一种高效自动化泡排球投球系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种高效自动化泡排球投球系统及其控制方法，主框架包含吊环A1,防爆载荷传感器A2，防爆压力传感器A3，集线箱短节A4，主框防爆集线箱A5，投球单元集束连接主框框体A7，树形主框下部框体A8，树形支架密封护帽A9等部件，在主框架上可以安装多组泡排球投球单元A6，泡排球投球单元A6与主框架上布置有多种感应传感器，并在主框架的主框防爆集线箱A5内将传感器信号收集整合，传输给远端的控制柜，由控制柜来自动控制整个系统的工作，可以实现泡排球投球单元A6的单独工作，多组泡排球投球单元A6串联工作及多组泡排球投球单元A6并联工作，可实现大规模泡排球连续高效投放功能，增强泡排球排水采气工艺的施工效果，所现场使用更简便、安全。

【技术实现步骤摘要】
一种高效自动化泡排球投球系统及其控制方法
本专利技术涉及一种天然气开采领域，尤其是一种高效自动化泡排球投球系统及其控制方法。
技术介绍
目前通常采用的泡沫排水采气工艺，即通过地面的设备向井筒内注入泡沫助采剂，降低井内积液的表、界面张力，使其呈低表面张力和高表面粘度的状态，利用井内自生气体或注入外部气源产生泡沫，因密度降低井筒内积液以泡沫的方式被带出，达到排出井内积液的目的。泡排球将液化地面注采剂固化成球状，靠直接投泡排球的方法实现泡沫排水采气工艺，可以简化整体施工流程，提高作业效率，但目前对于投放泡排球的设备仍不完善，主要存在的问题在于，投放效率低，单次投放量有限，自动化程度低等缺点，对泡排球排水采气工艺的实施与推广造成很大影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种高效自动化泡排球投球系统及其控制方法，通过球形泡排剂(以下简称泡排球)，将井筒中积液排出、恢复井筒生产的工艺，通过本专利技术系统，将泡排球快速大规模投入井中，达到排水采气目的。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种自动化泡排球投球系统，包括主框架和安装在主框架上的多个泡排球投放单元，主框架的结构为：吊环、防爆载荷传感器、防爆压力传感器、集线箱短节位于主框架的顶部,主框防爆集线箱安装在集线箱短节侧壁上，投球单元集束连接主框框体位于主框架的中部，投球单元集束连接主框框体径向均匀分布6个固定点，固定点用于安装泡排球投放单元，树形主框下部框体位于主框架的下部，在树形主框下部框体的筒状的主轴上设有轴向等间距分布、径向等角度均布的斜向上45°的6组空心副支架，空心副支架对应集束连接主框框体的6个固定点，副支架顶端由斜转垂，并留安装泡排球投放单元的快速连接接头接口，泡排球投放单元通过底部的带有主机械式过压保护装置的主快速连接接头与井口采气树连接，泡排球出了泡排球投放单元后直接入井；泡排球投放单元的结构为：上密封盖与导料仓通过料筒连接法兰固定在装有泡排球的料筒上下两端，并建立密封，下密封盖固定在导料仓底端并密封，主轴通过主轴密封体与上密封盖建立动密封连接，形成了泡排球投放单元的内含可旋转主轴的耐压密封容器，主轴下端通过四方面与开孔转盘连接，并带动开有过料孔的开孔转盘转动，开孔转盘下有同样开孔的过料托盘，开孔转盘和过料托盘将导料仓和料筒隔开形成上下两部分，当开孔转盘与过料托盘的孔重合时泡排球可靠自重从料筒掉入到导料仓后，导料仓内的底部漏斗导引泡排球穿过导料仓底部的转换接头，转换接头底部连接有带有副机械式过压保护装置的副快速连接接头，副快速连接接头插在主框架的副支架顶端的快速连接接头接口中，使泡排球逐一从泡排球投放单元排出进入主框架中，防爆变频电机通过三点固定支架与上密封盖连接，三点固定支架为1个垂直竖臂与2组斜臂组成的支撑结构，垂直竖臂上安装有防爆扭矩传感器，上密封盖上安装有防爆压力传感器，底部的转换接头上安装有防爆固体流量计，传感器和电机的电控配件与接线在防爆集线箱中集成并与地面综合控制柜直接电缆联接。所述泡排球投放单元进行2、3、4或6组均布的形式选择性的安装在系统主框架的投球单元集束连接主框框体上，泡排球投放单元的副快速连接接头插在主框架的副支架顶端的快速连接接头接口中，未安装泡排球投放单元的副支架顶端的快速连接接头接口用支架密封护帽封闭。