专利名称：一种油水井带压作业可视化系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田带压作业设备，特别涉及一种油水井带压作业可视化系统。
背景技术：
带压作业是利用特殊的修井设备，在井口有压力的情况下实现管柱安全、无污染的起下作业。当油管接箍接近井口防喷器位置时，需要迅速打开井口防喷器，使油管接箍能够顺利通过。目前，油管起下作业均为人工通过目测油管位置，并根据经验来估计接箍位置进行操作。这种操作方式极易造成防喷器和卡瓦因打开不及时而被油管接箍破坏，进而引起井喷和其它事故，同时自封封井器和半封封井器胶芯也由于油管接箍的频繁刮磨而损坏。因此，需要设计一种油水井带压作业可视化系统，提取油管接箍实时位置信号，通过屏幕模拟显示，以便使操作人员准确的操作带压作业设备，安全可靠地上提、下放油管。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种油水井带压作业可视化系统，该可视化系统实现了实时监测油管接箍的位移状态，为带压作业操作提供依据。克服了现有油管起下作业均通过人工目测油管位置来估计接箍位置进行操作的不足。本发明所采取的技术方案是一种油水井带压作业可视化系统，包括上油管接箍监测装置、下油管接箍监测装置、油管位移监测装置和可视化系统；上油管接箍监测装置和油管位移监测装置安装固定在上环形防喷器上方，下油管接箍监测装置安装固定在下横梁短节内部；油管位移监测装置包括底座、码盘安装套、码盘、拉簧、连杆、轮轴、测速轮、摆臂、 销轴和销轴座，底座中间开有通孔，摆臂通过销轴、销轴座与底座连接，轮轴通过轴承安装在摆臂上，测速轮通过键连接安装在轮轴上，连杆穿过同侧的两个摆臂并用螺母固定，两个连杆之间用拉簧连接，码盘通过联轴器与轮轴连接，码盘安装套固定在摆臂上，码盘连接固定在码盘安装套上；上油管接箍监测装置由接近开关、检测板和安装架组成，检测板安装固定在摆臂上，安装架与检测板同侧并安装固定在码盘安装套上，接近开关安装固定在安装架上；下油管接箍监测装置包括检测线圈、内圆筒和连接法兰，连接法兰与内圆筒相连接， 内圆筒内设有检测线圈，检测线圈包括原端线圈和次端线圈；可视化系统包括触摸显示屏、 触摸显示屏支架和电气控制盒，电气控制盒包括控制器、功率放大电路板和信号处理电路板，控制器分别与接近开关、码盘相连接，原端线圈与功率放大电路板相连接，次端线圈与信号处理电路板相连接，控制器与触摸显示屏通过通讯线相连接。本发明的有益效果是本发明由于采用了上油管接箍监测装置、下油管接箍监测装置、油管位移监测装置和可视化系统的方式，因而具有实时监测油管位移的功能，掌握油管的起下作业时的运行情况，方便操作人员控制或者为自动控制提供前提条件，减轻操作人员的工作强度，有效减少误操作，提高带压作业的安全性。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做进一步详细的说明。图1为本发明在带压作业装置中的位置关系图。图2为上油管接箍监测装置和油管位移监测装置结构示意图。图3为图2的俯视图。图4为图2的侧视图。
图5为下油管接箍监测装置结构示意图。图6为图5的俯视图。
具体实施例方式一种油水井带压作业可视化系统，包括上油管接箍监测装置、下油管接箍监测装置、油管位移监测装置和可视化系统；图1为本发明在带压作业装置中的位置关系图，带压作业装置包括游动卡瓦1、上油管接箍监测装置和油管位移监测装置2、单间板防喷器3、平衡放压阀4、下环形防喷器5、三间板防喷器6、下油管接箍监测装置7、液压缸8、平衡施压阀9、固定卡瓦10和上环形防喷器11，上油管接箍监测装置和油管位移监测装置安装固定在上环形防喷器11上方，下油管接箍监测装置安装固定在下横梁28短节内部。如图2、图3、图4所示，油管位移监测装置包括护罩12、底座13、码盘安装套14、 码盘15、拉簧16、连杆17、轮轴19、测速轮20、摆臂22、销轴23、销轴座24和垫块25，底座 13上固定有垫块25，底座13中间开有通孔，摆臂22通过销轴23、销轴座24与底座13连接，轮轴19通过轴承安装在摆臂22上，测速轮20通过键连接安装在轮轴19上，连杆17穿过同侧的两个摆臂22并用螺母固定，两个连杆17之间用拉簧16连接，使测速轮20夹紧油管，压紧力由两侧拉簧16提供，码盘15通过联轴器与轮轴19连接，码盘安装套14固定在摆臂22上，码盘15连接固定在码盘安装套14上；码盘安装套14中间开孔以便于拆装联轴器，测速轮20的形状设计为中间凹两边凸以确保油管在上下行走的过程中能保持在中心位置，摆臂22可绕底部固定的销轴摆动，两组测速轮20可在各自轴向滑移，使得该装置能够较好地适应在起下作业过程中油管的偏移。测速轮20表面加工有防滑纹，增大了与油管的摩擦系数；并且两个测速轮20在与油管接触时具有一定的夹紧力，可以有效防止测速轮 20打滑。两个摆臂22可以绕销轴摆动，对于不同直径的油管都可以通过自动调节两摆臂22 之间开口来适应。在带压作业过程中油管从底座13中穿过，两个测速轮20夹紧油管，油管的上下行走带动测速轮20转动，测速轮20通过键连接安装在轮轴19上，轮轴19与码盘15 轴通过联轴器连接，使得码盘15转速与测速轮20转速相同，测速轮20的线速度与油管的速度一致，通过码盘15的输出量得到油管的位移量。