专利名称：电控型地面防喷器的控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及是石油、天然气钻井(修井)过程防止井喷失控的防喷器，特别涉
及一种电控型的地面防喷器的控制装置。
背景技术：
石油、地质、矿业等领域的钻井作业中，当地层流体压力的高于钻柱中液柱压力
时，有发生井涌、甚至井喷的危险。为了防止井涌和井喷的发生，井口需要安装地面防喷器，
地面防喷器的控制装置能控制防喷器及时关闭，来防止井涌和井喷的发生。 现有的地面防喷器控制装置采用气控方式控制地面防喷器。控制装置主要包括远
程控制台、司钻控制台和队长控制台组成，其司钻控制台、队长控制台与远程控制台之间通
过多条气管线相连接，通过气管线中的气压气体驱动远程控制台上的三位四通阀门打开，
从而驱动防喷器动作。传统的气控方式是利用压縮空气对远程控制台实现操作。结构比较
简单，通过高压送气管线连接控制台气缸，实现对防喷器控制，但是高压管线内压縮空气中
的水汽饱和容易凝结成水，水在高压送气管线里流动。在司钻控制台与远程控制台之间通
过多条气压管连接，连接的送气管线管路较长，通过气压遥控，控制的滞后时间较长；另外，
受环境温度的影响较大，当温度低于零度时，送气管线内的水能凝结成冰而堵塞管路，导致
控制失灵。采用气控方式，在司钻控制台与队长控制台上不能及时显示远程台的转阀位置。 中国专利授权公告号CN201057015y，提供了一种"电控型地面防喷器控制装置"。
常规的电控型地面防喷器控制装置一般先由电控箱/HMI控制气路的电磁阀，再由电磁阀
控制气缸往复运动，最后由气缸推动三位四通转阀动作，实现防喷器开关动作。这种控制方
式必须要有整套的高压气控系统配合、参与，而且增加了设备的故障率。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种电控型地面防喷器的控制装置，能够通过接近开 关的信号在司钻控制台与队长控制台HMI面板上显示远程台转阀的位置的电控型地面防 喷器控制装置，并且信号传递可靠，动作灵敏，控制滞后时间短、不受环境温度影响，安全可 靠，操作更加方便。彻底摆脱高压气控系统对地面防喷器的控制装置的影响。 本实用新型采用的技术方案是电控型地面防喷器的控制装置，主要由远程控制 台、司钻控制台、队长控制台、PLC可编程控制板、推拉式电磁铁和UPS电源组成，在远程控 制台上有转阀，开动转阀能驱动防喷器动作。其特征在于推拉式电磁铁固定在远程控制台 上。转阀与固定在远程控制台上的推拉式电磁铁连接。推拉式电磁铁由导线连接PLC可编 程控制板。PLC可编程控制板有导线连接UPS电源。PLC可编程控制板有导线分别连接司 钻控制台和队长控制台。在司钻控制台和队长控制台上均装有触摸屏和/或按钮箱。当井 口发生井喷或井涌现象时，为触摸屏和/或按钮箱输送指令给PLC可编程控制板，控制推拉 式电磁铁动作，开启远程控制台的转阀，驱动防喷器动作。当系统断电时，由UPS电源供电， 保证远程控制台不会因停电失去控制。[0007] 所述的转阀是三位四通转阀或两位三通转阀，所述的推拉式电磁铁型号是MQD1。 为了能够输出连续的模拟量信号，能记录压力值的趋势曲线，并通过曲线，观察远 程控制台的蓄能器、环形管汇压力的变化情况，在蓄能器管汇、转阀管汇、环形管汇上分别 装有防爆压力变送器，量程分别为0 40MPa、0 40MPa、0 25MPa。市场上满足要求的防 爆压力变送器有很多，例如TST-SMX、PTH705。 推拉式电磁铁的推拉杆垂直连接在转阀的手柄上，连接方式是通过销轴连接的。 