PLC修井机液压系统在修井中的应用

（ ２） 设备 的公称 通径 为 １ ８ ０ ａ ｒ ｍ； （ ３）在修 井 过程 中 ，对 设 备 的 下入
管 柱速 度要 求较 为严 格 ，这里 的设 计技 术
参 数最大 为 １ ． ６ ｍ ／ ａ ｒ ｉ ｎ ； （ ４ ）同样 对 于 起升 管 柱 的 速度 要 求 同样为 １ ． ６ ｍ ／ ａ ｒ ｉ ｎ ； （ ５ ） 遇到 卡管时 ， 解卡速 度为 ０ ． ０ １ ｍ ／
提高了 修 井机的修井效率，并且在作业的过程 中，管柱事故发生频率也大大降低，提高了生产 系 统的安全性以及 自 动化
水 平。
关键 词 ：Ｐ Ｌ Ｃ；修 井机 ； 自动化 中图分 类号 ：Ｔ Ｅ来自３ ５ ８ 文 献标 识码 ：Ａ
Ｌ Ｃ控 不 压 修 井 井 机 在 修 井 作 业 中属 于新 通过 防喷器 的闭 合 与打开完 成 ；而 Ｐ 兴设 备 ，应 用于修 井作 业 中发挥 了重 要 的 制 系统 可 以保 证 不压 修井设 备 自动 化动 作 作用 。在 不 压井 的修井 作业 中 ，起下 管 柱 的实 现 。 ２ ． １起下 管 柱 控制 回路 。在起 下 管 柱 是 重要 的环 节 ，传统 的方 式包 括连续 油 管
２ ０ １ ４ Ｎ０． ０ ９（ 下）
ａ
工 程 技 术
Ｐ Ｌ Ｃ修井机液压系统在修井中的应用
苗 东
（ 辽河油田曙光工程技 术处作业一大队 ，辽宁 盘锦 １ ２ ４ １ ０ ９）
摘 要 ：不压 井作 业 自动化提 高是 当前 石 油生 产部 门的 主要研 究课 题之 一 ，通过 自 动 化程 度 的提 高可 以有效 降低 工作人 员 的压 力 ， 因而文章 主要 对 独立 式不 压 井的修 井设 备进 行 了分析 。并将 Ｐ Ｌ Ｃ 系统应 用 于修 井机 中 ，设 计 出了一套 自动 化 的 液压控制 系统。并针对其工作原理进行 了论述 ，最终提 出了 Ｐ Ｌ Ｃ控制框架以及相关系统方案。通过 Ｐ Ｌ Ｃ的利用，有效
情 况 ，每个 卡瓦 提升杆 的上 部 等距 安装 有 行 程开 关 ，行程 开关 可 以发 出电信 号 ，控 制 平 台上 的工作 人员 可 以调节 二位 四通 手 动换 向 阀调 节 卡 瓦 回路 恢 复 四缸 同步 状 的控制 系统 中需 要强 调 的是起 升液 缸 的组 态 。 成 ，其 主要 采用 两个 液缸 均 布的形 式 ，通 为 保证 始终有 一 卡瓦作 用在 油管 上 ， 过冈 陛连 接 的方 式 ，提 高 了结构 承载性 ， 避免 了油 管 冒出或 落人 井 中事故 的 发生 ， Ｌ Ｃ互 锁程序 同时还 能够 保证 系统 的稳定 运行 ，并在 阀 上 、下 卡瓦 必须互 锁 ，通 过 Ｐ 门之 间组 成相 应 的 回路 ，从 而实 现 了在修 来实 现 。 井作 业 中起 下管 柱 的无 极调 速 。 （ ２ ）平 衡 点 的 确定 。修 井 过 程 中 ， 若在设 备 中ｊ位 四通 电磁 阀位置 为上 起 下油 管作业 主要 通过 相应 的液 压 控制 系 位 ，经过 液 控单 向 阀 ，液压 油变 鬼进 入 到 统 进行 控制 ，而 在此 之 中 ，Ｐ Ｌ Ｃ系统 以及 液压 缸 中 。