智能全液压修井机装备自动化控制浅析

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油田修井作业自动化装置的应用探讨

油田修井作业自动化装置的应用探讨

油田修井作业自动化装置的应用探讨随着石油开采技术的不断进步,油田修井作业自动化装置的应用逐渐成为石油行业的一个重要发展方向。

本文将就油田修井作业自动化装置的应用进行探讨,主要包括以下几个方面:提高作业效率、降低人员伤害风险、确保作业质量和提高能源利用效率。

油田修井作业自动化装置的应用能够显著提高作业效率。

传统的修井作业需要人工操作,操作人员需要进行大量的重复性工作,不仅费时费力,还容易出现误操作。

而自动化装置的应用可以实现作业的自动化和连续化,减少人工干预,极大地提高了作业效率。

自动化装置能够根据预设的程序和指令进行作业,不仅可以减少作业时间,还可以提供准确的数据反馈,方便作业的监控和调整。

油田修井作业自动化装置的应用可以降低人员伤害风险。

油田修井作业通常需要在恶劣的工作环境下进行,如高温、高压和有毒气体等。

而自动化装置可以代替人工进行危险作业,减少作业人员的接触和风险,降低了作业中的事故发生率。

自动化装置能够对作业现场进行全方位的监测和控制,及时发现和解决潜在的安全隐患,保障作业人员的安全。

油田修井作业自动化装置的应用可以确保作业质量。

自动化装置可以精确控制各个环节的作业参数,消除了人为因素的干扰和误差,提高了作业的准确性和一致性。

自动化装置在作业过程中能够实时监测和分析各种数据,及时发现和处理作业过程中的问题,提供可靠的作业数据和结果。

通过提高作业质量,可以进一步提高油井的产量和采收率。

油田修井作业自动化装置的应用可以提高能源利用效率。

油田修井作业通常需要大量的能源供给,如电力、气体等。

而自动化装置的应用可以精确控制和调节能源的使用,避免能源的浪费和过度消耗。

自动化装置能够实时监测和调整能源的供需平衡,提高能源的利用效率,降低能源成本,减少对环境的影响。

油田修井作业自动化装置的应用探讨

油田修井作业自动化装置的应用探讨

油田修井作业自动化装置的应用探讨随着现代高科技的发展,油田井道修井作业已经由手工操作向自动化控制转变,油田修井作业自动化装置的应用也越来越广泛。

油田修井作业是一个复杂的系统工程,其自动化控制系统所涉及的硬件、软件、控制策略和人机界面等方面内容也相当丰富。

油田修井作业自动化装置的应用可以有效地提高作业效率、降低工人劳动强度、提高作业品质、减少事故发生的可能性,从而实现生产的安全可靠和经济效益的最大化。

油田修井作业自动化装置的应用中,控制策略是实现自动化控制的核心,主要包括传感器的选择、控制器的选择、控制策略的设计和实现、控制系统的调试与运行等。

传感器是自动化控制的基础,因为它们能够实时从井下工程获取各类信号信息,如井下温度、压力、流量等信息。

油田开发中比较常用的控制器有PLC、DCS、SCADA等。

其中PLC具有结构简单、功能实用、能够配置控制程序的能力等优点,因此被广泛应用于油田修井作业自动化控制中。

控制策略主要包括开、停、调速等操作,其中最常用的是PID控制和模糊控制。

PID 控制是在系统中添加一个附加的负反馈回路,用于调节控制量,这种控制策略在校正控制误差时具有较好的稳定性和准确性。

模糊控制则是一种能够适应不确定元素的控制策略,其主要原理是通过模糊化规则,从模糊逻辑推断的角度来实现对控制量的调节。

油田修井作业自动化装置的应用也涉及到人机界面设计,具有良好的人机界面设计不仅能够改善操作效率,还能够增强作业过程中的安全性和有效性。

人机界面是指用于控制与监视的显示和控制器,其中显示主要是对井下工作状态的显示,控制器则是操作者用来控制油田修井作业自动化装置的设备。

在界面的设计中,需要考虑到操作者的人机交互方式、界面信息的分类与组织、操作任务的可调度性等等因素。

此外,在井下环境的条件下,需要对显示器的亮度、对比度等参数进行优化,以保证优秀的使用效果。

最终,实现油田修井作业自动化装置与人机界面的一体化设计要求,能够有效地提高工作效率,提升工作人员的防止事故的安全能力,同时也减少作业的成本和能源的消耗,优化油田经济效益。

