一種旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬油氣田用固井、完井和修井作業(yè)工具技術(shù)領(lǐng)域，適用于石油和天然氣及非常規(guī)能源領(lǐng)域的開發(fā)和作業(yè)，具體涉及一種旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]水泥頭是在注水泥作業(yè)中內(nèi)裝膠塞，并具有壓塞、交替管匯、閥門連接功能的高壓井口裝置。常規(guī)水泥頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，作業(yè)人員旋轉(zhuǎn)閥門來(lái)完成注水泥的操作?，F(xiàn)有的常規(guī)水泥頭注意包括兩種:
[0003]其中的一種是只能實(shí)現(xiàn)投膠塞和注水泥操作等固定操作，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在膠塞前加前置液或者根據(jù)實(shí)際工況改變作業(yè)順序；另一種雖然能夠?qū)崿F(xiàn)上述的操作功能，但是水泥頭管線復(fù)雜，不易布置，制作難度大。并且這兩種水泥頭在操作時(shí)需要作業(yè)人員爬高，尤其水泥頭是在高壓下工作，安全性很低，對(duì)操作人員的安全造成威脅。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供了一種旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)不合理，采用人工現(xiàn)場(chǎng)操作，安全性低的問題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括電控機(jī)構(gòu)、無(wú)線遙控器、氣控機(jī)構(gòu)，其中電控機(jī)構(gòu)和氣控機(jī)構(gòu)設(shè)置在水泥頭的水泥頭本體外表面，無(wú)線遙控器設(shè)置在后方人員的操作位置，無(wú)線遙控器與電控機(jī)構(gòu)通過無(wú)線電波通信，電控機(jī)構(gòu)與氣控機(jī)構(gòu)通過電纜通信。
[0006]本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)還在于:
[0007]電控機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是，包括單獨(dú)的電源和收發(fā)模塊一，收發(fā)模塊一通過I/O模塊與CPU連接，CPU與執(zhí)行模塊連接，該四個(gè)用電器件分別與電源連接。
[0008]氣控機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是，水泥頭本體內(nèi)腔中開有雙通道，即對(duì)應(yīng)設(shè)置有上膠塞及下膠塞通道，則對(duì)應(yīng)設(shè)置有上膠塞氣缸、下膠塞氣缸、泥漿通道氣缸、投球氣缸、膠塞指示器氣缸，該五個(gè)氣缸分別對(duì)應(yīng)配套連接有上膠塞電磁閥、下膠塞電磁閥、泥漿通道電磁閥、投球電磁閥、膠塞指示器電磁閥，該五個(gè)電磁閥分別與氣源連通，執(zhí)行模塊與上述的五個(gè)電磁閥控制連接；另外，為了記錄膠塞數(shù)，還設(shè)置有膠塞指示器。
[0009]無(wú)線遙控器的結(jié)構(gòu)是，包括收發(fā)模塊二，收發(fā)模塊二通過轉(zhuǎn)換模塊與操作模塊連接。
[0010]本發(fā)明的有益效果是，氣控機(jī)構(gòu)和電控機(jī)構(gòu)安裝在水泥頭本體上，電控機(jī)構(gòu)與氣控機(jī)構(gòu)通過電纜通信，無(wú)線遙控器與電控機(jī)構(gòu)通過無(wú)線電波通信；氣控機(jī)構(gòu)由可移動(dòng)氣瓶供氣，因此解決了管線復(fù)雜的問題，當(dāng)需要水泥頭工作時(shí)，連接氣控機(jī)構(gòu)，打開電控機(jī)構(gòu)，作業(yè)人員使用無(wú)線遙控器按需操作，無(wú)線收發(fā)器將指令傳遞給電控機(jī)構(gòu)和氣控機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作；遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用無(wú)線電波，實(shí)現(xiàn)防爆區(qū)域的無(wú)人化操作，不僅節(jié)省了人力成本并且大大提高了作業(yè)安全。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)包括:
[0011]I)實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制，降低現(xiàn)場(chǎng)使用難度和布置難度。2)實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制，可在無(wú)線傳輸范圍內(nèi)任意位置實(shí)現(xiàn)水泥頭的安全操作。3)采用無(wú)線電波，無(wú)線電波耗電量小，傳輸距離遠(yuǎn)，安全可靠，響應(yīng)快。4)氣控機(jī)構(gòu)集成在一個(gè)控制箱內(nèi)，線路簡(jiǎn)單，安裝方便，便于拆卸檢查。5)氣控機(jī)構(gòu)氣源由可移動(dòng)氣瓶提供，因此無(wú)需在水泥頭上加工氣管道，加工難度降低。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本發(fā)明裝置中的氣控機(jī)構(gòu)原理圖；