推拉杆连接在手柄转动中心的下部或上部。 地面防喷器的控制装置工作原理 参阅图1。本实用新型的地面防喷器的控制装置，当需要防喷器动作时，能在远程 控制台上手动操作储能器装置上相应的三位四通转阀来实现防喷器的开闭。也可以通过操 作司钻控制台或队长控制台上的触摸屏实现防喷器的开闭。点触触摸屏，触摸屏发送信号 给PLC可编程控制板5， PLC可编程控制板5发送信号给远程控制台1上的推拉式电磁铁 6，推拉式电磁铁6根据输入信号的不同，实现推或拉动作，使三位四通转阀8到达开位或关 位，从而控制防喷器的开闭。当推拉式电磁铁6动作到慢行程时，由相应的接近开关向司钻 控制台2和队长控制台3发出信号。其司钻控制台2和队长控制台3与PLC可编程控制板 5连接，连线简单、轻便；同时，信号传送快，延时短。且司钻控制台2和队长控制台3与PLC 可编程控制板5电线连接，其相连的电线、信号线等电缆的长度很长，遥控距离更远。更重 要的是司钻控制台2和队长控制台3与PLC可编程控制板5连接，电缆传递的控制信号，不 受气温的影响，不会出现温度低于0°C时，气压管线内的低温水气凝结堵塞气管而导致控制 系统失灵的危险，因而更加安全、可靠。同时，司钻控制台2与队长控制台3装有触摸屏4， 使得操作更加直观、简单、方便。 本实用新型采用PLC可编程控制板5做主站，触摸屏4和/或按钮箱做从站的主 从控制系统。在触摸屏4和/或按钮箱上能方便地对防喷器组进行开关操作。当需要操作 防喷器时，在触摸屏4和/或按钮箱按下相应的按钮，传送一个数字量输入信号进入PLC可 编程控制板5，然后由PLC可编程控制板5发出一个数字量输出信号给远程控制台1上固定 的相应推拉式电磁铁6，推拉式电磁铁6动作，使远程控制台1上相应的三位四通转阀8换 向，从而关闭防喷器。当三位四通转阀8到达控制位置时，三位四通转阀8两端的接近开关 接通并发出电信号，将转阀8的位置传入PLC可编程控制板5，从而在触摸屏4上显示出。 并且在触摸屏4上能对防喷器组的形式进行设定和修改，使用者可以根据不同钻井阶段防 喷器的配置来选择不同的组合。由于采用了传感器，能够输出连续的模拟量信号，可以记录 蓄能器压力值的趋势曲线，通过曲线，可以观察到蓄能器、管汇、环形压力的变化情况。在更 改报警点和电机自动起停的设置上只需在触摸屏4上更改即可完成，方便、快捷、准确。为 确保系统安全性和准确性，在更改系统配置时增加了用户密码，不同级别的用户可以有不 同的操作权限。系统还配备了一套备用电源系统，即UPS电源7。当控制系统的主电源出现 故障时，UPS电源7自动启动，能够保证控制系统的遥控操作至少两小时以上。 本实用新型的环形防喷器的调压使用了电马达式调压阀，环形防喷器的压力可以 通过手动或电动设定在需要的值。当电源失效时，调压阀保持调定的压力。克服了传统地 面防喷器控制装置采用气动调压阀时，存在的滞后现象。 本实用新型的有益效果本实用新型电控型地面防喷器的控制装置通过触摸屏和/或按钮箱对防喷器进行远程遥控，实现了对地面防喷器控制操作信号传递可靠、动作灵 敏，并且能通过接近开关的信号来显示远程台的转阀位置，更加直观、可靠。本实用新型电 控型地面防喷器控制装置，采用推拉式电磁铁控制三位四通转阀或者两位三通转阀转动， 当推拉式电磁铁得到电信号，直接推动三位四通转阀或者两位三通转阀转动，实现防喷器 的开关动作，去掉了控制装置中的气路环节。
图1是本实用新型电控型地面防喷器的控制装置结构示意图。 图中，l.远程控制台，2.司钻控制台，3.队长控制台，4.触摸屏，5.PLC可编程控制