油田修井作业自动化装置的应用探讨

油田修井作业自动化装置的应用探讨

油田修井作业自动化装置的应用探讨随着石油工业的发展,油田修井作业一直是石油生产的重要环节之一。

传统的油田修井作业存在着许多问题,如作业效率低下、安全隐患较大等。

为了解决这些问题,自动化装置在油田修井作业中得到了广泛的应用。

油田修井作业自动化装置是指利用电子技术、控制技术等现代技术手段,实现对油井修井作业过程的自动化控制和监测。

它可以通过传感器、执行器等设备,实时地获取井口信息,对井口操作进行准确的控制,从而提高作业效率和安全性。

油田修井作业自动化装置可以提高作业效率。

传统的修井作业需要大量的人力和时间,而自动化装置的应用可以实现作业的自动化和智能化,极大地提高了生产效率。

自动化装置可以通过传感器实时监测油井的工作状态和参数,根据实际情况进行自动调整,避免了人为调整的误差,同时还可以实时收集和分析作业数据,为后续的作业提供参考依据。

油田修井作业自动化装置可以提高作业安全性。

油田修井作业存在着一系列的危险因素,如高温、高压、有毒气体等,传统的作业方式容易导致人员受伤甚至死亡的事故发生。

而自动化装置可以在高风险作业环境下代替人工操作,减少了人员的风险和伤害。

在进行井口操作时,自动化装置可以通过远程操控实现,避免了人员直接接触危险区域,大大提高了作业的安全性。

油田修井作业自动化装置还可以实现作业环境的监测和控制。

油井作业环境因为油田的多样性和复杂性,往往存在着温度、湿度、压力等因素的变化。

传统的作业方式难以准确地监测和控制这些因素,容易造成作业失误。

而自动化装置可以通过传感器等设备实时地感知环境条件,并根据条件的变化进行调整和控制,从而保证作业的稳定性和质量。

油田修井作业自动化装置的应用可以有效解决传统作业中存在的问题,提高作业效率和安全性,实现作业环境的自动控制,为油田生产提供了有力的技术支持。

由于油田的复杂性和特殊性,油田修井作业自动化装置在应用过程中还需要更多的研究和探索,以满足不同油田作业的需求。

电动修井机的自动化控制系统

电动修井机的自动化控制系统

电动修井机的自动化控制系统引言概述:电动修井机的自动化控制系统在石油行业中扮演着重要的角色。

随着科技的不断进步,自动化控制系统在修井机的操作中起到了关键的作用。

本文将详细介绍电动修井机的自动化控制系统的五个部分,包括传感器、控制器、执行器、通信系统和监控系统。

一、传感器:1.1 温度传感器:电动修井机的自动化控制系统中的温度传感器能够实时监测井口温度,以便及时调整修井机的工作状态。

1.2 压力传感器:通过压力传感器,自动化控制系统能够监测井底压力,确保修井机在合适的压力范围内工作。

1.3 流量传感器:流量传感器可以监测井口液体的流量,从而保证修井机能够在适当的流量条件下进行作业。

二、控制器:2.1 PLC控制器:PLC(可编程逻辑控制器)是电动修井机自动化控制系统中的核心部件。

它能够根据传感器的反馈信号,实时控制修井机的运行状态。

2.2 HMI人机界面:HMI人机界面是用户与自动化控制系统进行交互的界面。

通过HMI,操作人员可以监控修井机的运行状态,并进行相应的操作。

2.3 控制算法:电动修井机的自动化控制系统中的控制算法是根据井口情况和修井需求设计的,能够根据实时数据进行自动调整,确保修井机的工作效率和安全性。

三、执行器:3.1 电动马达:电动马达是电动修井机自动化控制系统中的关键部件之一。

它能够根据控制器的指令,驱动修井机进行上下、旋转等操作。

3.2 液压系统:液压系统通过控制液压缸的运动,实现修井机的伸缩和旋转。

自动化控制系统能够准确控制液压系统的工作,确保修井机的精确操作。