[0014]圖3為本發(fā)明裝置中的電控機(jī)構(gòu)原理圖。
[0015]圖中，1.水泥頭，2.水泥頭本體，3.電控機(jī)構(gòu)，4.無(wú)線遙控器，5.氣控機(jī)構(gòu)，6.上膠塞氣缸，7.下膠塞氣缸，8.泥漿通道氣缸，9.投球氣缸，10.膠塞指示器氣缸，11.膠塞指示器，12.上膠塞電磁閥，13.下膠塞電磁閥，14.泥漿通道電磁閥，15.投球電磁閥，16.膠塞指示器電磁閥，17.氣源，18.電源，19.收發(fā)模塊一，20.CPU，21.1/O模塊，22.執(zhí)行模塊，23.收發(fā)模塊二，24.轉(zhuǎn)換模塊，25.操作模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0017]參照?qǐng)D1，本發(fā)明旋轉(zhuǎn)水泥頭遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是，包括電控機(jī)構(gòu)3、無(wú)線遙控器4、氣控機(jī)構(gòu)5三部分，其中電控機(jī)構(gòu)3和氣控機(jī)構(gòu)5設(shè)置在水泥頭I的水泥頭本體2外表面，無(wú)線遙控器4設(shè)置在后方人員的操作位置，無(wú)線遙控器4與電控機(jī)構(gòu)3通過無(wú)線電波通信，電控機(jī)構(gòu)3與氣控機(jī)構(gòu)5通過電纜通信，氣控機(jī)構(gòu)5完成水泥頭的全部功用；
[0018]電控機(jī)構(gòu)3的結(jié)構(gòu)是，包括單獨(dú)的電源18和收發(fā)模塊一 19，收發(fā)模塊一 19通過I/O模塊21與CPU20連接，CPU20與執(zhí)行模塊22連接，該四個(gè)用電器件分別與電源18連接，電源18保證電控機(jī)構(gòu)3中各個(gè)用電器件的供電。
[0019]氣控機(jī)構(gòu)5的結(jié)構(gòu)是，水泥頭本體2內(nèi)腔中開有雙通道，即對(duì)應(yīng)設(shè)置有上膠塞及下膠塞通道，則對(duì)應(yīng)設(shè)置有上膠塞氣缸6、下膠塞氣缸7、泥漿通道氣缸8、投球氣缸9、膠塞指示器氣缸10，該五個(gè)氣缸分別對(duì)應(yīng)配套連接有上膠塞電磁閥12、下膠塞電磁閥13、泥漿通道電磁閥14、投球電磁閥15、膠塞指示器電磁閥16，該五個(gè)電磁閥分別與預(yù)先充有高壓氣體的氣源17連通，執(zhí)行模塊22用于控制上述的五個(gè)電磁閥，實(shí)現(xiàn)對(duì)五個(gè)氣缸的控制；另外，為了記錄膠塞數(shù)，還設(shè)置有膠塞指示器11。
[0020]無(wú)線遙控器4的結(jié)構(gòu)是，包括收發(fā)模塊二 23，收發(fā)模塊二 23通過轉(zhuǎn)換模塊24與操作模塊25連接，操作模塊25設(shè)置有外接的顯示屏及操作面板。操作模塊25用于后方人員的輸入指令操作，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制輸入。
[0021]本發(fā)明裝置的工作原理是，
[0022]整個(gè)氣控機(jī)構(gòu)5集成在一個(gè)箱子內(nèi)，整體安裝在水泥頭本體2上，方便拆卸和檢查，水泥頭本體2設(shè)置有兩個(gè)通道，兩個(gè)通道相通；在投膠塞前前置液可從副通道進(jìn)入井中；投膠塞時(shí)，上膠塞氣缸6或下膠塞氣缸7啟動(dòng)，汽缸帶動(dòng)中間接頭旋轉(zhuǎn)釋放相應(yīng)的膠塞。
[0023]氣源17為整個(gè)系統(tǒng)供氣，氣源由可移動(dòng)氣瓶提供，氣瓶安裝在水泥頭本體之上，每次工作之前對(duì)氣瓶充氣，使氣瓶達(dá)到設(shè)定壓力。氣瓶上安裝有壓力檢測(cè)系統(tǒng)，保證氣瓶?jī)?nèi)的壓力，以保證整個(gè)氣控機(jī)構(gòu)5能夠安全工作。
[0024]作業(yè)時(shí)，接通下膠塞電磁閥8，下膠塞氣缸2釋放下膠塞，下膠塞碰觸膠塞指示器6，膠塞指示器6將信號(hào)傳遞給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)得到下膠塞氣缸的工作情況。下膠塞釋放完以后，膠塞指示器電磁閥11接通，膠塞指示器6復(fù)位，從而在上膠塞釋放時(shí)，膠塞指示器6再一次工作。因此膠塞指示器6不僅適用于雙膠塞作業(yè)同樣適用于多級(jí)膠塞作業(yè)。
[0025]控制箱3和無(wú)線遙控器4組成無(wú)線傳輸環(huán)節(jié)，它們之間的信號(hào)傳遞依賴于無(wú)線電波。無(wú)線電波耗電量小，傳輸距離遠(yuǎn)，安全可靠，響應(yīng)快。無(wú)線電波經(jīng)過防爆認(rèn)證，因此能夠在防爆區(qū)域內(nèi)安全傳輸。在作業(yè)中，作業(yè)時(shí)間長(zhǎng)短是不定的，較小的耗電量可以讓整個(gè)電控在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)都可以工作。
