一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统的制作方法

本发明涉及油气井控制，特别涉及一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统。

背景技术：

1、随着社会的发展，当前对石油、天然气等自然资源的需求越来越大，在油气井下作业的设备越来越多。桥塞坐封工具一般是随着其它产品设备下井作业，例如分簇射孔领域的分簇射孔管串等；但是桥塞坐封工具比其它产品设备的工作电压高，并且桥塞坐封工具工作时候供电线缆也会产生消耗，导致到井下的实际电压更低。

2、现有技术中，桥塞坐封工具作业的时候，操作人员都是通过井口线缆的松紧程度来判断作业是否完成，但这样容易使得桥塞坐封工具完成作业后停机不及时，导致撞缸，损坏桥塞坐封工具。当使用触摸屏作为用户交互界面时，只能进行简单的ui显示，不能够完成复杂的逻辑处理和数据记录，对于后期的故障分析和数据存储造成了诸多不便。

技术实现思路

1、针对现有技术中桥塞坐封工具作业时，其他产品设备易被高电压损坏的问题，本发明提出一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，通过考量线缆消耗，采取输出动态高压的方式，既确保不会损坏其余产品设备，也能够保证桥塞坐封工具的工作效率。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，包括通信模块、电压控制模块、坐封控制模块、触摸屏和存储模块；井上控制系统通过线缆与井下设备电连接；

4、通信模块，用于分别与触摸屏和井下设备进行通信；

5、电压控制模块，用于根据线缆上的电流实时调整动态电压到井下设备；

6、坐封控制模块，用于当检测桥塞坐封的异常状态时，启动对应的保护措施；

7、存储模块，用于存储作业数据；

8、触摸屏，用于显示井下设备的状态数据，包括电压、电流。

9、优选地，所述井下设备包括但不限于桥塞坐封工具和分簇射孔管串。

10、优选地，所述通信模块与触摸屏进行modbus通信，通信模块与井下设备进行manchester通信。

11、优选地，所述通信模块和井下设备的通信流程为：

12、通信模块接收到触摸屏上的modbus指令后，根据modbus指令向井下设备发起相应的manchester通信，若收到manchester通信应答则标记通信成功，否则标记通信失败。

13、优选地，所述modbus指令包括查询、正转测试、反转测试、坐封以及停止，对应的manchester通信包括握手、伸出、缩回、工作。

14、优选地，所述动态电压的输出计算公式为：

15、vdyn＝vwork+iw*rw，vwork≤vdyn≤vmax (1)

16、公式(1)中，vdyn表示调整后井上输出的实时动态电压；vwork表示桥塞坐封工具的工作电压；vmax表示允许的最大电压；其中，

17、

18、公式(2)中，rw表示线缆的实际电阻值；vfix表示井上输出的固定电压；vm表示井下设备反馈的电压；iw表示线缆上的电流。

19、优选地，所述保护措施包括手动停止、霍尔保护、电流保护、行程到位保护、低压保护以及作业完成保护；其中，

20、手动停止是指用户通过点击触摸屏停止按钮，主动停止坐封；

21、霍尔保护是指在启动桥塞坐封后，井下驱动器持续未检测到霍尔信号，则触发霍尔故障标识，井上控制系统接收到霍尔故障标识则停止坐封；

22、电流保护是指在启动桥塞坐封过程中实时监测线缆电流，若线缆电流持续大于保护阈值，则停止坐封；

23、行程到位保护是指桥塞坐封工具行驶到指定剩余距离，触发行程到位条件，停止坐封；

24、低压保护是指井下驱动器反馈的工作电压持续小于预设最小电压时，则停止坐封；

25、作业完成保护是指在桥塞坐封过程中，线缆电流若经过“平滑—上升—下降”的曲线，则判断作业完成，停止坐封。

26、优选地，作业完成保护的具体流程为：

27、a-1：作业开始时，检测线缆电流是否产生上升沿，若否则控制井上输出预设电压，若是则进入a-2；

28、a-2：检测持续时间是否超过第一预设时间，若是则表示电流状态为上升，若否则表示存在电流毛刺，当前电流状态为平滑，保持预设电压输出，进入b-1；

29、b-1：作业过程中，实时检测线缆电流是否产生下降沿，即当前电流是否比前一时刻电流大，若是则更新当前电流为最大电流值，若否则保持最大电流值并进入b-2；

30、b-2：检测持续时间是否超过第二预设时间，若是则表示电流状态为下降，若否则表示电流状态为上升，根据电流输出实时动态电压，并进入c-1；

31、c-1：实时检测线缆电流是否产生上升沿，若否则进入c-2，若是进入c-4；

32、c-2：判断线缆电流是否相对平滑，即持续监测当前电流与最大电流之间的差值是否处于预设差值范围内，若否则根据电流调整动态电压，若是则表示当前电流状态平滑并进入c-3；

