專利名稱：油井套管鉗扭矩儀電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田鉆井機(jī)械監(jiān)測(cè)設(shè)備，特別涉及一種油井套管鉗扭矩儀電路。
背景技術(shù)：
在鉆井作業(yè)過(guò)程中下套管作業(yè)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，它的作業(yè)質(zhì)量好壞直接影響套管螺紋連接質(zhì)量、采油產(chǎn)量及油井壽命等。 目前，國(guó)內(nèi)使用的套管比較混雜且因密封方式、密封脂、管徑規(guī)格、鋼級(jí)型號(hào)、臂厚不同，控制旋合扭矩值也不同，旋合扭矩值過(guò)大會(huì)漲裂絲扣、或產(chǎn)生過(guò)大應(yīng)力；過(guò)小會(huì)造成螺紋連接強(qiáng)度不夠，導(dǎo)致密封不良等?，F(xiàn)有的套管鉗扭矩儀的結(jié)構(gòu)通常為1.指針式扭力表顯示依靠人工監(jiān)測(cè)、記錄旋合扭矩值的誤差大，由人工準(zhǔn)確控制旋合扭矩，操作人員必須要有一定的經(jīng)驗(yàn)和熟練過(guò)程才能勝任。2.單片機(jī)數(shù)顯結(jié)構(gòu)只顯示和記錄扭力值和上扣圈數(shù)，由人工控制旋合扭矩，操作人員必須要有一定的經(jīng)驗(yàn)和熟練過(guò)程才能勝任，自動(dòng)化程度底。3.上下位機(jī)構(gòu)成多路電源供電結(jié)構(gòu)復(fù)雜體積大，扭力圈數(shù)曲線對(duì)應(yīng)關(guān)系不直觀、故障率高。因此，提高監(jiān)測(cè)、記錄和控制下井套管螺紋旋合扭矩程的自動(dòng)化水平是一項(xiàng)需要迫切解決的問(wèn)題。而目前國(guó)內(nèi)尚未有一種能達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)顯示對(duì)應(yīng)雙曲線及微機(jī)管理為一體的套管鉗扭矩儀電路出現(xiàn)，也未見(jiàn)文獻(xiàn)有此方面技術(shù)文章的報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對(duì)監(jiān)測(cè)、記錄、控制下井套管螺紋旋合扭矩這一項(xiàng)需要迫切解決的問(wèn)題，提供油井套管鉗扭矩儀電路的設(shè)計(jì)方案，使套管鉗扭矩儀集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集顯示、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)管理、下套管作業(yè)管理于一身，使下套管作業(yè)過(guò)程成為專業(yè)化管理系統(tǒng)，使之規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。本實(shí)用新型是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的油井套管鉗扭矩儀電路，其特征在于， 由工控機(jī)和從機(jī)構(gòu)成，工控機(jī)作為上位機(jī)，通過(guò)RS232通信接口或RS232/485轉(zhuǎn)換電路接口與作為下位機(jī)的從機(jī)通信連接；從機(jī)電路模塊由C8051單片機(jī)分別連接A/D轉(zhuǎn)換電路、光電耦合電路和繼電器構(gòu)成；C8051單片機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接壓力變送器，通過(guò)光電耦合電路連接光電編碼器，通過(guò)繼電器連接和控制泄流閥。本實(shí)用新型的有益效果油井套管鉗扭矩儀電路使PC從機(jī)一體化，攜帶方便，操作靈活；現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和顯示、數(shù)據(jù)處理、報(bào)表打印于一體、自動(dòng)存儲(chǔ)上扣參數(shù)；在同一坐標(biāo)上同時(shí)顯示扭力、圈數(shù)的時(shí)間變化曲線，使施工工況更加直觀；使旋合扭矩值恰到好處；根據(jù)輸入工作參數(shù)自動(dòng)顯示井型，提示套管下深位置；設(shè)計(jì)有手動(dòng)、自動(dòng)切換裝置提高系統(tǒng)可靠性并適應(yīng)工人操作習(xí)慣；使用一體化箱式車為平臺(tái)解決現(xiàn)場(chǎng)安裝拆卸煩瑣搬運(yùn)不便等問(wèn)題；系統(tǒng)選用了較高的硬件配置，確保了系統(tǒng)檢測(cè)控制功能的實(shí)現(xiàn)，并為將來(lái)功能的拓展預(yù)留了空間。

