注入头紧急停机自动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术为一种注入头紧急停机自动控制系统及方法，其中，注入头紧急停机自动控制系统包括载荷传感器、控制回路和采集控制模块，载荷传感器能实时检测连续管在井内所受的合力传导给注入头后，压设在载荷传感器上的载荷压力。采集控制模块能根据载荷传感器检测到的载荷压力得到连续管受到的合力，在合力小于预设最小重量值，或者大于预设最大重量值，或者合力的变化率大于预设最大重量变化率时，采集控制模块能控制注入头泵卸压停转，并在注入头泵卸压停转后控制注入头制动器刹车。本发明专利技术能保证连续管在地层起/下运行过程中发生卡/阻时及时停止注入头，避免连续管被超拉/压而受损，可有效提高注入头的安全性和可靠性。可有效提高注入头的安全性和可靠性。可有效提高注入头的安全性和可靠性。

Automatic control system and method for emergency shutdown of injection head

【技术实现步骤摘要】
注入头紧急停机自动控制系统及方法


[0001]本专利技术是关于石油装备
，尤其涉及一种注入头紧急停机自动控制系统及方法。

技术介绍

[0002]近十年来，随着连续管作业技术的推广和应用，有效降低了吨油成本、大幅提高了作业效率，装备技术水平和服务保障能力得到极大提升，推动了连续管作业技术向纵深延伸，实现了集团公司连续管作业技术专业化和规模化发展，各油田连续管作业机保有量和从业人员呈爆发式增长。连续管施工具有作业人员少、起下速度快等特点，但通常带压作业，连续管入井后工况也特别复杂，注入头在起下连续管的过程中，连续管会受到自身重力、井筒摩擦力、井内压力、不可预测卡/阻力以及注入头施加的上提/下注力，合力表现出来即为注入头载荷表的正载荷(也称之为管重)或负载荷(也称之为管轻)，而且管重和管轻有可能随时切换，操作人员就是通过对载荷表的密切监视来判断连续管的运行状况，当载荷出现异常变化时，需及时做出正确判断和反应。
[0003]目前，市面上连续管作业机在注入头驱动方面均采用压力反馈调速的机理，通过遥控调压来粗调注入头的运转速度，并限定注入头马达的驱动力，这对连续管是一种保护性操控模式，而在实际操作过程中，时常有增加性虚调的成分，甚至有些用户为简化操控过程，直接将注入头压力调节阀虚调至最大压力状态，而直接通过注入头方向控制手柄来控制注入头的起/下速度。这两种操控方式在连续管正常运行过程中没有任何问题，一旦连续管遇阻/卡，载荷发生突变，增加性虚调的压力便会显现出来，如果操作人员判断和反应不及时，连续管在井筒内就会以螺旋形堆积而被超压缩或者被超拉拔，最终驱动力从马达端回传至泵端，注入头泵斜盘强制回摆至中位而停止注入头运转，这种长距离压力传导反应滞后及注入头遇阻/卡不卸压而被憋停的方式就有可能挤毁/拉断连续管，对连续管的寿命构成极大威胁。
[0004]此外，连续管作业工艺众多，施工时间通常连续几个小时甚至持续数天，操作人员难免会因为长时间操控而疲劳，或者因为其他事情而分心，即使在注意力集中的时候，由于技术水平参差不齐，操作人员的平均反应时间也较长，难以避免可能发生的许多突发、潜在严重甚至灾难性事件。
[0005]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种注入头紧急停机自动控制系统及方法，以克服现有技术的缺陷。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种注入头紧急停机自动控制系统及方法，能保证连续管在地层起下运行过程中发生遇卡或遇阻时及时停止注入头，避免连续管被超拉或超压而受损，可有效提高注入头的安全性和可靠性。
[0007]本专利技术的上述目的可采用下列技术方案来实现：
[0008]本专利技术提供一种注入头紧急停机自动控制系统，包括：
[0009]载荷传感器，用于设置在注入头上，能实时检测连续管在井内所受的合力传导给注入头后，压设在载荷传感器上的载荷压力；