上油管接箍监测装置由接近开关18、 检测板21和安装架26组成，检测板21安装固定在摆臂22上，安装架26与检测板21同侧并安装固定在码盘安装套14上，接近开关18安装固定在安装架26上。如图5、图6所示，下油管接箍监测装置包括检测线圈32、内圆筒27、外筒29和连接法兰31，连接法兰31与内圆筒27相连接，内圆筒27内设有检测线圈32，检测线圈32包括原端线圈和次端线圈，内圆筒27将检测线圈32与内井壁隔离开，能够密封线圈腔，隔离油和水。可视化系统包括触摸显示屏、触摸显示屏支架和电气控制盒30，电气控制盒30固定在下横梁28上，电气控制盒30包括控制器、功率放大电路板和信号处理电路板，控制器分别与接近开关18、码盘15相连接，原端线圈与功率放大电路板相连接，次端线圈与信号处理电路板相连接，控制器与触摸显示屏通过通讯线相连接。可视化系统通过提取上油管接箍监测装置、下油管接箍监测装置、油管位移监测装置信号，可以实现油管接箍在可视化系统中实时的动画模拟显示。在起管时，人工在触摸屏上手动按钮选择起管流程，此时控制器发生一定频率的正弦波信号，经过功率放大电路板，加载到下油管接箍监测装置的原端线圈上，次端线圈在有接箍通过时产生交流电压信号，经过信号处理电路板放大整流，变为可处理的直流信号， 传回控制器，以确认接箍通过下油管接箍监测装置。此时控制器将油管位移监测装置的码盘15计数清零，随着油管的移动，测速轮20与油管同步旋转，码盘15信号传回控制器，开始计位移。控制器将上述信号发送到触摸屏上，这样油管接箍位置在触摸屏上得以实时显示。
在下管时，人工在触摸屏上手动按钮选择下管流程，当接箍通过上油管接箍监测装置时，由于接箍与油管外径的不同，两侧摆臂22向外侧摆动一定角度，这时分别安装在摆臂22上的检测板21和接近开关18分离，检测板21离开接近开关18的检测范围，接近开关18输出信号传回控制器，以提示接箍通过该位置。此时控制器将油管位移监测装置的码盘15计数清零，随着油管的移动，测速轮20与油管同步旋转，码盘15信号传回控制器， 开始计位移，控制器将上述信号发送到触摸屏上，这样油管接箍位置在触摸屏上得以实时显不。可以理解地是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
权利要求
1. 一种油水井带压作业可视化系统，包括上油管接箍监测装置、下油管接箍监测装置、 油管位移监测装置和可视化系统；其特征在于上油管接箍监测装置和油管位移监测装置安装固定在上环形防喷器(11)上方，下油管接箍监测装置安装固定在下横梁(28)短节内部；油管位移监测装置包括底座(13)、码盘安装套(14)、码盘(15)、拉簧(16)、连杆(17)、 轮轴(19)、测速轮(20)、摆臂(22)、销轴(23)和销轴座(24)，底座(13)中间开有通孔，摆臂(22)通过销轴(23)、销轴座(24)与底座(13)连接，轮轴(19)通过轴承安装在摆臂(22) 上，测速轮(20)通过键连接安装在轮轴(19)上，连杆(17)穿过同侧的两个摆臂(22)并用螺母固定，两个连杆(17)之间用拉簧(16)连接，码盘(15)通过联轴器与轮轴(19)连接， 码盘安装套(14)固定在摆臂(22)上，码盘(15)连接固定在码盘安装套(14)上；上油管接箍监测装置由接近开关(18)、检测板(21)和安装架(26)组成，检测板(21)安装固定在摆臂(22)上，安装架(26)与检测板(21)同侧并安装固定在码盘安装套(14)上，接近开关 (18)安装固定在安装架(26)上；下油管接箍监测装置包括检测线圈(32)、内圆筒(27)和连接法兰(31)，连接法兰(31)与内圆筒(27)相连接，内圆筒(27)内设有检测线圈(32)， 检测线圈(32)包括原端线圈和次端线圈；可视化系统包括触摸显示屏、触摸显示屏支架和电气控制盒(30)，电气控制盒(30)包括控制器、功率放大电路板和信号处理电路板，控制器分别与接近开关(18)、码盘(15)相连接，原端线圈与功率放大电路板相连接，次端线圈与信号处理电路板相连接，控制器与触摸显示屏通过通讯线相连接。
全文摘要
本发明涉及一种油田带压作业设备，特别涉及一种油水井带压作业可视化系统。该可视化系统包括上油管接箍监测装置、下油管接箍监测装置、油管位移监测装置和可视化系统；上油管接箍监测装置和油管位移监测装置安装固定在上环形防喷器上方，下油管接箍监测装置安装固定在下横梁短节内部；控制器分别与接近开关、码盘相连接，原端线圈与功率放大电路板相连接，次端线圈与信号处理电路板相连接，控制器与触摸显示屏通过通讯线相连接。本发明实现了实时监测油管接箍的位移状态，为带压作业操作提供依据。克服了现有油管起下作业均通过人工目测油管位置来估计接箍位置进行操作的不足。
文档编号G01B7/00GK102305586SQ20111026146
公开日2012年1月4日 申请日期2011年9月1日 优先权日2011年9月1日
发明者侯存亿, 刘永旭, 崔佳, 张宝民, 徐长军, 王维明, 祝金利, 胡刚, 蔡长宇, 谢冰, 韩政博, 韩秋寅 申请人:中国石油集团长城钻探工程有限公司, 沈阳新松机器人自动化股份有限公司