3.3 传动系统:传动系统通过传动装置将电动马达的动力传递给修井机的各个部件,保证修井机的正常运行。

四、通信系统:4.1 有线通信:自动化控制系统中的有线通信系统能够将传感器和执行器与控制器进行连接,实现数据的传输和控制指令的传递。

4.2 无线通信:无线通信系统可以实现修井机与中央控制室之间的远程监控和操作,提高了修井机的操作灵活性和效率。

油田修井作业自动化装置的应用探讨

油田修井作业自动化装置的应用探讨

油田修井作业自动化装置的应用探讨油田修井作业是指在油井钻探完成后,对钻井过程中失效的井筒进行修补和维修的作业过程。

在过去的几十年中,由于技术的限制,修井作业一直是一项非常危险和费时费力的任务。

随着科技的发展和自动化装置的应用,油田修井作业的效率和安全性得到了极大提升。

自动化装置是指能够自动执行特定任务的机器或设备。

在油田修井作业中,自动化装置可以应用于以下几个方面:1. 井筒清理:在钻井过程中,井筒中会产生大量的泥浆、碎屑和其他杂质。

传统的井筒清理作业需要人工进入井筒进行清理,非常危险。

而通过自动化装置,可以将清理作业完全交给机器人或无人机完成。

这些装置可以根据井筒内的情况,选择最合适的清理方式和工具,从而提高清理效率和安全性。

2. 井口装置:传统的井口装置需要人工操作,耗时耗力。

而通过自动化装置,可以实现井口装置的自动升降、切换和调整,从而提高装置的工作效率和准确性。

3. 测量与检测:修井作业中,需要对井筒的各项参数进行测量和检测。

传统的方法需要人工进行,效率低下且容易出错。

而自动化装置可以实现井筒参数的实时监测和记录,从而提高修井作业的准确性和效率。

4. 策略与决策:修井作业中的决策常常需要根据多个参数和情况进行调整和变化。

传统的决策方法常常依赖于人的经验和判断,容易受到主观因素的影响。

而通过自动化装置,可以根据预设的策略和算法,实现对修井作业的自动决策和调整,从而提高决策的准确性和效率。

值得指出的是,虽然自动化装置在油田修井作业中具有许多优点,但也存在一些挑战和限制。

自动化装置的成本较高,对设备和维护的依赖较大。

油田的环境复杂多变,自动化装置需要具备适应不同环境和应对各种突发情况的能力。

油田修井作业自动化装置的应用为油田修井作业带来了革命性的改变。

通过自动化装置,可以提高作业的安全性、效率和准确性,减少人力成本和作业时间。

随着技术的不断发展,相信自动化装置在油田修井作业中的应用将会越来越广泛,并为油田修井作业的未来发展注入新的动力。

电动修井机的自动化控制系统

电动修井机的自动化控制系统

电动修井机的自动化控制系统引言概述:电动修井机是一种用于修复和维护井口设备的重要工具。

随着科技的不断进步,电动修井机的自动化控制系统也得到了不断的改进和发展。

本文将详细介绍电动修井机的自动化控制系统,包括其原理、功能和应用。

一、自动化控制系统的原理1.1 传感器技术:自动化控制系统通过安装各种传感器来实时监测井口设备的工作状态,如温度、压力、振动等。

这些传感器将收集到的数据传输给控制系统,以便进行后续的处理和分析。

1.2 数据处理与分析:控制系统会对传感器收集到的数据进行处理和分析,通过算法和模型来判断井口设备的工作状态和健康状况。

这些数据和分析结果将为后续的控制决策提供依据。

1.3 控制决策与执行:基于数据处理和分析的结果,控制系统将做出相应的控制决策,并通过执行机构控制电动修井机的运动和操作。

这样可以实现对井口设备的自动化修复和维护。

二、自动化控制系统的功能2.1 故障检测与诊断:自动化控制系统能够实时监测井口设备的工作状态,一旦发现异常情况,系统将能够及时报警并进行故障诊断,以便及时采取修复措施。