[0010]控制回路，控制回路用于与注入头制动器连接；
[0011]采集控制模块，采集控制模块与载荷传感器和控制回路均电连接，采集控制模块能根据载荷传感器检测到的载荷压力得到连续管受到的合力；在合力小于预设最小重量值，或者大于预设最大重量值，或者合力的变化率大于预设最大重量变化率时，采集控制模块能控制注入头泵卸压停转，并在注入头泵卸压停转后控制注入头制动器刹车。
[0012]在本专利技术的一较佳实施方式中，载荷传感器为双向载荷传感器，并设在注入头的箱体压杆上。
[0013]在本专利技术的一较佳实施方式中，注入头紧急停机自动控制系统还包括速度采集装置，速度采集装置能用于实时检测连续管的运行速度，采集控制模块与速度采集装置电连接。
[0014]在本专利技术的一较佳实施方式中，在合力的变化率大于预设最大重量变化率，且速度采集装置检测的连续管的运行速度大于预设最小速度时，采集控制模块才控制注入头泵卸压停转。
[0015]在本专利技术的一较佳实施方式中，采集控制模块能在注入头泵卸压停转后，且速度采集装置检测的运行速度为零时，才通过控制回路控制注入头制动器刹车。
[0016]在本专利技术的一较佳实施方式中，速度采集装置包括速度编码器；速度编码器设在注入头的被动链轮上；或者在注入头的箱体上、在注入头的导向器压盒上或者在卷设连续管的滚筒上设置有摩擦轮，摩擦轮能压设在连续管表面上，速度编码器设在摩擦轮上。
[0017]在本专利技术的一较佳实施方式中，注入头紧急停机自动控制系统还包括计时器，采集控制模块与计时器电连接，并能在注入头泵卸压停转后，且计时器计时预设时间后，才通过控制回路控制注入头制动器刹车。
[0018]在本专利技术的一较佳实施方式中，控制回路还用于与注入头泵和滚筒制动器连接，注入头泵为液控比例泵，控制回路包括液压油总管路、第一液压管路、第二液压管路和第三液压管路；在第一液压管路上自其第一端至第二端顺序设有注入头手动刹车控制阀和注入头刹车控制电磁阀，在第二液压管路上设有滚筒手动刹车控制阀，在第三液压管路上自其第一端至第二端顺序设有液控换向阀、注入头排量控制电磁阀和液控比例方向控制手柄；第一液压管路的第一端与液压油总管路的出口端连接，第一液压管路的第二端用于与注入头制动器连接；第二液压管路的第一端与液压油总管路的出口端连接，第二液压管路的第二端用于与滚筒制动器连接；第三液压管路的第一端与液压油总管路连接，液控换向阀的控制油口通过相应管路连接在第二液压管路上，且连接点位于滚筒手动刹车控制阀和第二液压管路的第二端之间，液控比例方向控制手柄的两个输出口分别与注入头泵的两个液压比例控制口连接；采集控制模块能通过控制注入头排量控制电磁阀得电，以使注入头泵卸压停转；并能通过控制注入头刹车控制电磁阀得电，以使注入头制动器刹车。
[0019]在本专利技术的一较佳实施方式中，注入头刹车控制电磁阀和注入头排量控制电磁阀均为两位三通电磁阀，并均具有进油口、工作口和回油口，且两位三通电磁阀处于失电位时进油口与工作口连通，两位三通电磁阀处于得电位时工作口与回油口连通。
[0020]在本专利技术的一较佳实施方式中，在液压油总管路上且位于第三液压管路的第一端和液压油总管路的出口端之间设有第一减压阀，在第三液压管路上且位于其第一端和液控比例方向控制手柄之间顺序设有第二减压阀和第三减压阀；在液控比例方向控制手柄上并接一梭阀或者在液控比例方向控制手柄内集成有梭阀，梭阀的两个进口分别与液控比例方向控制手柄的两个输出口连接，梭阀的出口连接一压力表。
[0021]在本专利技术的一较佳实施方式中，注入头紧急停机自动控制系统还包括与采集控制模块电连接的电比例方向控制手柄和电位器，采集控制模块还用于与注入头泵电连接，注入头泵为电比例闭式泵；控制回路包括液压油总管路和第一液压管路，在第一液压管路上设有注入头刹车控制电磁阀，第一液压管路的第一端与液压油总管路的出口端连接，第一液压管路的第二端用于与注入头制动器连接；采集控制模块能通过将注入头泵的电信号归零，以使注入头泵卸压停转；并能通过控制注入头刹车控制电磁阀失电，以使注入头制动器刹车。