一種水下采油樹(shù)智能化控制系統(tǒng)及其控制方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種水下采油樹(shù)智能控制系統(tǒng)及其控制方法，包括水面主控站、臍帶纜、水下控制模塊(SCM)、水下采油樹(shù)；所述的主控制站包括水面控制站及水面PLC控制系統(tǒng)；通過(guò)安裝在采油樹(shù)上的傳感器裝置對(duì)水下采油樹(shù)的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；水面PLC控制系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄取、分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各數(shù)據(jù)，然后發(fā)出相應(yīng)的控制指令經(jīng)臍帶纜傳遞到水下控制模塊，進(jìn)而操作水下控制模塊來(lái)完成控制，水面PLC控制系統(tǒng)的控制方法主要包括5部分：生產(chǎn)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理，儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、流量控制、信號(hào)傳輸；生產(chǎn)系統(tǒng)包括正常生產(chǎn)流程，上修流程，作業(yè)流程及應(yīng)急流程。本發(fā)明通過(guò)增設(shè)水面PLC控制系，實(shí)現(xiàn)了水下采油樹(shù)控制的自動(dòng)化，其控制精度和反應(yīng)速度都大幅提高。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種水下采油樹(shù)智能化控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種水下采油樹(shù)控制系統(tǒng)及其控制方法，屬于海洋石油機(jī)械裝備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中油氣的安全平穩(wěn)流動(dòng)和提高開(kāi)采起著至關(guān)重要的作用，隨著海洋油氣開(kāi)采從淺海向深海發(fā)展，海洋油氣開(kāi)采的控制要求也隨之提高，從目前的半自動(dòng)控制全面轉(zhuǎn)向數(shù)字化自動(dòng)控制方向發(fā)展。水下生產(chǎn)控制系統(tǒng)主要采用液壓控制系統(tǒng)，包括全液壓系統(tǒng)、復(fù)合電液系統(tǒng)。目前深海最常用的控制系統(tǒng)為復(fù)合電液控制系統(tǒng)，它通過(guò)水面主控站與水下控制模塊(SCM)進(jìn)行通信，SCM接收主控站的命令對(duì)采油樹(shù)上的各類(lèi)閥門(mén)進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制以及對(duì)生產(chǎn)油嘴進(jìn)行開(kāi)度控制，同時(shí)監(jiān)測(cè)水下采油樹(shù)上的傳感器的信號(hào)，將信號(hào)傳遞給水面主控站，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，其只能發(fā)出警報(bào)，不能自動(dòng)控制，因此其具有單向控制，數(shù)字化程度低的缺點(diǎn)。
[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外有學(xué)者進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究，并取得一定成果，如哈爾濱工程大學(xué)的王俊民的《測(cè)試用水下采油樹(shù)控制模塊研制》、中國(guó)石油大學(xué)的朱高磊等人的《測(cè)試用水下采油樹(shù)控制模塊研制》，但上述學(xué)術(shù)成果依然未能全面的解決上述問(wèn)題，尤其是在安全保障及自動(dòng)化方面，還存在不足。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有水下采油樹(shù)控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種水下采油樹(shù)智能控制方法，對(duì)水下控制模塊進(jìn)行了控制程序的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò)增設(shè)基于PLC的水面分析執(zhí)行處理模塊，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制動(dòng)采油樹(shù)各閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉；自動(dòng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)油嘴，以控制流量的大小;綜合利用監(jiān)測(cè)的水下采油樹(shù)生產(chǎn)壓力、生產(chǎn)溫度、環(huán)空壓力、油氣泄露監(jiān)測(cè)、采油樹(shù)閥門(mén)位置、油嘴位置、油嘴壓差、井下環(huán)境數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別油田開(kāi)發(fā)運(yùn)行的安全情況，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
[0005]本發(fā)明提出以下技術(shù)方案:
[0006]—種水下采油樹(shù)智能控制系統(tǒng)，包括水面主控站、臍帶纜、水下控制模塊(SCM)、水下采油樹(shù);所述水下采油樹(shù)上安裝有井下安全閥、生產(chǎn)主閥、生產(chǎn)翼閥、環(huán)空主閥、環(huán)空翼閥、修井閥、轉(zhuǎn)換閥、甲醇注入閥、防腐劑注入閥、清蠟劑注入閥、生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥，并設(shè)有傳感器裝置;所述的水面主控站包括水面控制站和水面PLC控制系統(tǒng)，水面PLC控制系統(tǒng)連接水面控制站，水面控制站連接水下控制模塊，水下控制模塊通過(guò)內(nèi)部設(shè)置的執(zhí)行器分別連接井下安全閥、生產(chǎn)主閥、生產(chǎn)翼閥、環(huán)空主閥、環(huán)空翼閥、修井閥、轉(zhuǎn)換閥、甲醇注入閥、防腐劑注入閥、清蠟劑注入閥、生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥;通過(guò)安裝在采油樹(shù)上的傳感器裝置對(duì)水下采油樹(shù)的流量、油嘴的狀態(tài)和開(kāi)度、主回路、環(huán)空回路、化學(xué)藥劑注入回路的閥門(mén)、溫度、壓力的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；水面PLC控制系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄取、分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各數(shù)據(jù)是否正常，然后發(fā)出相應(yīng)的控制指令經(jīng)臍帶纜傳遞到水下控制模塊(SCM)，由水下控制模塊控制操作井下安全閥、生產(chǎn)主閥、生產(chǎn)翼閥、環(huán)空主閥、環(huán)空翼閥、修井閥、轉(zhuǎn)換閥、甲醇注入閥、防腐劑注入閥、清蠟劑注入閥、生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥。
[0007]所述采油樹(shù)智能化控制由水面PLC控制系統(tǒng)向水面控制站下達(dá)指令，進(jìn)而操作水下控制模塊來(lái)完成，水面PLC控制系統(tǒng)的控制方法主要包括5部分:生產(chǎn)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理，儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、流量控制、信號(hào)傳輸;生產(chǎn)系統(tǒng)包括正常生產(chǎn)流程，上修流程，作業(yè)流程及應(yīng)急流程。
[0008]正常生產(chǎn)流程步驟如下:
[0009]檢測(cè)生產(chǎn)和環(huán)空的壓力、溫度是否正常；打開(kāi)主回路的調(diào)節(jié)閥，清蠟閥，甲醇注入閥，防腐劑注入閥，生產(chǎn)主閥；打開(kāi)生產(chǎn)油嘴，啟動(dòng)清蠟劑注入裝置，甲醇注入裝置、防腐劑注入裝置，并設(shè)定清蠟劑注入閥、甲醇注入閥及防腐劑注入閥的開(kāi)度;在生產(chǎn)的過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)及環(huán)空的溫度壓力是否正常，當(dāng)不正常并且故障不能排除或者生產(chǎn)停止時(shí)，按下停止按鈕結(jié)束生產(chǎn)，并依次關(guān)閉各注入裝置及各閥門(mén)。
[0010]上修流程步驟如下:
[0011]系統(tǒng)分析是否需要修井，按下修井按鈕，停止生產(chǎn)，將生產(chǎn)主閥，生產(chǎn)翼閥，環(huán)空翼閥，轉(zhuǎn)換閥關(guān)閉，將環(huán)空主閥和修井閥打開(kāi)，使修井設(shè)備可以與采油樹(shù)的環(huán)空連通，從而進(jìn)行修井。
[0012]作業(yè)流程步驟如下:
[0013]作業(yè)流程包括清蠟、注水和注氣三種作業(yè)流程;清蠟流程是將清蠟劑沿著化學(xué)劑注入管線(xiàn)到采油樹(shù)上設(shè)置的電液復(fù)合貫穿裝置，電液復(fù)合貫穿裝置將采油樹(shù)本體及采油樹(shù)上的油管懸掛器貫通，清蠟劑通過(guò)采油樹(shù)本體及懸掛器進(jìn)入油管，從而進(jìn)行清蠟操作;注水和注氣流程是打開(kāi)生產(chǎn)主閥及生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉環(huán)空主閥、環(huán)空翼閥、修井閥及轉(zhuǎn)換閥，啟動(dòng)注入栗沿著管線(xiàn)注入到油管中，再注入到地層之中。
[0014]應(yīng)急流程包括:
[0015]對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如遇到監(jiān)測(cè)數(shù)值超過(guò)危險(xiǎn)值，發(fā)生憋壓、憋栗的情況，且調(diào)節(jié)失敗，則關(guān)閉井下安全閥，切斷生產(chǎn)流道;打開(kāi)轉(zhuǎn)換閥進(jìn)行泄壓，或打開(kāi)環(huán)空主閥和環(huán)空翼閥進(jìn)行泄壓，在壓力恢復(fù)到正常數(shù)值后停止泄壓。
[0016]數(shù)據(jù)處理化流程包括:
[0017]數(shù)據(jù)處理是將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)進(jìn)行智能對(duì)比分析，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)，由PLC控制系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整指令，井下執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整之后監(jiān)測(cè)儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與采集，采集的數(shù)據(jù)沿著臍帶纜傳遞給地面PLC系統(tǒng)，再次與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，以此循環(huán)往復(fù)。
[0018]儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)流程包括:
[0019]儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要利用水下傳感器及儀表進(jìn)行溫度、壓力及各儀表數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與采集，閥門(mén)的狀態(tài)及位置的監(jiān)測(cè)，電流、電壓的測(cè)量，利用執(zhí)行器進(jìn)行閥門(mén)開(kāi)度的調(diào)節(jié)。
[0020]流量控制流程包括:
[0021 ]流量的控制，首先是對(duì)流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)之后對(duì)生產(chǎn)通道的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)壓力升高易造成憋壓現(xiàn)象，需進(jìn)行泄壓操作，接著需再次對(duì)流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；當(dāng)壓力正常則需對(duì)生產(chǎn)通道的壓力進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測(cè)。
[0022]信號(hào)傳輸流程包括:
[0023]信號(hào)的傳遞是PLC控制系統(tǒng)發(fā)出電信號(hào)通過(guò)臍帶纜傳遞給水下控制模塊，水下控制模塊將信號(hào)經(jīng)電纜傳遞給水下各執(zhí)行器，水下的執(zhí)行器的執(zhí)行情況及傳感器的信號(hào)經(jīng)電纜，SCM，臍帶纜傳遞給水面PLC控制系統(tǒng)。
[0024]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0025]1、新增的水面PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)制動(dòng)采油樹(shù)各閥門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉，自動(dòng)調(diào)節(jié)生產(chǎn)油嘴，以控制流量的大??；
[0026]2、能夠綜合利用監(jiān)測(cè)的水下采油樹(shù)生產(chǎn)壓力、生產(chǎn)溫度、環(huán)空壓力、油氣泄露監(jiān)測(cè)、采油樹(shù)閥門(mén)位置、油嘴位置、油嘴壓差、井下環(huán)境數(shù)據(jù)，自動(dòng)識(shí)別油田開(kāi)發(fā)運(yùn)行的安全情況，并進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)；
[0027]3、水面PLC控制系統(tǒng)能夠保存錄取的歷史數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)對(duì)所錄取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，如果遇到生產(chǎn)警報(bào)，并立即分析原因，并發(fā)出信號(hào)指令，減少了人工作業(yè)強(qiáng)度；
[0028]4、與原來(lái)的水面控制站形成雙系統(tǒng)，提高了智能化的程度，同時(shí)提高了控制系統(tǒng)的安全性能；
[0029]5、解決了復(fù)合電液控制單向控制的問(wèn)題，水面PLC控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制采油樹(shù)的運(yùn)行，其控制精度和反應(yīng)速度都有更大提高。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是本發(fā)明的控制關(guān)系圖；
[0032]圖3是本發(fā)明的水面PLC控制系統(tǒng)的功能圖；
[0033]圖4是本發(fā)明的正常生產(chǎn)系統(tǒng)的流程圖；
[0034]圖5是本發(fā)明的上修流程圖；
[0035]圖6是本發(fā)明的作業(yè)流程圖；
[0036]圖7是本發(fā)明的應(yīng)急流程圖；
[0037]圖8是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理流程圖；
[0038]圖9是本發(fā)明的儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)流程圖；
[0039]圖10是本發(fā)明的流量控制流程圖；
[0040]圖11是本發(fā)明的信號(hào)傳輸流程圖。