2.2 自动化操作:通过自动化控制系统,电动修井机可以实现自动化操作,如自动定位、自动起吊、自动旋转等。

这样可以提高工作效率,减少人工操作的繁琐性和风险性。

2.3 远程监控与管理:自动化控制系统可以通过网络实现远程监控和管理,操作人员可以通过电脑或手机等终端设备对电动修井机进行远程控制和监测,提高了工作的灵活性和便捷性。

三、自动化控制系统的应用3.1 石油钻井行业:电动修井机的自动化控制系统在石油钻井行业中得到广泛应用。

它可以实现钻井设备的自动化操作和监测,提高了钻井的效率和安全性。

3.2 矿山行业:电动修井机的自动化控制系统也可以应用于矿山行业,用于井口设备的修复和维护。

它可以实现对井口设备的自动化控制和监测,提高了矿山的生产效率和安全性。

3.3 建筑工程行业:电动修井机的自动化控制系统还可以应用于建筑工程行业,用于井口设备的安装和维护。

电动修井机的自动化控制系统

电动修井机的自动化控制系统

电动修井机的自动化控制系统一、引言电动修井机是一种用于修井作业的设备,它能够提高作业效率和安全性。

为了进一步提升修井机的性能和操作便利性,我们设计了一套自动化控制系统。

本文将详细介绍电动修井机的自动化控制系统的设计原理、功能模块和工作流程。

二、设计原理1. 系统架构电动修井机的自动化控制系统采用分布式控制架构,由主控制器、传感器和执行器组成。

主控制器负责接收和处理传感器数据,并根据预设的控制策略发出指令控制执行器的运动。

2. 控制策略电动修井机的自动化控制系统采用PID控制算法,通过对传感器数据进行实时监测和反馈控制,实现对修井机运动的精确控制。

PID控制算法通过比较目标值和实际值的差异,计算出控制量,并通过调整执行器的输出来实现目标值的稳定控制。

三、功能模块1. 传感器模块传感器模块包括位移传感器、压力传感器和温度传感器。

位移传感器用于监测修井机的位置,压力传感器用于监测修井机的工作负荷,温度传感器用于监测修井机的温度情况。

传感器模块将采集到的数据发送给主控制器进行处理。

2. 主控制器模块主控制器模块包括数据处理单元、控制算法单元和通信接口单元。

数据处理单元负责接收传感器模块发送的数据,并进行数据处理和分析。

控制算法单元根据预设的控制策略计算出控制量,并通过通信接口单元发送控制指令给执行器模块。

3. 执行器模块执行器模块包括机电和液压系统。

机电用于控制修井机的运动,液压系统用于控制修井机的工作负荷。

执行器模块接收控制指令,并根据指令调整机电和液压系统的工作状态,从而实现修井机的自动化控制。

四、工作流程1. 传感器数据采集电动修井机的自动化控制系统通过传感器模块实时采集修井机的位置、工作负荷和温度等数据。

2. 数据处理和分析主控制器模块接收传感器模块发送的数据,并进行数据处理和分析,得出修井机当前的状态和工作情况。

3. 控制策略计算控制算法单元根据预设的控制策略计算出修井机的控制量,即需要调整的参数值。

油田修井作业自动化装置的应用探讨

油田修井作业自动化装置的应用探讨

油田修井作业自动化装置的应用探讨油田修井作业是油气工业中的重要环节,通过修井作业可以提高油井的产能,延长井寿,确保油井的正常运营。

在传统的修井作业中,人工操作占据主导地位,存在着工作强度大、效率低、安全隐患多等问题。

为了改进这种状况,提高修井作业的效率和质量,人们引入了自动化装置,以实现修井作业的自动化。

油田修井作业自动化装置的应用不仅能够提高施工效率,减少劳动力成本,还能提高作业质量,降低事故风险,有效保障作业人员的安全。

一方面,自动化装置可以用于替代人工进行基本的修井作业,如井下凿岩、杂物清除、阻流器更换等。

自动化装置具有高效、准确、稳定的特点,可以在较短的时间内完成作业任务,并大幅度降低错误发生的概率。

自动化装置还可以进行实时数据采集和监测,通过传感器和无线通信技术,将各种井下参数实时传输到地面,为作业人员提供准确的数据支持,帮助他们实时掌握井底情况,并根据实际情况进行调整。

