一种油管接箍探测装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种油管接箍探测装置及探测油管接箍的方法，油管接箍探测装置包括：修井机和带压作业装置；修井机的滚筒总成还包括用于检测滚筒转动方向和转动度数的信号接收装置，该信号接收装置与信号处理装置电连接，该信号处理装置电连接有报警提示装置；本实用新型的探测油管接箍的方法，通过信号接收装置检测滚筒的转动方向和转动度数，通过信号处理装置判断当滚筒转动度数达到设定的报警度数时，控制报警提示装置发出报警提示信号，便于准确及时的操作两个上下设置的半封防喷器的开启、关闭，使油管接箍顺利通过，避免挂坏半封防喷器的半封闸板，减少了设备的故障率；也便于操作人员观察井口平台的工作状况，减轻了操作人员的劳动强度。
【专利说明】一种油管接箍探测装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及油田修井机及带压作业装置【技术领域】，尤其涉及一种在带压起下油管过程中用于探测油管接箍位置的油管接箍探测装置及油管接箍探测方法。
【背景技术】
[0002]油田使用修井机与带压作业装置进行带压修井作业起下油管过程中，需要确定油管接箍在带压作业装置内的相对位置，即使油管接箍处于上下设置的两个半封防喷器之间，两个半封防喷器之间的距离一般在1.7米左右，通过分别关闭、开启两个半封防喷器，导出油管接箍。
[0003]目前，油管接箍探测方法主要有两种形式:一种是使用油管探测仪，即把油管探测仪安装在两个半封防喷器之间，当油管接箍通过时，发出一个信号，操作人员根据信号指示，操作两个半封防喷器的关闭、开启，导出接箍。另一种是采用测量观察方法，预先测量两个半封防喷器之间的中点到作业平台的距离，再根据油管标准长度减去这个距离后所得的差，在作业平台之上的井架总成上做出标识，使这个标识到两个半封防喷器之间的中点的距离等于一根标准油管的长度，在作业过程中，操作人员通过目测观察大钩(或吊卡)在高度方向上相对于该标识的位置，来判断油管接箍在带压作业装置内两个半封防喷器之间的相对位置。
[0004]使用油管探测仪确定油管接箍在带压作业装置内的相对位置的方法，看起来比较先进，但是由于井内情况复杂，以及油管结垢、变形等原因，容易引起油管探测仪输出的信号误报或漏报，致使油管接箍在半封防喷器未开启的情况下强行通过而挂坏半封防喷器的半封闸板，引起设备故障。由于目前油管探测仪技术还不成熟，信号输出的准确率在90%左右，所以现有带压作业装置很少使用油管探测仪来确定油管接箍在带压作业装置内的相对位置的方法。
[0005]目前，带压作业装置普遍使用测量观察的方法，即预先测量加目测观察，用来确定油管接箍在带压作业装置内的相对位置，此种方法也有一定的局限性，一是如果将操作台安装在带压作业装置的作业平台上，虽然操作人员观察井口方便，但在观察大钩(或吊卡)在高度方向相对于井架总成上的标识的位置时，需要昂视，既不准确，还姿势太累；二是如果将操作台安装在集装箱式液压站的前方，距离井口作业位置在20米左右，虽然操作人员比较容易观察大钩(或吊卡)在高度方向相对于井架总成上的标识的位置，但井口观察不方便，难以看清平台上的工作现状，由于现场噪声较大，修井机操作人员与带压作业装置作业平台上的作业人员之间的语言沟通很困难，只能靠手势沟通，与修井机操作人员动作难以协调，容易造成重大安全事故，并且作业效率低。
【发明内容】
[0006]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种安全可靠的油管接箍探测装置及其油管接箍探测方法，使用该油管接箍探测装置及其油管接箍探测方法，能准确的确定油管接箍在带压作业装置内的相对位置，安全可靠地起下油管，并减轻操作人员的劳动强度。