[0041 ]圖中，1、水面PLC控制系統(tǒng)，2、水面控制站，3、水下控制模塊，4、井下安全閥，5、生產(chǎn)主閥，6、生產(chǎn)翼閥，7、環(huán)空主閥，8、環(huán)空翼閥，9、修井閥，10、轉(zhuǎn)換閥，11、甲醇注入閥，12、防腐劑注入閥，13、清蠟劑注入閥，14、生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥。
【具體實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制。
[0043]在復(fù)合電液控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)之上，結(jié)合采油樹(shù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了一種全新的設(shè)計(jì)思路的水下采油樹(shù)智能化控制系統(tǒng)及其控制方法。
[0044]如圖1和圖2所示，水面控制站2將液壓經(jīng)臍帶纜傳遞給水下控制模塊3，水下控制模塊3主要具有兩種功能，一種是控制功能，水下生產(chǎn)設(shè)施上的各個(gè)閥門(mén)通過(guò)電液混合控制方式來(lái)控制，如對(duì)于海底采油樹(shù)的井下安全閥4、生產(chǎn)主閥5、生產(chǎn)翼閥6、環(huán)空主閥7、環(huán)空翼閥8、轉(zhuǎn)換閥10、各化學(xué)藥劑注入閥等的打開(kāi)與關(guān)閉進(jìn)行控制;根據(jù)油田實(shí)際的開(kāi)采狀況，調(diào)節(jié)油嘴的開(kāi)度，對(duì)流量進(jìn)行調(diào)控；以及控制甲醇、阻垢劑及清蠟劑等化學(xué)藥劑加注的控制及相關(guān)閥門(mén)的開(kāi)閉；對(duì)于修井控制是通過(guò)將生產(chǎn)主閥5，生產(chǎn)翼閥6，環(huán)空翼閥8，轉(zhuǎn)換閥10關(guān)閉，將環(huán)空主閥7和修井閥9打開(kāi)，使修井設(shè)備可以與采油樹(shù)的環(huán)空連通來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一種為監(jiān)測(cè)功能，其通過(guò)安裝在水下采油樹(shù)上的傳感器裝置對(duì)流量、溫度、壓力、閥門(mén)的狀態(tài)、閥門(mén)的開(kāi)度、閥門(mén)的位置、油氣泄露、海底環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)。水下控制模塊3將監(jiān)測(cè)的信息經(jīng)臍帶纜傳遞給水面PLC控制系統(tǒng)I，水面PLC控制系統(tǒng)I能夠?qū)︿浫〉男畔⑦M(jìn)行保存，并對(duì)其進(jìn)行分析處理，如果錄取的溫度、壓力、流量的數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)，系統(tǒng)自動(dòng)提醒故障警報(bào)，并進(jìn)行分析原因，生成相應(yīng)的指令，經(jīng)臍帶纜傳遞給水下控制模塊3，由水下控制模塊3進(jìn)行相應(yīng)的操作。
[0045]環(huán)空主閥7和環(huán)空翼閥8組成環(huán)空控制閥。
[0046]水面控制站2與水面PLC控制系統(tǒng)I構(gòu)成了控制雙系統(tǒng)，當(dāng)水平PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，水面控制站2仍能夠?qū)λ律a(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行控制，提高了安全性能。
[0047]如圖3所示，水面PLC控制系統(tǒng)I主要包括5部分，包括:生產(chǎn)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理，儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、流量控制、信號(hào)傳輸。生產(chǎn)系統(tǒng)包括正常生產(chǎn)流程，上修流程，作業(yè)流程及應(yīng)急流程。各模塊之間相互聯(lián)系，為一個(gè)整體。
[0048]如圖4所示，為正常生產(chǎn)流程的流程圖，其智能化流程如下:
[0049](I)首先檢查閥門(mén)及設(shè)備的狀態(tài)，均運(yùn)行正常的情況下就行下一步，否則就行檢修。
[0050](2)檢測(cè)采油樹(shù)的壓力及溫度是否在正常范圍，若生產(chǎn)壓力、溫度不在正常范圍之內(nèi)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，水面PLC控制系統(tǒng)I對(duì)故障進(jìn)行原因分析，當(dāng)憋壓時(shí)，將環(huán)空控制閥打開(kāi)，使連接到水面的環(huán)空管線(xiàn)與環(huán)空連通進(jìn)行泄壓，然后再重新檢測(cè)生產(chǎn)壓力、溫度是否在正常范圍之內(nèi)。直到壓力溫度正常，則進(jìn)入下一步；
[0051](3)依次打開(kāi)生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥14，清蠟劑注入閥13，甲醇注入閥11及阻垢劑注入閥；
[0052](4)打開(kāi)生產(chǎn)主閥5，對(duì)采油樹(shù)的排量進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)不在正常范圍內(nèi)，系統(tǒng)進(jìn)行警報(bào)，PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行分析處理，并發(fā)出指令信號(hào)，對(duì)油嘴的開(kāi)度進(jìn)行適應(yīng)的調(diào)整，直到排量在正常范圍內(nèi)，進(jìn)行下一步；