在油田修井作业中,自动化装置的应用也存在一些问题和挑战。

自动化装置需要具备一定的智能化能力,能够自主识别和处理各种工况,根据实际情况做出相应的调整和决策。

由于油田环境的特殊性,自动化装置的设计和制造需要考虑到极限工况的需求,确保装置在极端条件下依然能够正常运行。

自动化装置的维护和管理也需要专门的技术人员进行,这对人才培养和管理提出了很高的要求。

未来,随着科学技术的不断发展和进步,油田修井作业自动化装置的应用将越来越广泛。

一方面,自动化装置将不断升级和更新,性能将进一步提升,功能将更加完善,可以适应更多不同的作业需求。

自动化装置还将与其他技术相结合,形成多种多样的修井作业解决方案,不仅能够提高作业效率,还能够降低作业成本,提高油井产能。

油田修井作业自动化装置在提高作业效率、保障安全、降低成本等方面具有重要的应用价值。

随着技术的不断进步,自动化装置将在油田修井作业中发挥越来越重要的作用,并在未来推动油气工业的发展。

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关键词:智能全液压修井机;自动化系统;模块化设计;安全设计智能液压修井作业机要求实现修井作业无人化作业,一键启动,按照预先设定的控制策略运行,直到起管作业或下管作业完成后自动停止。

如果在运行过程中遇到参数的改变或环境的改变,设备自适应运行,改变运行策略,满足作业工艺的要求,在遇到紧急情况下(如遇阻,传感器失灵,机械故障等紧急事件发生),人工干预设备停止或通过控制策略研判自动停止设备运行,直到故障处理后从断点恢复运行,这就对控制系统的设计带来了极大的挑战性,因此,本文设计了全新的液压智能修井机自动化控制系统。

该系统将多变量、安全互锁以及精确闭环控制技术应用到液压智能修井机控制系统中,这是根据修井机机生产现场对控制系统统的要求而设计出来的。

该设计方案满足生产现场的需要,提高了控制系统的可靠性,达到了智能控制的要求。

其次,该系统将多变量、多策略控制技术应用到智能控制系统,满足智能化修井控制系统的要求,很好地满足了油田修井作业的需求,达到了满意的效果。

此外,为适应不同的油田工况、环境、人为操作因素、工艺流程的优化和液压智能修井机设备复杂性,该智能控制系统采用模块化设计理念,并具有可扩展性、可调节性、自适应性、人机交互性和灵活性的控制策略择优选择性等特点。

1液压智能修井机模块化设计液压智能修井机装备自动控制系统设计时分为以下七个模块。

接箍自动检测、自动上卸扣系统、机械手自动扶正对中系统、吊卡自动抓松管系统、油管防风系统、管杆自动输送系统、污水收集系统、安全互锁系统、遥控及监控系统、可调式井口作业平台系统。

整个系统设定2个总的目标变量,OBj和OBw。

其中OBj为起下管节拍,本系统设定为40根/h,OBw 为桅杆变速调整目标变量,整个系统在安全控制策略的贯穿下,围绕目标变量闭环运行策略控制,实现自动修井机的整个无人化作业流程。

七个控制系统模块中1-5个模块每个模块成为一个小单元,由一个子系统控制,每个子模块设定2个目标变量,Ob1和Ob2,其中Ob1为主目标变量,Ob2为辅助目标变量,两个变量协调统一,服从整个系统变量的控制策略要求。

子模块变量与子模块变量之间做优化选择,不同位置,不同情况使用不同的控制策略,达到工艺流程要求的同时,实现各运动部件之间、运动部件与静止模块之间无干涉,在满足流畅、实时运行目的同时要达到可靠性,提升装备运行安全性,以提升运行速度,提高作业的产量,满足OBj起下管节拍。

1.1油管杆的自动寻箍、油管杆扶正和与井口油管接箍对中自动控制技术要保证箍接的自动检测,本系统采用了磁场—电场—接箍信号获得控制电路,首先采集磁场信号,通过磁场—电场转换模块,实现磁电的转换,通过接箍和油管磁场强度的不同来判断信号,同时与提升速度匹配,找出适合油管接箍检测的最佳运行速度,从而即刻捕捉接箍信号,完成接箍的检测环节。