[0007]为解决上述关于油管接箍探测装置的技术问题，本实用新型的技术方案是:一种油管接箍探测装置，包括:修井机和带压作业装置；所述修井机包括井架总成和滚筒总成，所述滚筒总成的滚筒上缠绕有快绳，所述快绳绕过位于所述井架总成顶部的天车后连接有用于提升或下放油管的大钩；所述带压作业装置包括作业平台，位于所述作业平台下方的上部半封防喷器和下部半封防喷器；其特征在于，所述滚筒总成还包括提升或下放油管时用于检测所述滚筒转动方向和转动度数的信号接收装置，所述信号接收装置与信号处理装置电连接，所述信号处理装置电连接有报警提示装置。
[0008]优选，所述信号接收装置为角度传感器，所述信号处理装置为单片机、PLC、FPGA或CPLD，所述报警提示装置为声、光或声光报警提示装置。
[0009]为解决上述关于油管接箍探测方法的技术问题，本实用新型的技术方案是:探测油管接箍的方法，包括以下步骤:
[0010]S1、定义:L表示一根标准油管的长度，LI表示所述上部半封防喷器和所述下部半封防喷器之间的距离，A点表示LI的中点，L2表示A点到所述作业平台的距离，L3表示当油管下接箍位于A点油管上接箍位于B点时所述作业平台到油管上接箍的距离；在所述井架总成上与所述B点所对应的位置作出标记,该标记所在处设为C点；
[0011]S2、设定:所述快绳在所述滚筒上的缠绕平均直径为D，所述大钩在竖直方向每向下或向上运行I米，所述滚筒需要释放或回收X米快绳；则大钩每提升或下放一根标准油管时，对应回收或释放快绳为XX L米，对应的滚筒转动度数为Z= ± (XXL)+ (JiD) X 360° ；设定所述滚筒逆时针转动时回收快绳，顺时针转动时释放快绳；
[0012]S3、提升油管:当观测油管上接箍B点对应于所述井架总成上C点的标记时，油管下接箍位于A点，作为所述信号接收装置的起始点，上部半封防喷器处于开启状态，下部半封防喷器处于关闭状态，所述滚筒逆时针转动回收快绳，所述快绳通过天车和大钩带动油管上升，当油管下接箍通过上部半封防喷器后，上部半封防喷器关闭，下部半封防喷器开启；提升油管过程中，所述信号接收装置检测所述滚筒的转动方向和转动度数，并将检测的信号传送至所述信号处理装置，当所述信号处理装置判断所述滚筒转动度数达到Zl =(XXL) -(JiD) X360°时，表示与该油管连接的下一根油管的下接箍到达了 A点位置，并控制报警提示装置发出报警提示信号，操作人员根据该报警提示信号操作，开启上部半封防喷器，关闭下部半封防喷器，使该下一根油管的下接箍通过上部半封防喷器；如此循环，将通过接箍相连的多根油管提升出井外；
[0013]S4、下放油管:当观测油管上接箍B点对应于所述井架总成上C点的标记时，油管下接箍位于A点，作为所述信号接收装置的起始点，上部半封防喷器处于关闭状态，下部半封防喷器处于开启状态，所述滚筒顺时针转动释放快绳，通过天车和大钩下放油管，当油管下接箍通过下部半封防喷器后，下部半封防喷器关闭，上部半封防喷器开启；下放油管过程中，所述信号接收装置检测所述滚筒的转动方向和转动度数，并将检测的信号传送至所述信号处理装置，当所述信号处理装置判断所述滚筒转动度数达到Z2=-(XXL) + ( π D) X360。时，表示该油管上接箍到达了 A点位置，并控制报警提示装置发出报警提示信号，操作人员根据该报警提示信号操作，关闭上部半封防喷器，开启下部半封防喷器，继续下放与该油管上接箍连接的上一根油管；如此循环，将通过接箍相连的多根油管下放入井内。
[0014]作为一种改进，所述S3提升油管步骤中，若未达到设定的所述滚筒逆时针转动的滚筒转动度数Zl= (XXL) + (JiD) X360°，而发生油管下降，设定油管在上升Lbl距离过程中下降了 Lal距离，Lal < Lbl < L，所述信号处理装置判断所述滚筒逆时针转动的实际滚筒转动度数Zlab = XX (Lbl - Lai)+ (JiD) X360°，继续提升油管，直至达到所述信号处理装置判断所述滚筒转动度数达到Zl = (XXL) + UD) X360°时，控制报警提示装置发出报警提示信号；
[0015]所述S4下放油管步骤中，若未达到设定的所述滚筒顺时针转动的滚筒转动度数Z2 = -(XXL) + ( π D) X360°，而发生油管上升，设定油管在下放Lb2距离过程中上升了La2距离，La2 < Lb2 < L，所述信号处理装置判断所述滚筒顺时针转动的实际滚筒转动度数Z2ab = -XX (Lb2-La2) + (D) X 360°，继续下放油管，直至达到所述信号处理装置判断所述滚筒转动度数达到Z2 = -(XXL) + ( π D) X360°时，控制报警提示装置发出报警提不信号。