[0053](5)根據(jù)海底采油樹(shù)排量的大小，依次設(shè)定清蠟劑注入閥13的開(kāi)度，甲醇注入閥11的開(kāi)度及防腐劑注入閥12的開(kāi)度，使系統(tǒng)進(jìn)行正常的生產(chǎn)；
[0054](6)再次檢測(cè)溫度、壓力是否在正常的范圍之內(nèi)，若生產(chǎn)壓力、溫度不在正常范圍之內(nèi)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警，水面PLC控制系統(tǒng)I對(duì)故障進(jìn)行原因并發(fā)出調(diào)整指令進(jìn)行調(diào)整操作，然后檢測(cè)故障是否解除，接著再重新檢測(cè)壓力、溫度是否在正常范圍之內(nèi)。若故障不能解除，則需要停止生產(chǎn)，進(jìn)行故障的詳細(xì)檢測(cè)。當(dāng)檢測(cè)生產(chǎn)的溫度、壓力在正常的范圍之內(nèi)時(shí)，則進(jìn)行下一步；
[0055](7)系統(tǒng)在正常生產(chǎn)的過(guò)程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排量、溫度、壓力是否正常，直到監(jiān)測(cè)過(guò)程中故障不能排除或者生產(chǎn)結(jié)束，進(jìn)行結(jié)束的操作；
[0056](8)首先關(guān)閉生產(chǎn)主閥5，接著依次關(guān)閉其他閥門(mén)。
[0057]如圖5所示，為上修流程的流程圖，其智能化流程如下:
[0058](I)首先停栗；
[0059](2)接著關(guān)閉生產(chǎn)主閥5，生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥14、修井閥9、轉(zhuǎn)換閥1，打開(kāi)環(huán)空主閥7及環(huán)空翼閥8，使環(huán)空與連接到水面的環(huán)空管線(xiàn)連通進(jìn)行泄壓；
[0060](3)直到水面井口沒(méi)有排量，說(shuō)明泄壓過(guò)程結(jié)束，接著進(jìn)行修井作業(yè)；
[0061](4)首先取出采油樹(shù)帽，堵塞器，進(jìn)行相關(guān)管柱及配套工具的連接；
[0062](5)關(guān)閉環(huán)空翼閥8，打開(kāi)修井閥9、環(huán)空主閥7，進(jìn)行相關(guān)的修井作業(yè)；
[0063](6)修井的過(guò)程中，可利用井下的感應(yīng)器，進(jìn)行設(shè)備的定位，當(dāng)修井結(jié)束，需進(jìn)行閥門(mén)位置及閥門(mén)狀態(tài)的確認(rèn)，設(shè)備全部完好，則修井結(jié)束。
[0064]如圖6所示，為作業(yè)流程的流程圖，其智能化流程如下:
[0065](I)作業(yè)流程包括清錯(cuò)、注水和注氣三種作業(yè)流程；
[0066](2)清蠟流程，將清蠟劑沿著化學(xué)劑注入管線(xiàn)到電液復(fù)合貫穿裝置，電液復(fù)合貫穿裝置將采油樹(shù)本體及油管懸掛器貫通，清蠟劑通過(guò)采油樹(shù)本體及懸掛器進(jìn)入油管，從而進(jìn)行清錯(cuò)操作；
[0067](3)注水和注氣流程，首先打開(kāi)生產(chǎn)主閥5及生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥14，關(guān)閉環(huán)空主閥7、環(huán)空翼閥8、修井閥9及轉(zhuǎn)換閥10，啟動(dòng)注入栗沿著管線(xiàn)注入到油管中，再注入到地層之中。
[0068]如圖7所示，為應(yīng)急流程的流程圖，其智能化流程如下:
[0069](I)應(yīng)急流程主要是憋壓和憋栗，當(dāng)發(fā)生憋壓和憋栗時(shí)需要關(guān)閉井下安全閥；
[0070](2) 一種方式可以打開(kāi)轉(zhuǎn)換閥1，連通應(yīng)轉(zhuǎn)換流道進(jìn)行排液泄壓；
[0071](3)另一種方法是打開(kāi)環(huán)空控制閥，連通環(huán)空管線(xiàn)與環(huán)空，從而進(jìn)行泄壓。
[0072]如圖8所示，為數(shù)據(jù)處理的流程圖，其智能化流程如下:
[0073]數(shù)據(jù)處理是將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)進(jìn)行智能對(duì)比分析，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)，由PLC控制系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整指令，井下執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整之后監(jiān)測(cè)儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與采集，采集的數(shù)據(jù)沿著臍帶纜傳遞給地面PLC系統(tǒng)，再次與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，以此循環(huán)往復(fù)。
[0074]如圖9所示，為儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的流程圖，其智能化流程如下:
[0075]儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要利用水下傳感器及儀表進(jìn)行溫度、壓力及各儀表數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與采集，閥門(mén)的狀態(tài)及位置的監(jiān)測(cè)，電流、電壓的測(cè)量，利用執(zhí)行器進(jìn)行閥門(mén)開(kāi)度的調(diào)節(jié)。
[0076]如圖10所示，為流量控制的流程圖，其智能化流程如下:
[0077]流量的控制，首先是對(duì)流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)之后對(duì)生產(chǎn)通道的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)壓力升高易造成憋壓現(xiàn)象，需進(jìn)行泄壓操作，接著需再次對(duì)流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)壓力正常則需對(duì)生產(chǎn)通道的壓力進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測(cè)。
[0078]如圖11所示，為信號(hào)傳輸?shù)牧鞒虉D，其智能化流程如下:
[0079]信號(hào)的傳遞是PLC控制系統(tǒng)發(fā)出電信號(hào)通過(guò)臍帶纜傳遞給水下控制模塊3，水下控制模塊3將信號(hào)經(jīng)電纜傳遞給水下各執(zhí)行器，水下的執(zhí)行器的執(zhí)行情況及傳感器的信號(hào)經(jīng)電纜，SCM，臍帶纜傳遞給水面PLC控制系統(tǒng)。
[0080]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水下采油樹(shù)智能控制系統(tǒng)，包括水面主控站、臍帶纜、水下控制模塊、水下采油樹(shù)，其特征在于，所述水下采油樹(shù)上安裝有井下安全閥、生產(chǎn)主閥、生產(chǎn)翼閥、環(huán)空主閥、環(huán)空翼閥、修井閥、轉(zhuǎn)換閥、甲醇注入閥、防腐劑注入閥、清蠟劑注入閥、生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥，并設(shè)有傳感器裝置;所述的主控制站包括水面控制站及水面PLC控制系統(tǒng);水面主控站包括水面控制站和水面PLC控制系統(tǒng)，水面PLC控制系統(tǒng)連接水面控制站，水面控制站連接水下控制模塊，水下控制模塊通過(guò)內(nèi)部設(shè)置的執(zhí)行器分別連接井下安全閥、生產(chǎn)主閥、生產(chǎn)翼閥、環(huán)空主閥、環(huán)空翼閥、修井閥、轉(zhuǎn)換閥、甲醇注入閥、防腐劑注入閥、清蠟劑注入閥、生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥；通過(guò)安裝在采油樹(shù)上的傳感器裝置對(duì)水下采油樹(shù)的流量、油嘴的狀態(tài)和開(kāi)度、主回路、環(huán)空回路、化學(xué)藥劑注入回路的閥門(mén)、溫度、壓力的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè);水面PLC控制系統(tǒng)對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的錄取、分析，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各數(shù)據(jù)是否正常，然后發(fā)出相應(yīng)的控制指令經(jīng)臍帶纜傳遞到水下控制模塊(SCM)，由水下控制模塊控制操作井下安全閥、生產(chǎn)主閥、生產(chǎn)翼閥、環(huán)空主閥、環(huán)空翼閥、修井閥、轉(zhuǎn)換閥、甲醇注入閥、防腐劑注入閥、清蠟劑注入閥、生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下采油樹(shù)智能控制系統(tǒng)，其特征在于，本發(fā)明還包括基于這種系統(tǒng)的控制方法，內(nèi)容如下:所述采油樹(shù)智能化控制由水面PLC控制系統(tǒng)向水面控制站下達(dá)指令，進(jìn)而操作水下控制模塊來(lái)完成，水面PLC控制系統(tǒng)的控制方法主要包括5部分:生產(chǎn)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)處理，儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、流量控制、信號(hào)傳輸;生產(chǎn)系統(tǒng)包括正常生產(chǎn)流程，上修流程，作業(yè)流程及應(yīng)急流程。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下采油樹(shù)智能控制方法，其特征在于，所述正常生產(chǎn)流程步驟如下: 檢測(cè)生產(chǎn)和環(huán)空的壓力、溫度是否正常；打開(kāi)主回路的調(diào)節(jié)閥，清蠟閥，甲醇注入閥，防腐劑注入閥，生產(chǎn)主閥；打開(kāi)生產(chǎn)油嘴，啟動(dòng)清蠟劑注入裝置，甲醇注入裝置、防腐劑注入裝置，并設(shè)定清蠟劑注入閥、甲醇注入閥及防腐劑注入閥的開(kāi)度;在生產(chǎn)的過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)及環(huán)空的溫度壓力是否正常，當(dāng)不正常并且故障不能排除或者生產(chǎn)停止時(shí)，按下停止按鈕結(jié)束生產(chǎn)，并依次關(guān)閉各注入裝置及各閥門(mén)。