一种带流量监测的智能井口安全控制系统
技术领域
本发明涉及井口安全控制系统，特别涉及一种带流量监测的智能井口安全控制系统。
背景技术
井口控制盘是油田安全生产的重要设备，当井场火灾或生产管线压力异常时，控制系统可以自动实现逻辑程序紧急关断和远程紧急关断，通过井口控制盘的泄压实现对采油树井下和井上安全阀关断。
目前常规井口控制盘直接输出液压到到采油树井下和井上安全阀，井口控制盘到采油树井下和井上安全阀之间无液压油的泄露和流量检测，判断采油树井下和井上安全阀的开启或者关闭主要通过井口控制盘的压力表来判断，但由于阀门在实际使用过程中，井下工况恶劣，容易造成阀门泄露的事故，此时仅靠压力表无法实现液压油泄露和计量监测，其次，在生产运行中，阀门的开启关闭仅靠压力判断也不准确，容易造成安全事故，因此需要增加流量计量等数据，结合井下安全阀的开启曲线通过上位机实现综合判断系统泄露和阀门的开启，来解决安全阀泄露和阀门开启程度的技术难题，并实现井口控制盘智能控制。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种带流量监测的智能井口安全控制系统，本发明井口控制系统解决了安全阀泄露和阀门开启程度判断的技术难题，并实现井口控制盘智能控制。
本发明所采用的技术方案是：一种带流量监测的智能井口安全控制系统，包括：
高压液压系统；
安全阀液控主干路，所述安全阀液控主干路包括井上安全阀液控支路和井下安全阀液控支路，所述井上安全阀液控支路和所述井下安全阀液控支路的输入端均与所述高压液压系统的输出端相连接，所述井上安全阀液控支路的输出端连接至井上安全阀、所述井下安全阀液控支路的输出端连接至井下安全阀；
低压控制系统，所述低压控制系统包括易熔塞控制支路和安全阀先导控制支路，所述易熔塞控制支路的输入端与所述高压液压系统的输出端相连接，并且，所述易熔塞控制支路通过所述安全阀先导控制支路与所述井上安全阀液控支路、井下安全阀液控支路相连接；以及，
上位机控制系统，所述上位机控制系统与所述高压液压系统、井上安全阀液控支路、井下安全阀液控支路和易熔塞控制支路中的传感器相连接，同时，所述上位机控制系统与所述高压液压系统中的动力元件及所述安全阀先导控制支路中的执行元件相连接。
进一步地，所述高压液压系统包括依次串联的：油箱、电动液压泵、单向阀、第一安全阀、第一压力变送器、蓄能器和第一调压阀，所述第一调压阀的输出端分别与所述井上安全阀液控支路和所述井下安全阀液控支路的输入端相连接；
其中，所述电动液压泵、第一压力变送器均与所述上位机控制系统相连接。
进一步地，所述井上安全阀液控支路包括依次串联的：第一流量计、第一先导阀和第三压力变送器，所述第一流量计的输入端与所述高压液压系统的第一调压阀相连接，所述第三压力变送器的输出端连接至被控制对象井上安全阀；
所述井上安全阀液控支路还包括第二流量计，所述第二流量计的一端与所述第一先导阀的回油口相连接、另一端连接至所述高压液压系统的油箱；
其中，所述第一流量计、第二流量计、第三压力变送器均与所述上位机控制系统相连接。
进一步地，所述井下安全阀液控支路包括依次串联的：第三流量计、第二先导阀和第四压力变送器，所述第三流量计的输入端与所述高压液压系统的第一调压阀相连接，所述第四压力变送器的输出端连接至被控制对象井下安全阀；
所述井下安全阀液控支路还包括第四流量计，所述第四流量计的一端与所述第二先导阀的回油口连接、另一端连接至所述高压液压系统的油箱；
其中，所述第三流量计、第四流量计、第四压力变送器均与所述上位机控制系统相连接。
进一步地，所述易熔塞控制支路包括依次串联的：第二调压阀、第二安全阀、充气阀、第二压力变送器和易熔塞，所述第二调压阀的输入端连接在所述高压液压系统的第一压力变送器和蓄能器之间的连接管线上，作为所述低压控制系统的压力源；