[0016]由于采用了上述技术方案，本实用新型的油管接箍探测装置，包括:修井机和带压作业装置；修井机的滚筒总成还包括提升或下放油管时用于检测滚筒转动方向和转动度数的信号接收装置，该信号接收装置与信号处理装置电连接，该信号处理装置电连接有报警提示装置；起下油管过程中，利用本实用新型的探测油管接箍的方法，信号接收装置检测滚筒的转动方向和转动度数，并将检测的信号传送至信号处理装置，当信号处理装置判断滚筒转动度数达到设定的报警度数Z= ± (XXL) +(JiD) X360°时，表示提升或下降了一根标准油管，油管接箍处在上部半封防喷器与下部半封防喷器之间距离的中点位置，报警提示装置发出报警提示信号，操作人员根据该报警提示信号，操作两个上下设置的半封防喷器的开启、关闭，使油管接箍安全准确的通过上部半封防喷器或下部半封防喷器，从而将通过接箍相连的多根油管顺利地提升出井外或下放入井内。
[0017]本实用新型的油管接箍探测装置及探测油管接箍的方法，与现有技术的油管接箍探测方法相比，不受井内情况复杂、油管结垢、变形等因素的影响，使油管接箍探测方便、准确、安全可靠，无论将操作台安装在带压作业装置的作业平台上还是安装在修井机上，都能很准确的确定油管接箍在带压作业装置内的相对位置，便于准确及时的操作两个上下设置的半封防喷器的开启、关闭，使油管接箍顺利通过，避免挂坏半封防喷器的半封闸板，实现油管的提升或下放，减少了设备的故障率；同时，也便于操作人员观察井口平台的工作状况，减轻了操作人员的劳动强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本实用新型实施例的油管接箍探测装置结构示意图；
[0019]图2是图1中滚筒总成的结构剖视示意图；
[0020]图中:1_修井机；11-滚筒总成；111-绞车轴；112-大齿轮；113-刹车毂；114_滚筒；1141-滚筒侧板；115-离合器；116-轴承；117-风扇；118-信号接收装置；119-信号处理装置；12-井架总成；13_快绳；14_天车；15_大钩；16_吊卡；2_带压作业装置；21_作业平台；22_上部半封防喷器；23_下部半封防喷器；3_油管；31_油管上接箍。
【具体实施方式】
[0021]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[0022]如图1所示，为本实用新型实施例的油管接箍探测装置结构示意图，为了便于说明，本图仅提供与本实用新型有关的结构部分。本实用新型实施例的油管接箍探测装置，包括:修井机I和带压作业装置2 ;修井机I包括井架总成12和滚筒总成11，滚筒总成11的滚筒上缠绕有快绳13，快绳13绕过位于井架总成12顶部的天车14后连接有用于提升或下放油管3的大钩15 ;带压作业装置2包括作业平台21，位于作业平台21下方的上部半封防喷器22和下部半封防喷器23。修井机和带压作业装置是本领域目前的公知技术，在此不再详述各自的具体结构及其工作原理。
[0023]其中，本实用新型中的滚筒总成在现有技术的滚筒总成基础上还设置有提升或下放油管时用于检测滚筒转动方向和转动度数的信号接收装置，该信号接收装置与信号处理装置电连接，信号处理装置还电连接有报警提示装置。
[0024]如图2所示，本实用新型中的滚筒总成11包括绞车轴111，安装在绞车轴111上的大齿轮112、刹车毂113、风扇117、滚筒114、轴承116和离合器115 ;在滚筒侧板1141的外侧安装有信号接收装置118，信号接收装置118与信号处理装置119电连接，信号处理装置119还电连接有报警提示装置(图中未具体示出)。其中，本实用新型中的信号接收装置118可采用角度传感器，用于实时检测滚筒114的转动方向和转动度数，并将检测的信号传送至信号处理装置119 ;信号处理装置119可米用单片机、PLC(即Programmable LogicController,可编程逻辑控制器)、FPGA(即 Field — Programmable Gate Array,现场可编程门阵列)，或CPLD (即Complex Programmable Logic Device,复杂可编程逻辑器件)等。