本子系统设定两个目标变量Obd和Obx,即对中精度目标变量和寻箍精度目标变量,采用寻箍模块与子PC系统通讯的模式实时获取接箍的位置和速度信号。

1.2油管和油杆液压工具上扣和卸扣多变量自动化控制技术油管杆在上卸扣之前,要准确地自动就位,在上扣和卸扣中要实现扭矩、电流、压力、速度、圈数参数的实时监控,进行多变量综合判断丝扣是否上紧或卸开,上卸扣完毕后卸扣装置能快速自动回位。

实现柔性上卸扣,根据实际情况判断上卸扣的扭矩、螺纹的圈数以及压力,合理的输出上卸扣扭矩,并防止背钳的卡壳,从而造成安全事故。

本子系统设定两个目标变量Obn和Oby,即上卸扣扭矩变量和上卸扣压力目标变量,采用实时多路传感器检测的模式实时获取液压钳、钳口位置、扭矩、压力和速度信号。

1.3自动油管和油杆杆抓取和释放、智能吊卡自动化控制技术自动吊卡起下管过程中起到油管的夹持、上提、下放作用,吊卡上设定锁定安全机构、倾角机构以及随动机构,每个机构都使用油缸专用传感器,实现动作的位置检测。

吊起下管过程中的死点检测和控制。

刚性设计的吊卡,随桅杆上下运动,保证了对中的精度,吊卡可实现倾斜抓放管,适用不同的标准管柱的作业需求。

本子系统设定两个目标变量Obj和Obz,即桅杆运行速度变量和吊卡自动抓放管速度目标变量,采用实时多路传感器检测的模式实时获取速度信号、组合动作速度信号以及各机构的动作位置信号。

1.4管柱提升精确定位和调速自动化控制检测技术本系统实现油管杆的自动测长,测长完后的数据直接存储在PC机内,并自动形成EXCEL 报表,可通过网络后台远程浏览或用U盘COPY存贮。

由于油管杆的长度不同,带来了每次提升或下放管柱的“零位置点”不同,要保证装备的智能化运行,首要的是解决油管提升中“零位”准确度的问题,故要实现起下油管杆整个行程中油管的位置跟踪检测,实现运行自动变调速,和整个过程实施监控和测定。

本子系统设定两个目标变量Oba和Obt,即自动管杆输送机运行速度变量和自动管杆排放机速度目标变量,采用多自由度的机械手位置检测和机构互锁来控制其可靠安全运行。

1.5油管和油杆排放和输送、装卸大型械手自动化控制技术实现油管杆排放机械化、自动化,在下管柱时应能从油管盒内抓取单根管柱,并将管柱输送到指定位置;在起管柱时,应能将起出的管柱放到油管杆盒内并排列好。

机械手自动在管排架上抓取油管或油杆,抓取油管杆后翻转直立,并推送到井口等待位,在自动吊卡抓管时伸出手臂喂入吊卡卡爪中,然后,扶管对中。

解决了传统此类设备扶正对中问题、丝扣磨损问题、效率低问题等。

本子系统设定两个目标变量Obs和Obp,即自动管杆输送机运行速度变量和自动管杆排放机速度目标变量,采用多自由度的机械手位置检测和机构互锁来控制其可靠安全运行。

1.6自动化装置防污防冻技术在修井作业中,作业环境非常恶劣。

当井下压力过高时,油泥井喷会损害机械化自动化设备快速运行精度,以及控制策略选择的正确性,甚至会损坏设备或模块。

特别是在北方严寒地带的冬天季节作业,可能会导致设备无法工作。

所以智能液压修井机装备设计了一套完整的自动带压作业模块、油污处理模块、并配套了防冻技术,使其能够适应恶劣的工作环境。

1.7信息管理自动化技术在整个作业过程中,采用设计基于PC端平台的控制监控软件,能够实现修井机自动控制功能。

此外还可以实时监视自动修井机液压控制系统运行状况,记录修井机控制系统参数信息。

该智能装备的控制系统设计了各模块的监控、目标参数的监控、运行参数监控、安全参数的实时检测、位置数据的实时跟踪。

危险参数报警显示、运动部件位置跟踪,该模块具有油管油杆自动测长记录、操作数据记录、作业数据记录、安全数据监控记录、修井过程监测、安全报警、故障自诊断、自修复等功能以及远距离数据传输功能,还能在线自动寻箍定零位,检测油管磨损等。