所述易熔塞控制支路还包括换向阀和阻尼孔，所述换向阀、阻尼孔与所述充气阀组成自锁回路；
其中，按下所述充气阀后，所述易熔塞控制支路通过所述自锁回路自动补压；当井口发生火灾警情时，所述易熔塞熔化，使所述易熔塞控制支路泄压，并通过所述安全阀先导控制支路，引起所述井下安全阀及所述井上安全阀的关断；
其中，所述第二压力变送器与所述上位机控制系统相连接。
进一步地，所述安全阀先导控制支路包括井上安全阀先导控制支路和井下安全阀先导控制支路，所述井上安全阀先导控制支路包括第二电磁阀，所述井下安全阀先导控制支路包括第一电磁阀和延时阀；
其中，所述第一电磁阀的输入端连接在所述易熔塞控制支路的第二安全阀和充气阀之间的连接管线上，所述第一电磁阀的输出端分为两路，一路与所述第二电磁阀的输入端相连接、另一路与所述延时阀的输入端相连接；所述第二电磁阀的输出端连接在所述井上安全阀液控支路的第一先导阀的先导端上，所述延时阀的输出端连接在所述井下安全阀液控支路的第二先导阀的先导端上；
其中，所述第一电磁阀、第二电磁阀均与所述上位机控制系统相连接。
本发明的有益效果是：本发明一种带流量监测的智能井口安全控制系统解决了安全阀泄露和阀门开启程度判断的技术难题，通过上位机和流量计的实时监测，提高了油田上井口安全控制系统的安全性生产运营，高精度的实现了井口泄露点的提前预警，提高了设备维护的及时性，并实现井口安全控制系统智能化远程控制和监测，为实现数字化智能化油田做好了基础准备，由于降低了因泄露造成的停产损失，最终提高了油田产量，本发明满足了油气田高效开发生产的智能化、数字化的需求。
附图说明
图1：本发明一种带流量监测的智能井口安全控制系统原理图。
附图标注：
1——油箱； 2——电动液压泵；
3——单向阀； 4——第一安全阀；
5——第一压力变送器； 6——蓄能器；
7——第一调压阀； 8——第二调压阀；
9——第二安全阀； 10——充气阀；
11——第二压力变送器；12——易熔塞；
13——换向阀；14——阻尼孔；
15——第一电磁阀；16——第二电磁阀；
17——第一流量计；18——第一先导阀；
19——第三压力变送器；20——井上安全阀；
21——第二流量计；22——第三流量计；
23——延时阀；24——第二先导阀；
25——第四压力变送器；26——井下安全阀；
27——第四流量计；28——上位机控制系统。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如附图1所示，一种带流量监测的智能井口安全控制系统，包括高压液压系统、安全阀液控主干路、低压控制系统和上位机控制系统28。
所述高压液压系统包括依次串联的：油箱1、电动液压泵2、单向阀3、第一安全阀4、第一压力变送器5、蓄能器6和第一调压阀7，所述第一调压阀7的输出端分别与所述井上安全阀液控支路和所述井下安全阀液控支路的输入端相连接。
所述安全阀液控主干路包括井上安全阀液控支路和井下安全阀液控支路，所述井上安全阀液控支路和所述井下安全阀液控支路的输入端均与所述高压液压系统的输出端相连接，所述井上安全阀液控支路的输出端连接至井上安全阀20、所述井下安全阀液控支路的输出端连接至井下安全阀26。
其中，所述井上安全阀液控支路包括依次串联的：第一流量计17、第一先导阀18、第三压力变送器19，所述第一流量计17的输入端与所述高压液压系统的第一调压阀7相连接，所述第三压力变送器19的输出端连接至被控制对象井上安全阀20。所述井上安全阀液控支路还包括第二流量计21，所述第二流量计21的一端与所述第一先导阀18的回油口相连接、另一端连接至所述高压液压系统的油箱1。
