中，所述管杆输送机中的控制器的输出端子通过导电线分别与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子以及所述修井机中的控制器的输入端子电连接；
如此形成一个控制闭环，将管杆输送机的动作结果反馈给管杆接箍视觉识别装置中的控制器与修井机中的控制器，以此使得管杆接箍视觉识别装置中的控制器与修井机中的控制器不断地优化后续的输出信号，以更好地控制管杆输送机进行后续相应的动作。
在本申请的一个实施例中，所述传感器6包括压力传感器、称重传感器、位移传感器、转速传感器和扭矩传感器。
在本申请的一个实施例中，控制器为PLC、单片机或PID控制器。
本申请中，修井机中的控制器，集成修井机游车高度、速度、钩载、扭矩、转速、动力系统参数、电控系统参数、车体水平姿态、井场风速、井架安全锁销位置、液压油压力、辅助刹车温度压力、液位、底盘发动机转速、水温、油压、DPF碳载量等全方位数据监控、报警、制动与远传等功能，该修井机中的控制器可进行各项作业数据的显示、处理和现场控制，并且具备数据共享功能和远程传输功能，使得操作和管理人员可以对该控制器测得的参数进行远程监测、分析、汇总、存储，并在必要时进行远程控制。
本申请中，管杆接箍视觉识别装置是自动、精准的识别管杆接箍，采用摄像机7对管杆进行拍摄。
本申请中，修井机绞车的控制器由控制器、供配电系统、发动机/电机监控系统、液力变矩器/变频器监控系统、液压盘刹监控系统、全车状态监控触摸屏、主滚筒集成操作手柄、紧急制动按钮、其它辅助操作设备和司钻控制台等组成，此修井机绞车的控制器根据管杆接箍视觉识别装置和修井机提供的管杆、管杆接箍、游车高度、速度、钩载、修井机全车各关键参数等，自动控制修井机绞车的启停与平稳旋转运动和刹车，它能够根据预设的参数和程序自动调整绞车的转速和扭矩，以确保游车在不同负载条件下平稳、快速运行到所需高度。
本申请中，井口作业机包括多种自动化设备，如液压吊卡、动力卡瓦、自动液压钳和扶管机械手等，全部统一由井口作业机中的控制器进行控制；
(1).液压吊卡：液压吊卡是用于井口作业的机械设备，它通过液压系统控制吊卡的打开、关闭、翻转等，可以实现钻杆、油管、抽油杆等管杆的起吊、放下和运输等功能；
(2).动力卡瓦：动力卡瓦安装在井口，用于固定和夹持管杆作业工具(如钻杆、油管等)，它具有自动控制功能，可以根据需求自动夹紧或松开管杆；
(3).自动液压钳：用于传递动力和旋转力给管杆或其它作业工具，以便进行管杆的旋转、上、卸扣操作，具备自动伸缩功能；
(4).扶管机械手：扶管机械手是一种用于处理油管、钻杆等作业工具的机械手臂，它可以自动抓取、移动和安装管杆工具，从而减少人工操作的需求；
这些井口作业自动化设备通过井口作业机进行集成和统一控制，井口作业机由传感器、执行器、计算机和人机界面等组成，井口作业机中的控制器能够监测和控制各个设备的运行状态和动作，从而实现作业过程的自动化和可编程控制，这样一来，修井作业可以更高效、更安全地进行，减少了人工操作的风险和工作负担。
本申请中，管杆输送机是用于将修井作业管杆从井口输送到地面或从地面送入井口的设备，兼具管杆测长功能。管杆输送机中的控制器是控制和监测管杆运输过程的系统，管杆输送机中的控制器通过使用传感器、执行器和控制算法，实现对管杆输送过程的自动化控制和监控，可以提高作业效率、减少人力投入，并确保作业的安全和准确性。
本实用新型未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
本文中应用了具体实施例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种油田修井作业设备的自动化控制系统，其特征在于，包括修井机、管杆接箍视觉识别装置以及修井机绞车；
所述修井机包括多个传感器，所述传感器的输出端子通过导电线与所述修井机中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置包括摄像机，所述摄像机的输出端子通过导电线与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子电连接；
所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述修井机绞车中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与所述修井机绞车中的控制器的输入端子电连接。
2.根据权利要求1所述的一种油田修井作业设备的自动化控制系统，其特征在于，所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与所述修井机中的控制器的输入端子电连接。
3.根据权利要求2所述的一种油田修井作业设备的自动化控制系统，其特征在于，自动化控制系统还包括井口作业机；
所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述井口作业机中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与井口作业机中的控制器的输入端子电连接。
4.根据权利要求3所述的一种油田修井作业设备的自动化控制系统，其特征在于，所述井口作业机中的控制器的输出端子通过导电线分别与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子以及所述修井机中的控制器的输入端子电连接。
5.根据权利要求2所述的一种油田修井作业设备的自动化控制系统，其特征在于，自动化控制系统还包括管杆输送机；
所述修井机中的控制器的输出端子通过导电线与所述管杆输送机中的控制器的输入端子电连接；
所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输出端子通过导电线与管杆输送机中的控制器的输入端子电连接。
6.根据权利要求5所述的一种油田修井作业设备的自动化控制系统，其特征在于，所述管杆输送机中的控制器的输出端子通过导电线分别与所述管杆接箍视觉识别装置中的控制器的输入端子以及所述修井机中的控制器的输入端子电连接。
7.根据权利要求1所述的一种油田修井作业设备的自动化控制系统，其特征在于，所述传感器包括压力传感器、称重传感器、位移传感器、转速传感器和扭矩传感器。
8.根据权利要求1所述的一种油田修井作业设备的自动化控制系统，其特征在于，控制器为PLC、单片机或PID控制器。
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