视频监控系统配有工业电脑触摸显示屏,可以连接视频信号的接收和显示。

1.8远程监控和手机端监控在修井作业过程中,能够实现移动端监控,并成为数字化油田系统的子系统,信息共享,达到高效率、高安全性及井口无人化作业要求。

通过4G,5G通讯模块,可在授权权限的情况下,检测装备的位置信息、作业数据信息、作业情况信息、工作状态信息可方便真实地反映作业装备的情况和现场作业人员的作业情况,为作业队的修井作业任务安排、调度、设备的维护等提供了决策的数据支撑。

2基于PC的智能全液压修井机自动化系统设计参数鉴于井场的复杂性,环境的恶劣性,油泥,磁性,磁化,不可预估的因素和环境温度的影响,系统设计时以可靠性、安全性、先进性为主,同时满足HSE的要求。

2.1系统设计参数温度:-30~55℃;风力:≤6级;雨雪:<中级;电源:24VDC,波动范围±10%(车载发动机供电或蓄电池供电);供电能力:≥15kW;油压:32MPa;2.2总线结构设计充分利用现代先进技术,如现场总线技术、智能控制技术、机器人控制技术、现代检测技术、优化控制技术、专家系统等实现该控制系统的实用性和智能性。

本系统控制总线使用工业控制成熟PROFInet总线,后台监控和数据传输使用工业以太网总线,并配置了远程无线数据传输模块,可以使用4G,5G手机卡的流量实现数据的无线远程传输。

2.3智能全液压修井机控制流程要满足修井机的智能控制,准确的作业工艺过程是控制系统的关键。

图1为全液压修井机的作业的工艺流程。

3操作模式设计为了便于操作,便于维修,提高作业机的作业效率,并满足不同工况,不同环境的需求,本智能全液压修井机装备的控制系统设计了三种模式,即单步、单键、三次“三单”操作模式。

即实现遥控、半自动、一键启动智能作业模式。

一键作业模式也就是只按“启动”键一次,即可完成起管或下管自动化作业智能化作业,设备根据预先设定的控制策略来运行,达到最佳的作业工艺要求。

4智能控制和安全设计4.1智能多控制参数设计根据作业流程的要求、提升和下放管柱载荷变化的规律、各模块目标变量的预设值,以及不同工况、不同步骤时情况的策略制定,通过计算机对液压系统各种传感器数据的实时监测值的监控和分析,预先根据专家系统推理机编制一套适合智能全液压修井机装备运行的优化拟合控制算法,在此算法的控制下,通过对液压系统泵组和控制阀回路的优化控制,使按照计算机智能速度载荷拟合曲线的运动方程运行,实现全液压修井机的最优化智能控制。

4.2安全设计4.2.1安全电气互锁设计。

各模块之间的电气互锁,动作之间的电气互锁,手动、遥控、自动之间的模式互锁。

4.2.2机械模块互锁设计各子设备和机械模块之间的防碰联锁控制,避免设备损坏和由此产生人员伤害的可能性。

位置互锁:自动模式下防止设备之间碰撞,防止设备在高速运动下与其他设备碰撞,视线不好的区域防止碰撞。

握手互锁:自动吊卡,自动卡瓦,自动管杆输送机构等防止油管坠落。

4.2.3紧急情况处理设计。

传感器失灵、机械卡死,以及遇阻情况下,设备锁死在当前位置,同时自动切换到安全运行模式,警示铃声响起,等待作业人员查看故障,保证安全运行。

5结论智能全液压修井机在自动控制系统运行,无人工干预的情况下,能独立完成油管的连续起下工作,劳动强度极低,井口、井场15m范围内无需操作工,机械伤害隐患大幅降低,安全系数大幅提高,作业效率得到很大提升。

控制程序设计合理,传感器灵敏,机械部件动作精确,达到了设计的要求。

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