其中，所述井下安全阀液控支路包括依次串联的：第三流量计22、第二先导阀24、第四压力变送器25，所述第三流量计22的输入端与所述高压液压系统的第一调压阀7相连接，所述第四压力变送器25的输出端连接至被控制对象井下安全阀26。所述井下安全阀液控支路还包括第四流量计27，所述第四流量计27的一端与所述第二先导阀24的回油口连接、另一端连接至所述高压液压系统的油箱1。
所述低压控制系统包括易熔塞控制支路和安全阀先导控制支路(包括井上安全阀先导控制支路和井下安全阀先导控制支路)，所述易熔塞控制支路的输入端与所述高压液压系统的输出端相连接，并且，所述易熔塞控制支路通过所述安全阀先导控制支路与所述井上安全阀液控支路、井下安全阀液控支路相连接。
其中，所述易熔塞控制支路包括依次串联的：第二调压阀8、第二安全阀9、充气阀10、第二压力变送器11和易熔塞12，所述第二调压阀8的输入端连接在所述高压液压系统的第一压力变送器5和蓄能器6之间的连接管线上，作为所述低压控制系统的压力源。所述易熔塞控制支路还包括换向阀13和阻尼孔14，所述换向阀13、阻尼孔14与充气阀10组成自锁回路；所述换向阀13的回油口连接至所述高压液压系统的油箱1。按下所述充气阀10后，所述易熔塞控制支路通过所述自锁回路自动微量补压；当井口发生火灾警情时，所述易熔塞12熔化，使所述易熔塞控制支路泄压，并通过所述安全阀先导控制支路，引起所述井下安全阀26及所述井上安全阀20的关断，其中，首先关断所述井上安全阀20，其次通过所述井下安全阀先导控制支路中的延时阀23延时关断所述井下安全阀26。
其中，所述安全阀先导控制支路包括井上安全阀先导控制支路和井下安全阀先导控制支路，所述井上安全阀先导控制支路包括第二电磁阀16，所述井下安全阀先导控制支路包括第一电磁阀15和延时阀23。所述第一电磁阀15、第二电磁阀16依次串联，分别作为所述井下安全阀液控支路、井上安全阀液控支路的起始端。
所述第一电磁阀15的输入端连接在所述易熔塞控制支路的第二安全阀9和充气阀10之间的连接管线上，所述第一电磁阀15的输出端分为两路，一路与所述第二电磁阀16的输入端相连接、另一路与所述延时阀23的输入端相连接；所述第二电磁阀16的输出端连接在所述井上安全阀液控支路的第一先导阀18的先导端上，所述延时阀23的输出端连接在所述井下安全阀液控支路的第二先导阀24的先导端上。所述第一电磁阀15和第二电磁阀16的回油口均连接至所述高压液压系统的油箱1。
所述上位机控制系统28与所述高压液压系统中的第一压力变送器5、电动液压泵2相连接，与所述井上安全阀液控支路中的第一流量计17、第二流量计21、第三压力变送器19相连接，与所述井下安全阀液控支路中的第三流量计22、第四流量计27、第四压力变送器25相连接，与所述易熔塞控制支路中的第二压力变送器11相连接，与所述井上安全阀先导控制支路中的第二电磁阀16相连接，与所述井下安全阀先导控制支路的第一电磁阀15相连接。所述第一流量计17、第二流量计21、第三流量计22、第四流量计27、第一压力变送器5、第二压力变送器11、第三压力变送器19、第四压力变送器25将模拟量信号上传到所述上位机控制系统28，通过所述上位机控制系统28进行压力和流量的监测，根据供油路和回油路流量的累计监测，并计算出泄露量进行反馈报警，同时根据流量累计判断阀门的开启程度，一旦出现泄漏，所述上位机控制系统28通过第一电磁阀15、第二电磁阀16实现对井上安全阀20和井下安全阀26的开启和关闭远程操作；所述电动液压泵2通过所述上位机控制系统28实现启停操作。
综上，本发明一种带流量监测的智能井口安全控制系统解决了安全阀泄露和阀门开启判断的技术难题，并实现井口控制盘智能控制。本发明满足了油气田开发生产的要求。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