[0025]利用本实用新型实施例的油管接箍探测装置探测油管接箍的方法，包括以下步骤:
[0026]S1、参见图1，做以下定义:L表示一根标准油管3的长度，LI表示上部半封防喷器22和下部半封防喷器23之间的距离，A点表示LI的中点，L2表示A点到作业平台21的距离，L3表示当油管下接箍位于A点油管上接箍31位于B点时作业平台21到油管上接箍31的距离，即L = L2+L3 ;在位于作业平台21上方的井架总成12上与所述B点所对应的位置作出标记，最好标记于井架横撑上，该标记所在处设为C点；
[0027]S2、设定:快绳13在滚筒114上的缠绕平均直径为D，大钩15在竖直方向每向下或向上运行I米，滚筒114需要释放或回收X米快绳；则大钩每提升或下放一根标准油管的距离，对应回收或释放快绳为XX L米，对应的滚筒转动度数为Z= ± (XXL)+ (JiD) X 360° ；设定滚筒114逆时针转动时回收快绳，转动度数为正值；滚筒114顺时针转动时释放快绳，转动度数为负值；
[0028]S3、提升油管:当观测油管上接箍B点对应于井架总成12上C点的标记时，则油管下接箍位于A点，作为信号接收装置118的起始点，上部半封防喷器22处于开启状态，下部半封防喷器23处于关闭状态，滚筒114在动力装置驱动下逆时针转动回收快绳13，快绳13通过天车14和大钩15上的滑轮组使大钩15上升，大钩15再通过吊环和吊卡16带动油管3上升，当油管下接箍通过上部半封防喷器22后，上部半封防喷器22关闭，下部半封防喷器23开启；提升油管3过程中，信号接收装置118实时检测滚筒114的转动方向和转动度数，并将检测的信号传送至信号处理装置119，当信号处理装置119判断滚筒转动度数达到Zl = (XXL) + UD) X360°时，表示提升了一根标准油管的距离，即与该油管连接的下一根油管的下接箍到达了 A点位置，并向报警提示装置发出指令，由报警提示装置发出声、光或声光报警提示信号，如启动指示灯或/和扬声器，操作人员根据该报警提示信号操作，开启上部半封防喷器22，关闭下部半封防喷器23，使该下一根油管的下接箍准确安全地通过上部半封防喷器22;提升过程中，当每一根油管提升到相同高度时滚筒在同一方向的转动圈数是相同的；如此循环，即可将通过接箍相连的多根油管安全顺利地提升出井外；
[0029]S4、下放油管:当观测油管上接箍B点对应于井架总成12上C点的标记时，则油管下接箍位于A点，作为信号接收装置118的起始点，上部半封防喷器22处于关闭状态，下部半封防喷器23处于开启状态，滚筒114在动力装置驱动下顺时针转动释放快绳13，靠油管和大钩的自重(或带压作业装置中的升降油缸的下压力)带动大钩15、吊环和吊卡16随同油管3下降，下放油管3，当油管下接箍通过下部半封防喷器23后，下部半封防喷器23关闭，上部半封防喷器22开启；下放油管3过程中，信号接收装置118实时检测滚筒114的转动方向和转动度数，并将检测的信号传送至信号处理装置119，当信号处理装置119判断滚筒转动度数达到Z2 = -(XXL) + ( π D) X360°时，表示下放了一根标准油管的距离，即该油管上接箍31由B点到达了 A点位置，并向报警提示装置发出指令，由报警提示装置发出声、光或声光报警提示信号，如启动指示灯或/和扬声器，操作人员根据该报警提示信号操作，关闭上部半封防喷器22，开启下部半封防喷器23，继续下放与该油管上接箍连接的上一根油管；下放过程中，当每一根油管下降到相同高度时滚筒在同一方向的转动圈数是相同的；如此循环，即可将通过接箍相连的多根油管安全顺利地下放入井内。