[0006]圖1、油井套管鉗扭矩儀電路結(jié)構(gòu)圖；圖2、程序流程圖。
具體實(shí)施方式
為了更清楚的理解本實(shí)用新型，結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)描述本實(shí)用新型如圖1、圖2所示的油井套管鉗扭矩儀電路由工控機(jī)和從機(jī)構(gòu)成，工控機(jī)作為上位機(jī)，通過(guò)RS232通信接口或RS232/485轉(zhuǎn)換電路接口與作為下位機(jī)的從機(jī)通信連接；從機(jī)電路模塊由C8051單片機(jī)分別連接A/D轉(zhuǎn)換電路、光電耦合電路和繼電器構(gòu)成；通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接壓力變送器，通過(guò)光電耦合電路連接光電編碼器，通過(guò)繼電器連接和控制溢流閥；由壓力變送器采集液壓油缸壓力，以4-20mA電流信號(hào)傳送給A/D轉(zhuǎn)換電路， 4-20mA電流信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并傳送給C8051單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)程序換算為扭力值；上位工控機(jī)軟件預(yù)先對(duì)扭力進(jìn)行設(shè)定；當(dāng)從機(jī)檢測(cè)到的扭力值達(dá)到上位機(jī)設(shè)定值時(shí)，上位機(jī)則發(fā)出指令，單片機(jī)根據(jù)指令控制繼電器動(dòng)作，進(jìn)而控制泄流閥工作；由光電編碼器采集套管鉗的傳動(dòng)齒輪軸轉(zhuǎn)數(shù)，光電編碼器輸出脈沖信號(hào)經(jīng)光電耦合電路整形為連續(xù)方波信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)記錄套管上扣圈數(shù)，此時(shí)扭力和圈數(shù)由上位機(jī)實(shí)時(shí)顯示相關(guān)曲線。其主要特點(diǎn)如下(1)、本系統(tǒng)由上、下位機(jī)構(gòu)成并實(shí)現(xiàn)集成化。O)、本系統(tǒng)集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和顯示、數(shù)據(jù)處理、報(bào)表打印、綜合評(píng)價(jià)于一體， 使下套管作業(yè)系統(tǒng)化、規(guī)范化，為評(píng)價(jià)下套管作業(yè)質(zhì)量提供了可靠的依據(jù)。(3)、實(shí)時(shí)顯示套管旋合扭矩、旋合圈數(shù)，動(dòng)態(tài)顯示套管旋合扭矩值隨圈數(shù)變化的曲線、及套管旋合扭矩隨時(shí)間變化曲線。、測(cè)量數(shù)據(jù)可長(zhǎng)期保存，并可由打印機(jī)打印成報(bào)表及圖形輸出。(5)、自動(dòng)控制。為了達(dá)到非常精確的最終扭矩值，系統(tǒng)采用壓力滯后和旋合扭矩來(lái)計(jì)算精確的瞬時(shí)扭矩，用以打開(kāi)溢流閥，使最終達(dá)到的扭矩非常接近所設(shè)定控制扭矩值。(6)、操作簡(jiǎn)便。在自控狀態(tài)下，系統(tǒng)不需要任何外界條件即可完成全部采集工作； 在非自控情況下，下套管作業(yè)過(guò)程中整套系統(tǒng)只需套管鉗操作者提供一個(gè)結(jié)束信號(hào)即可。(7)、本套系統(tǒng)目前適用于中文Win XP操作系統(tǒng)，并提供中英文介面，公英制轉(zhuǎn)換功能，可用于對(duì)外服務(wù)。