板，6.推拉式电磁铁，7.UPS电源，8.转阀。
具体实施方式实施例1 :以一个电控型地面防喷器的控制装置为例，对本实用新型作进一步详 细说明。 参阅图1。本实用新型电控型地面防喷器的控制装置，主要由远程控制台1、司钻 控制台2、队长控制台3、PLC可编程控制板5、推拉式电磁铁6和UPS电源7组成，在远程控 制台1上有六个转阀8，控制对象分别为全封、半封、半封、环形、放喷、放喷，根据实际情况 也控控制其他对象(另外有一个两位三通转阀控制旁通，其远程控制也是由相应的推拉式 电磁铁完成)。六个推拉式电磁铁6固定在远程控制台1上。 一个转阀8与一个固定在远 程控制台1上的推拉式电磁铁6连接。推拉式电磁铁6的推拉杆垂直连接在转阀8的手柄 上，连接方式是通过销轴连接的。推拉杆连接在手柄转动中心的下部，每个推拉式电磁铁6 均有导线连接PLC可编程控制板5。 PLC可编程控制板5有导线连接UPS电源7。 PLC可编 程控制板5有导线分别连接一个司钻控制台2和一个队长控制台3。在司钻控制台2和队 长控制台3上均装有一个触摸屏4。 所述的转阀8是三位四通转阀，所述的推拉式电磁铁6型号是MQD1. 在蓄能器管汇、转阀管汇、环形管汇上分别装有防爆压力变送器，量程分别为0
極Pa、0 極Pa、0 25MPa。
权利要求一种电控型地面防喷器的控制装置，主要由远程控制台(1)、司钻控制台(2)、队长控制台(3)、PLC可编程控制板(5)、推拉式电磁铁(6)和UPS电源(7)组成，在远程控制台(1)上有转阀(8)，其特征在于推拉式电磁铁(6)固定在远程控制台(1)上，转阀(8)与固定在远程控制台(1)上的推拉式电磁铁(6)连接，推拉式电磁铁(6)由导线连接PLC可编程控制板(5)，PLC可编程控制板(5)有导线连接UPS电源(7)，PLC可编程控制板(5)有导线分别连接司钻控制台(2)和队长控制台(3)，在司钻控制台(2)和队长控制台(3)上均装有触摸屏(4)和/或按钮箱。
2. 根据权利要求l所述的电控型地面防喷器的控制装置，其特征是所述的转阀(8)是三位四通转阀或两位三通转阀，所述的推拉式电磁铁6型号是MQD1。
3. 根据权利要求1所述的电控型地面防喷器的控制装置，其特征是在蓄能器管汇、转阀管汇、环形管汇上分别装有防爆压力变送器。
4.根据权利要求1、2或3所述的电控型地面防喷器的控制装置，其特征是所述的推拉式电磁铁(6)的推拉杆垂直连接在转阀(8)的手柄上，连接方式是通过销轴连接，推拉杆连接在手柄转动中心的下部或上部。
专利摘要电控型地面防喷器控制装置，应用于石油天然气防喷器的远程控制。主要由远程控制台(1)、司钻控制台(2)、队长控制台(3)、PLC可编程控制板(5)、推拉式电磁铁(6)和UPS电源(7)组成，推拉式电磁铁(6)固定在远程控制台(1)上。转阀(8)与推拉式电磁铁(6)连接。推拉式电磁铁(6)连接PLC可编程控制板(5)。PLC可编程控制板(5)有导线分别连接司钻控制台(2)和队长控制台(3)。在司钻控制台(2)和队长控制台(3)上均装有触摸屏(4)和/或按钮箱。电缆的长度可调，遥控距离可以更远。装置在低温下能够正常工作。通过触摸屏(4)和/或按钮箱对地面防喷器进行远程控制，信号传递可靠，动作灵敏。
文档编号E21B33/06GK201521276SQ200920246218
公开日2010年7月7日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者于震, 姜东亮, 王俊洲, 高敏 申请人:河北华北石油荣盛机械制造有限公司