[0030]目前，修井机的游动系统(天车和大钩上的滑轮组)普遍使用3x4绳系结构或4x5绳系结构。当修井机游动系统使用4x5绳系结构时，快绳每运行8米，大钩在竖直方向运行I米，每一根标准油管的长度在9.6米，根据以上滚筒转动度数为Z =± (XXL)+ (D)X360°，提出或下放一根油管时对应的快绳运行距离为8x9.6 = 76.8米，假设按快绳在滚筒上的缠绕平均直径为420mm计算，则对应滚筒转动的圈数为76.8/(0.42 )= 58.2 圈，滚筒转动度数 Z = ±58.2X36Od = ±20%2°。
[0031]以下是对上述本实用新型的利用油管接箍探测装置探测油管接箍的方法的进一步优化:
[0032]在S3提升油管步骤中，若未达设定的报警值，即未达到设定的滚筒逆时针转动的滚筒转动度数Zl= (XXL) + (JiD) X360。，而发生了油管下降情况，设定油管在上升Lbl距离过程中下降了 Lal距离，Lal < Lbl < L，信号处理装置119判断滚筒114逆时针转动的实际滚筒转动度数Zlab = XX (Lbl - Lai)+ (JiD) X 360°，继续提升油管，直至达到信号处理装置119判断滚筒转动度数达到Zl= (XXL) + UD)X360°时，向报警提示装置发出指令，由报警提示装置发出报警提示信号。
[0033]在S4下放油管步骤中，若未达到设定的报警值，即未达到设定的滚筒顺时针转动的滚筒转动度数Z2 = -(XXL)+ UD) X360。，而发生了油管上升情况，设定油管在下放Lb2距离过程中上升了 La2距离，La2 < Lb2 < L，信号处理装置119判断滚筒114顺时针转动的实际滚筒转动度数Z2ab = -XX (Lb2-La2) + (Ji D) X360°，继续下放油管，直至达到信号处理装置119判断滚筒转动度数达到Z2 = -(XXL) + ( π D) X360°时，向报警提示装置发出指令，由报警提示装置发出报警提示信号。
[0034]以上述及的关于信号接收装置对转动方向及转动度数的检测，及信号处理装置所具备的起始、清零、上升圈数计量、下降圈数计量、报警圈数设置、上升圈数中冲减下降圈数(上升过程中出现下降情形时)、下降圈数中冲减上升圈数(下降过程中出现上升情形时)等功能，是目前的单片机、PLC、FPGA、CPLD容易实现的，在此不再详细说明。
[0035]本实用新型设定滚筒逆时针转动时，回收快绳，提升油管；滚筒顺时针转动时，释放快绳，下放油管。当然，根据油田实际现场情况，也可以是滚筒逆时针转动时，释放快绳，下放油管；滚筒顺时针转动时，回收快绳，提升油管。
[0036]本实用新型的油管接箍探测装置及探测油管接箍的方法，与现有技术的油管接箍探测方法相比，不受井内情况复杂、油管结垢、变形等因素的影响，使油管接箍探测方便、准确、安全可靠，无论将操作台安装在带压作业装置的作业平台上还是安装在修井机上，都能很准确的确定油管接箍在带压作业装置内的相对位置，便于准确及时的操作两个上下设置的半封防喷器的开启、关闭，使油管接箍顺利通过，避免挂坏半封防喷器的半封闸板，实现油管的提升或下放，减少了设备的故障率；同时，也便于操作人员观察井口平台的工作状况，减轻了操作人员的劳动强度。
【权利要求】
1.一种油管接箍探测装置，包括:修井机和带压作业装置；所述修井机包括井架总成和滚筒总成，所述滚筒总成的滚筒上缠绕有快绳，所述快绳绕过位于所述井架总成顶部的天车后连接有用于提升或下放油管的大钩；所述带压作业装置包括作业平台，位于所述作业平台下方的上部半封防喷器和下部半封防喷器；其特征在于，所述滚筒总成还包括提升或下放油管时用于检测所述滚筒转动方向和转动度数的信号接收装置，所述信号接收装置与信号处理装置电连接，所述信号处理装置电连接有报警提示装置。
2.如权利要求1所述的一种油管接箍探测装置，其特征在于:所述信号接收装置为角度传感器，所述信号处理装置为单片机、PLC、FPGA或CPLD，所述报警提示装置为声、光或声光报警提示装置。
【文档编号】E21B47/09GK203939498SQ201420350760
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】王国恩, 魏长磊, 李海, 张群伟, 陈仁涛 申请人:山东三田临朐石油机械有限公司