技術(shù)參數(shù)( 1)、測(cè)量范圍及允許誤差扭矩0 !35kN. m 誤差彡2% (測(cè)量范圍可選定)；圈數(shù)0 99. 99誤差彡0. 1圈；⑵、使用條件環(huán)境溫度-10 +70°C ；相對(duì)濕度(85% ；電源單相交流220V 50Hz ；鉗頭轉(zhuǎn)速彡 100r/min ；[0030]電源允許波動(dòng)范圍185 240V 49 51Hz ；(3)、適用范圍適用于TQ-35、TQ-20、TQ-16、艾克爾13-3/8、威德福W16-25型套管鉗。油井套管鉗扭矩儀操作步驟包括1、在斷電的情況下用信號(hào)電纜線分別連接上位機(jī)、連接按盒、光電編碼器、電磁溢流閥等。注意信號(hào)線要架空走線，調(diào)整信號(hào)線長(zhǎng)度，既不要過(guò)松也不要過(guò)緊，避免在作業(yè)過(guò)程中拉斷信號(hào)電纜。2、檢測(cè)壓力、扭矩、圈數(shù)三值，方法為首先開(kāi)機(jī)，選定項(xiàng)目，然后在程序中啟動(dòng)標(biāo)定窗口 ；3、將手壓泵與扭矩表注油口相連接，將油注入扭矩表的管路，使扭矩值上升在2 kN. m以上，穩(wěn)定一個(gè)值，再檢查圈數(shù)值轉(zhuǎn)動(dòng)套管鉗，觀察圈數(shù)值是否在變化，如果標(biāo)定窗口中的圈數(shù)值在變化，說(shuō)明工作正常；否則應(yīng)檢查光電編碼器、傳動(dòng)軸、鎖緊螺母是否良好，電纜及插頭有無(wú)短路處，如有短路和斷路，檢查出部位，直到把故障處理好，。以上三個(gè)數(shù)值檢測(cè)完閉后，可以正常工作，參照軟件說(shuō)明中的內(nèi)容，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。根據(jù)上述說(shuō)明，結(jié)合本領(lǐng)域技術(shù)可實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的方案。
權(quán)利要求1.油井套管鉗扭矩儀電路，其特征在于，由工控機(jī)和從機(jī)構(gòu)成，工控機(jī)作為上位機(jī)，通過(guò)RS232通信接口或RS232/485轉(zhuǎn)換電路接口與作為下位機(jī)的從機(jī)通信連接；從機(jī)電路模塊由C8051單片機(jī)分別連接A/D轉(zhuǎn)換電路、光電耦合電路和繼電器構(gòu)成；C8051單片機(jī)通過(guò) A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接壓力變送器，通過(guò)光電耦合電路連接光電編碼器，通過(guò)繼電器連接和控制泄流閥。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種油井套管鉗扭矩儀電路，由工控機(jī)和從機(jī)構(gòu)成，工控機(jī)作為上位機(jī)，通過(guò)RS232通信接口或RS232/485轉(zhuǎn)換電路接口與作為下位機(jī)的從機(jī)通信連接；從機(jī)電路模塊由C8051單片機(jī)分別連接A/D轉(zhuǎn)換電路、光電耦合電路和繼電器構(gòu)成；通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接壓力變送器，通過(guò)光電耦合電路連接光電編碼器，通過(guò)繼電器連接和控制泄流閥；電路現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和顯示、數(shù)據(jù)處理、報(bào)表打印于一體、自動(dòng)存儲(chǔ)上扣參數(shù)；在同一坐標(biāo)上同時(shí)顯示扭力、圈數(shù)的時(shí)間變化曲線，使施工工況更加直觀；確保了系統(tǒng)檢測(cè)控制功能的實(shí)現(xiàn)，并為將來(lái)功能的拓展預(yù)留了空間，攜帶方便，操作靈活。
文檔編號(hào)G01L5/24GK202195907SQ20112033676
公開(kāi)日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者劉德全, 曹杰, 楊建 申請(qǐng)人:天津弗蘭克科貿(mào)有限公司