[0026]整個(gè)無(wú)線傳輸環(huán)節(jié)調(diào)試好通信協(xié)議，由此控制箱3和無(wú)線遙控器4實(shí)現(xiàn)了無(wú)線通信，收發(fā)模塊二 23和收發(fā)模塊一 19通過無(wú)線電波建立通信。作業(yè)人員操作無(wú)線遙控器3時(shí)觸發(fā)操作模塊25，轉(zhuǎn)換模塊24通過收發(fā)模塊二 23將信號(hào)傳遞給收發(fā)模塊一 19。CPU20是整個(gè)電控機(jī)構(gòu)3的核心，它處理收發(fā)模塊一 19接收的信號(hào)，并發(fā)出相應(yīng)的命令；1/0 21模塊將CPU發(fā)送的命令傳送給執(zhí)行模塊22，執(zhí)行模塊22連接各電磁閥，完成水泥頭的相應(yīng)動(dòng)作。
[0027]同時(shí)整個(gè)氣控機(jī)構(gòu)5的工作壓力，投膠塞數(shù)等狀態(tài)量也通過I/O模塊21傳送給CPU20，CPU20記錄后通過收發(fā)模塊一 19傳送給無(wú)線遙控器4，作業(yè)人員通過無(wú)線遙控器4的顯示屏監(jiān)視整個(gè)水泥頭的工作狀態(tài)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于:包括電控機(jī)構(gòu)(3)、無(wú)線遙控器(4)、氣控機(jī)構(gòu)(5)三部分，其中電控機(jī)構(gòu)(3)和氣控機(jī)構(gòu)(5)設(shè)置在水泥頭(I)的水泥頭本體(2)外表面，無(wú)線遙控器(4)設(shè)置在后方人員的操作位置，無(wú)線遙控器(4)與電控機(jī)構(gòu)(3)通過無(wú)線電波通信，電控機(jī)構(gòu)(3)與氣控機(jī)構(gòu)(5)通過電纜通信。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于:所述的電控機(jī)構(gòu)(3)的結(jié)構(gòu)是，包括單獨(dú)的電源(18)和收發(fā)模塊一(19)，收發(fā)模塊一(19)通過I/O模塊(21)與CPU(20)連接，CPU (20)與執(zhí)行模塊(22)連接，該四個(gè)用電器件分別與電源(18)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于:所述的氣控機(jī)構(gòu)(5)的結(jié)構(gòu)是，水泥頭本體(2)內(nèi)腔中開有雙通道，即對(duì)應(yīng)設(shè)置有上膠塞及下膠塞通道，則對(duì)應(yīng)設(shè)置有上膠塞氣缸出)、下膠塞氣缸(7)、泥漿通道氣缸(8)、投球氣缸(9)、膠塞指示器氣缸(10)，該五個(gè)氣缸分別對(duì)應(yīng)配套連接有上膠塞電磁閥(12)、下膠塞電磁閥(13)、泥漿通道電磁閥(14)、投球電磁閥(15)、膠塞指示器電磁閥(16)，該五個(gè)電磁閥分別與氣源(17)連通，執(zhí)行模塊(22)用于控制上述的五個(gè)電磁閥；另外，為了記錄膠塞數(shù)，還設(shè)置有膠塞指示器(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于:所述的無(wú)線遙控器(4)的結(jié)構(gòu)是，包括收發(fā)模塊二(23)，收發(fā)模塊二(23)通過轉(zhuǎn)換模塊(24)與操作模塊(25)連接。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)水泥頭的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，包括電控機(jī)構(gòu)、無(wú)線遙控器、氣控機(jī)構(gòu)三部分，其中電控機(jī)構(gòu)和氣控機(jī)構(gòu)設(shè)置在水泥頭的水泥頭本體外表面，無(wú)線遙控器設(shè)置在后方人員的操作位置，無(wú)線遙控器與電控機(jī)構(gòu)通過無(wú)線電波通信，電控機(jī)構(gòu)與氣控機(jī)構(gòu)通過電纜通信。本發(fā)明的裝置，當(dāng)需要水泥頭工作時(shí)，連接氣控機(jī)構(gòu)，打開電控機(jī)構(gòu)，作業(yè)人員使用無(wú)線遙控器按需操作，無(wú)線收發(fā)器將指令傳遞給電控機(jī)構(gòu)和氣控機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的操作；遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)采用無(wú)線電波，實(shí)現(xiàn)防爆區(qū)域的無(wú)人化操作，不僅節(jié)省了人力成本并且大大提高了作業(yè)安全。
【IPC分類】E21B33-13
【公開號(hào)】CN104533338
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410613469
【發(fā)明人】張宏橋, 郭振東, 閆永宏, 惠坤亮, 祝賀, 董毅軍
【申請(qǐng)人】寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月4日