33、c-3：检测持续时间是否超过第三预设时间，若是则表示电流状态为平稳，停止坐封，标记作业完成；若否则跳转到c-1；

34、c-4：检测持续时间是否超过第四预设时间，若是则表示电流状态为上升，若否则表示电流状态为下降；同时根据电流输出实时动态电压。

35、优选地，所述存储模块的读写流程为：

36、s1：初始化为sd卡模式，检测其工作状态，若工作状态为空闲状态则进入s2，若工作状态为忙碌状态则进入s5；

37、s2：检测是否接收到坐封指令，若是则创建第一csv文件，写入表头(即桥塞坐封过程中的数据)后关闭并标记为忙碌状态；若否则进入s3；

38、s3：检测是否有usb入侵信号，若是则将sd卡模式切换到读卡器模式，用户可通过usb访问存储模块，但禁止用户操作触摸屏，进入s4；

39、s4：检测是否有usb拔出信号，若是则将读卡器模式切换到sd卡模式，允许用户操作触摸屏；

40、s5：是否检测到井下设备的新数据，若是则打开第一csv文件并进入s6，否否则结束；

41、s6：检测第一csv文件的大小是否超过预设容量；若否则写入新数据再关闭第一csv文件；若是则创建第二csv文件，写入新数据后再关闭第二csv文件。

42、综上所述，由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

43、本发明通过考虑线缆的消耗和反馈电流，对井上输出的电压进行动态调整从而输出动态电压，在保证桥塞坐封工具能正常工作的情况下，也不会损坏其它产品设备。

44、通过检测线缆上的电流曲线变化，根据“平滑—上升—下降”的曲线来判断作业是否完成，提升了系统的智能化，降低了工具损坏的风险；同时能够将桥塞坐封过程数据存储于外置存储器(tf卡、sd卡等)中，并且非常方便用户访问并操作存储记录。

技术特征：

1.一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，其特征在于，包括通信模块、电压控制模块、坐封控制模块、触摸屏和存储模块；井上控制系统通过线缆与井下设备电连接；

2.如权利要求1所述的一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，其特征在于，所述井下设备包括但不限于桥塞坐封工具和分簇射孔管串。

3.如权利要求1所述的一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，其特征在于，所述通信模块与触摸屏进行modbus通信，通信模块与井下设备进行manchester通信。

4.如权利要求1所述的一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，其特征在于，所述通信模块和井下设备的通信流程为：

5.如权利要求4所述的一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，其特征在于，所述modbus指令包括查询、正转测试、反转测试、坐封以及停止，对应的manchester通信包括握手、伸出、缩回、工作。

6.如权利要求1所述的一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，其特征在于，所述动态电压的输出计算公式为：

7.如权利要求1所述的一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，其特征在于，所述保护措施包括手动停止、霍尔保护、电流保护、行程到位保护、低压保护以及作业完成保护；其中，

8.如权利要求1所述的一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，其特征在于，作业完成保护的具体流程为：

9.如权利要求1所述的一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，其特征在于，所述存储模块的读写流程为：

技术总结
本发明公开一种基于电流的桥塞坐封工具井上控制系统，包括通信模块、电压控制模块、坐封控制模块、触摸屏和存储模块；井上控制系统通过线缆与井下设备电连接；通信模块，用于分别与触摸屏和井下设备进行通信；电压控制模块，用于根据线缆上的电流实时调整动态电压到井下设备；坐封控制模块，用于当检测桥塞坐封的异常状态时，启动对应的保护措施；存储模块，用于存储作业数据；触摸屏，用于显示井下设备的状态数据，包括电压、电流。本发明通过考虑线缆的消耗和反馈电流，对井上输出的电压进行动态调整从而输出动态电压，在保证桥塞坐封工具能正常工作的情况下，也不会损坏其余产品设备。

技术研发人员：苏炫朝,米小强,黄军,潘通林,汤光银,濮生耀,敬果
受保护的技术使用者：重庆航天工业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15