而单 向 阀在功 能上具 有反 向截 压 力变 送器 起到 了 中要 的作用 ，通 过压 力 止 的作用 ，因而 液压 缸 回油路 闭合 ，控 制 变 送 器 以 及 Ｃ ＭＰ比较模 块 可 以对 平 衡 点 油路 压力便 会 随之上 升 ， 换 向 阀即会接入 。 进 行实 时 的判断 以及 监控 。 如果 触发 了两 另外 ， 在液 压缸 中 ， 无 杆腔 中进入 液压 油 ， 级 液缸 行程 开关 ，那 么不 同 的卡 瓦便会 交 而 有杆 腔 中的 压力油 便会 进 入到换 向阀 ， 替动作 。从而实 现管 轻 、管 重不 同状 态下 经其换 向进入 到另 外 的无 杆 腔 中 ，从 而实 卡瓦 的不 同动 作 。若 管 轻 ，那么 下端 卡 瓦 现快速差 动 运行 。 夹持 油管 ， 若 管重 时则上 端卡 瓦夹持 油管 。 ２ ． ２卡 瓦 控制 回路 。在 主液 缸 中 ，有 （ ３ ）防喷 控制 。在油 管 接 箍 经 过 前 杆腔 面积 等于 副缸 中无 杆腔 面积 ，在 工作 需要 将 防喷器 及 时打 开 ，并 且在 接箍 通 过 过程 中，主副 缸之 间可 以实 现结 构上 的 串 后将 防 喷器及 时 的闭 合。这 就 需要 探测 器 联 以及并 联 ，其切 换通 过二 位 四通换 向阀 及 时的探测 到接 箍位 置 ，通 过 Ｐ Ｌ Ｃ系统 利 实现 ，通 过这 一动 作 ，实现 设备 中四个不 用 电磁 阀将 回路 中的 防喷 器打 开 。探 测 器 同 的液缸 之间 的同步 运动 。 若 已经探 测 到两 个信 号 ，那 么证 明接箍 通 ２ ３ 防喷 控 制 回路 。不 压 修 井井 机 井 过 ，此 时需 要将 防 喷器 闭合 。为 了保 证修 口密 封系 统 一共 包 括 ５个 防喷 器 ，其 中 ２ 井 系统 安 全 ，系统 中所具 有 的五 个防 喷器 个 球 型 防喷 器 ，３ 个 闸板 防 喷器 。当三 位 必须 有开 有闭 ，禁止 同时打 开 ，因而 连锁 四通 电 磁 阀 １ ５的 左位 接 人 系统 时 ，液 压 程 序是 Ｐ Ｌ Ｃ控 制 中必 须具 有也 是需要 重点 缸 １ ４有杆 腔 进 油 ，无 杆 腔 回油 ，闸板 防 研究 的。 喷 器 打开 ，油 、套管 间 的环形 空 间打 开 ， 结论 允 许 油管柱 自由上 下 。当三位 四通 电磁 阀 Ｐ Ｌ Ｃ系统 在不 压修 井作 业 中 ，主要原 １ ５ 的右 位时 ，液压 缸有杆 腔 回油 ，无 杆腔 理 便 是 将 Ｐ Ｌ Ｃ系 统 同液 压 系统 融 合 在一 进油 ，闸板 防喷器 关 闭。 当三位 四通 电磁 起 。 以独 立不 压修 井作 业 的相 关步 骤 以及 阀１ ５ 的 中 位 接人 系 统 时 ，它 的 中位 机 能 技术 参数 为基础 ，将 Ｐ Ｌ Ｃ系统融 合到原 有 使 电磁 阀的 四个接 口全封 闭 ，防喷器 、液 的不压修 井 液压 控制 系统 中，形 成了 完善 压缸保 持现 有状 态不变 。 的 自动化 控制 系统 。通过 系统 中 Ｐ Ｌ Ｃ系统 ２ ． ４ Ｐ Ｌ Ｃ监控 系统 。