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下采油樹(shù)智能控制方法，其特征在于，所述上修流程步驟如下: 系統(tǒng)分析是否需要修井，按下修井按鈕，停止生產(chǎn)，將生產(chǎn)主閥，生產(chǎn)翼閥，環(huán)空翼閥，轉(zhuǎn)換閥關(guān)閉，將環(huán)空主閥和修井閥打開(kāi)，使修井設(shè)備可以與采油樹(shù)的環(huán)空連通，從而進(jìn)行修井。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下采油樹(shù)智能控制方法，其特征在于，所述作業(yè)流程步驟如下: 作業(yè)流程包括清蠟、注水和注氣三種作業(yè)流程;清蠟流程是將清蠟劑沿著化學(xué)劑注入管線(xiàn)到采油樹(shù)上設(shè)置的電液復(fù)合貫穿裝置，電液復(fù)合貫穿裝置將采油樹(shù)本體及采油樹(shù)上的油管懸掛器貫通，清蠟劑通過(guò)采油樹(shù)本體及懸掛器進(jìn)入油管，從而進(jìn)行清蠟操作;注水和注氣流程是打開(kāi)生產(chǎn)主閥及生產(chǎn)通道調(diào)節(jié)閥，關(guān)閉環(huán)空主閥、環(huán)空翼閥、修井閥及轉(zhuǎn)換閥，啟動(dòng)注入栗沿著管線(xiàn)注入到油管中，再注入到地層之中。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下采油樹(shù)智能控制方法，其特征在于，所述應(yīng)急流程包括: 對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如遇到監(jiān)測(cè)數(shù)值超過(guò)危險(xiǎn)值，發(fā)生憋壓、憋栗的情況，且調(diào)節(jié)失敗，則關(guān)閉井下安全閥，切斷生產(chǎn)流道;打開(kāi)轉(zhuǎn)換閥進(jìn)行泄壓，或打開(kāi)環(huán)空主閥和環(huán)空翼閥進(jìn)行泄壓，在壓力恢復(fù)到正常數(shù)值后停止泄壓。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下采油樹(shù)智能控制方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理化流程包括: 數(shù)據(jù)處理是將監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)進(jìn)行智能對(duì)比分析，當(dāng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不在正常范圍內(nèi)，由PLC控制系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整指令，井下執(zhí)行器進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整之后監(jiān)測(cè)儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與采集，采集的數(shù)據(jù)沿著臍帶纜傳遞給地面PLC系統(tǒng)，再次與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比，以此循環(huán)往復(fù)。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下采油樹(shù)智能控制方法，其特征在于，所述儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)流程包括: 儀表動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要利用水下傳感器及儀表進(jìn)行溫度、壓力及各儀表數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與采集，閥門(mén)的狀態(tài)及位置的監(jiān)測(cè)，電流、電壓的測(cè)量，利用執(zhí)行器進(jìn)行閥門(mén)開(kāi)度的調(diào)節(jié)。9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水下采油樹(shù)智能控制方法，其特征在于，所述流量控制流程包括: 流量的控制，首先是對(duì)流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)生產(chǎn)情況進(jìn)行流量的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)之后對(duì)生產(chǎn)通道的壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，當(dāng)壓力升高易造成憋壓現(xiàn)象，需進(jìn)行泄壓操作，接著需再次對(duì)流量進(jìn)行監(jiān)測(cè)；當(dāng)壓力正常則需對(duì)生產(chǎn)通道的壓力進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)測(cè)。
【文檔編號(hào)】G05B19/05GK106020102SQ201610574013
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月20日
【發(fā)明人】龐明越, 唐海, 唐瑞雪, 呂棟梁, 陳霽云, 尹昭云
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)