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种注入头紧急停机自动控制系统，其特征在于，包括：载荷传感器，用于设置在注入头上，能实时检测连续管在井内所受的合力传导给所述注入头后，压设在所述载荷传感器上的载荷压力；控制回路，所述控制回路用于与注入头制动器连接；采集控制模块，所述采集控制模块与所述载荷传感器和所述控制回路均电连接，所述采集控制模块能根据所述载荷传感器检测到的载荷压力得到所述连续管受到的合力；在所述合力小于预设最小重量值，或者大于预设最大重量值，或者所述合力的变化率大于预设最大重量变化率时，所述采集控制模块能控制注入头泵卸压停转，并在所述注入头泵卸压停转后控制所述注入头制动器刹车。2.如权利要求1所述的注入头紧急停机自动控制系统，其特征在于，所述载荷传感器为双向载荷传感器，并设在所述注入头的箱体压杆上。3.如权利要求1所述的注入头紧急停机自动控制系统，其特征在于，所述注入头紧急停机自动控制系统还包括速度采集装置，所述速度采集装置能用于实时检测所述连续管的运行速度，所述采集控制模块与所述速度采集装置电连接。4.如权利要求3所述的注入头紧急停机自动控制系统，其特征在于，在所述合力的变化率大于所述预设最大重量变化率，且所述速度采集装置检测的所述连续管的运行速度大于预设最小速度时，所述采集控制模块才控制所述注入头泵卸压停转。5.如权利要求3所述的注入头紧急停机自动控制系统，其特征在于，所述采集控制模块能在所述注入头泵卸压停转后，且所述速度采集装置检测的运行速度为零时，才通过所述控制回路控制所述注入头制动器刹车。6.如权利要求3所述的注入头紧急停机自动控制系统，其特征在于，所述速度采集装置包括速度编码器；所述速度编码器设在所述注入头的被动链轮上；或者在所述注入头的箱体上、在所述注入头的导向器压盒上或者在卷设所述连续管的滚筒上设置有摩擦轮，所述摩擦轮能压设在所述连续管表面上，所述速度编码器设在所述摩擦轮上。7.如权利要求1所述的注入头紧急停机自动控制系统，其特征在于，所述注入头紧急停机自动控制系统还包括计时器，所述采集控制模块与所述计时器电连接，并能在所述注入头泵卸压停转后，且所述计时器计时预设时间后，才通过所述控制回路控制注入头制动器刹车。8.如权利要求1所述的注入头紧急停机自动控制系统，其特征在于，所述控制回路还用于与所述注入头泵和滚筒制动器连接，所述注入头泵为液控比例泵，所述控制回路包括液压油总管路、第一液压管路、第二液压管路和第三液压管路；在所述第一液压管路上自其第一端至第二端顺序设有注入头手动刹车控制阀和注入头刹车控制电磁阀，在所述第二液压管路上设有滚筒手动刹车控制阀，在所述第三液压管路上自其第一端至第二端顺序设有液控换向阀、注入头排量控制电磁阀和液控比例方向控制手柄；所述第一液压管路的第一端与所述液压油总管路的出口端连接，所述第一液压管路的第二端用于与所述注入头制动器连接；所述第二液压管路的第一端与所述液压油总管路的
出口端连接，所述第二液压管路的第二端用于与所述滚筒制动器连接；所述第三液压管路的第一端与所述液压油总管路连接，所述液控换向阀的控制油口通过相应管路连接在所述第二液压管路上，且连接点位于所述滚筒手动刹车控制阀和所述第二液压管路的第二端之间，所述液控比例方向控制手柄的两个输出口分别与所述注入头泵的两个液压比例控制口连接；所述采集控制模块能通过控制所述注入头排量控制电磁阀得电，以使所述注入头泵卸压停转；并能通过控制所述注入头刹车控制电磁阀得电，以使所述注入头制动器刹车。9.如权利要求8所述的注入头紧急停机自动控制系统，其特征在于，所述注入头刹车控制电磁阀和所述注入头排量控制电磁阀均为两位三通电磁阀，并均具有进油口、工作口和回油口，且所述两位三...

【专利技术属性】
技术研发人员：段文益，莫同鸿，刘平国，康凯，郝军，柳庆仁，颜家福，杨高，张富强，杨志敏，殷卓成，刘仁敏，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司中石油江汉机械研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：