管 柱 在 起 下 作 业 对电磁阀的控制 ，实现了修井作业的自动 过程 中必 须实 施严 格 监控 ，液 压 回路要 在 化 。 控制 系统 操作人 员 的操作 和 Ｐ Ｌ Ｃ监 控 系统 参 考文献 的 控制下 进行 ｌ Ｔ作 ，以完 成对 不压 修井 井 『 １ ］ 谢 卓伟 ， 黄 献龙 ． 阀控 非对 称缸 主 动 式 机 工作 的 自动控 制 。以下 压过 程 为例 ，液 伺服 加 载 系统 的数 学模 型 ［ １ １ ． 华 南理 工大 压 系统 特点基 于 Ｐ Ｌ Ｃ的不 压修井 井机 液压 学 学报 （ 自然科 学版 ）， ２ ０ ０ ０（Ｏ ５ ）． 控 制系 统有 以下特 点 ： 『 ２ ２ １ 王辉 ， 荆 宝德 ， 王树 山 ， 张莹 ． 非 压 修 （ １ ）卡 瓦 四缸 同步 回路 控 制 。 如果 井 井机 液 压 起 升 系统 的概 述 与 故 障 分 析 １ ］ ． 机械 制造 ， ２ ０ ０ ８（ ０ ９）． 卡瓦 提升 杆 四缸 同步 回路 出现 了不 同步 的 ｆ
法 、钢 丝绳 法 以及独 立液 压法 ，其 中独 立 液 压法 是应 用最 广 的。虽 然我 国 的不 压 修 井技 术的 发展 十分迅 速 ，各类 设备 应用 水 平 也相 继得 到 了发展 ，但 在不 压井 的修 井 设备 应用 中仍 旧使 用继 电器 接触 器控 制设 备予 以实 现 。这种 修井设 备 不但 元件 多 、 设备 庞大 ，并 且线 路衔 接复 杂 ，因而 在操 作上 也较 为 复杂 ，加重 了操 作人 员 的劳动 强度 ，由于设 备相 对 复杂 ，因而 在可 靠性 以及 可维 护性 上 就相对 较 低 ，所 以容 易发 生 故 障 ，设备 的效率 也相 对较低 。结 合 当 前 我 国的不 压修 井设 备发 展情 况 ，研 制 出 了结合 Ｐ Ｌ Ｃ技 术的独 立液 压修井设 备 ，以 此 实现 自动化 的不 压修井 。 １ 相 关参 数介绍 针 对 不压修 井井设 备 ，设计 所需 要 的 相关技 术参数 包括 以下几 点 ： （ １ ）需 要对 设 备 的 密封 压 力进 行 了 解 ，即动 、静 密封 压力 ，且需 啊 哟为 最高 密封 压力 。设 备静 密封 压力 为 ３ ５ Ｍ Ｐ ａ ，最 高动 密封 压力 为 ２ １ ＭＰ ａ ；
ｍｉ ｎ。
２系统原 理分 析
不压修 井井 设备 中液 压系统 的应 用使 得修 井设 备具 有较 强 的 自动 化能 力 ，其 系 统 的组 成包 括 四个 部位 ， 即Ｐ Ｌ Ｃ控制 系统 、 ， 防 喷控制 回路 以及 卡瓦 控制 回路 和起 下管 柱控 制 回路 。其 中起下 管柱 控制 系统 采用 两级 回路 ，分 别对 上下 卡 瓦的起 下进 行控 制 ，从 而保证 在修 井作 业 中设 备的 连续性 以及速 度性 ；而 卡瓦 控制 系统 则是 由同 步 的 四个 缸进 行作 业 ，从而 对每 个卡 瓦进 行 控 制 ，完成 卡 瓦的 张闭动 作 ，以此 实现 卡 瓦对 中动作 的 自动化 ； 而 防喷控 制系统 中 ， 主要 由五个 防喷器 对防 喷动作 进行 控 制 ，