所述投球单元集束连接主框框体上的固定点通过螺钉与泡排球投放单元连接。一种高效自动化泡排球投球系统的控制方法，其特征在于，包括3种工作模式，分别为泡排球投放单元独立工作模式、多组泡排球投放单元串联工作模式和多组泡排球投放单元并联工作模式，泡排球投放单元独立工作模式下，泡排球投放单元通过带有机械式过压保护装置的快速连接接头与井口连接，泡排球出了泡排球投放单元后直接入井，泡排球投放单元上安装传感器和电机的配件与接线在防爆集线箱中集成并与地面综合控制柜直接电缆联接；多组泡排球投放单元串联或并联工作模式下，多组泡排球投放单元安装在系统主框架上，系统主框架通过主快速连接接头与井口采气树连接，每个泡排球投放单元投放的泡排球，先通过树形主框下部框体，再进入井筒，这两种工作模式下，每个泡排球投放单元的防爆集线箱输出端先与系统主框架的主框防爆集线箱输入端电缆相连，所有信号在主框防爆集线箱汇总后由输出端输出给地面综合控制柜，由地面综合控制柜进行自动化控制。所述泡排球投放单元单独工作时的自动化控制逻辑为：设置转向扭力、停机扭力、停机压力参数，启机后电机正转，此时泡排球投放单元进入正常工况，将料仓中的泡排球逐一排出，如果出现卡泡排球情况，防爆扭矩传感器反馈扭力值达到转向扭力，电机自动反向转动，如果扭力值降低说明阻卡解除，继续工作，如果阻卡严重，扭力达到停机扭力，自动关闭电机，在泡排球投放过程中，如果防爆压力传感器返回的压力值达到停机压力，则自动控制电机转速降至最低，待防爆固体流量计无反馈后将电机彻底关停，在泡排球投放过程中，如果主轴正常转动，扭力值无异常，防爆固体流量计超过4s无反馈，说明料仓内泡排球存量低，难于排出，自动控制电机提速30％，运转2s后，立刻复位电机转速，靠主轴带动开孔转盘产生的离心力将残余泡排球排出，如果持续超过1min仍然无球排出，说明料仓清空，自动控制电机停机。所述多组泡排球投放单元串联工作模式时，自动化控制逻辑为，连接在系统主框架上的多个泡排球投放单元逐个启动，启动顺序根据泡排球投放单元底部连接的树形主框下部框体伸出的副支架在轴向间布置的间距从高向低的顺序决定，设置转向扭力、停机扭力、停机压力给每个泡排球投放单元，设置泡排球投入总重量参数，控制逻辑是，启动中的泡排球投放单元的防爆固体流量计超过6s检测到无泡排球排出时，系统自动停止该泡排球投放单元电机的运转并启动下一个泡排球投放单元，直到所有泡排球投放单元完成一轮正常起停机后，自动控制所有泡排球投放单元进入并联工作模式中的尾仓并联投球工况，一同启动，电机运转模式为提速30％，运转2s后，快速复位转速，快速将各料仓内剩余的泡排球快速排出，泡排球投放单元串联工作时，防爆载荷传感器反馈的载荷减少值超过泡排球投入总重量参数后系统判定完成泡排球投放，自动停机，或者在串联自动转并联工作模式后，所有泡排球投放单元的防爆固体流量计超过1min无反馈，判定泡排球已被排空，系统自动停机。所述多组泡排球投放单元并联工作模式时，连接在系统主框架上的多个泡排球投放单元共同启动工作，并联工作的控制逻辑为，设置转向扭力、停机扭力、停机压力给每个泡排球投放单元，设置泡排球投入总重量参数，控制逻辑与泡排球投放单元单独使用时不同的是，并联工作模式启动后，系统中的所有泡排球投放单元共同工作，根据防爆载荷传感器反馈的数值与设置的泡排球投入总重量参数，将并联工作模式再分为3个工况，总剩余泡排球量40％-100％的满仓并联投球工况、总剩余泡排球量15％-39％的半仓并联投球工况、总剩余泡排球量低于15％的尾仓并联投球工况，满仓并联投球工况下任何一个泡排球投放单元的防爆固体流量计不再反馈信号时，即判定该单元对应的投放通道暂时遇阻，立刻停止该单元电机运转，待该单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动化泡排球投球系统，其特征在于，包括主框架(B1)和安装在主框架上的多个泡排球投放单元(A6)，主框架(B1)的结构为：吊环(A1)、防爆载荷传感器(A2)、防爆压力传感器(A3)、集线箱短节(A4)位于主框架(B1)的顶部,主框防爆集线箱(A5)安装在集线箱短节(A4)侧壁上，投球单元集束连接主框框体(A7)位于主框架(B1)的中部，投球单元集束连接主框框体(A7)径向均匀分布6个固定点，固定点用于安装泡排球投放单元(A6)，树形主框下部框体(A8)位于主框架(B1)的下部，在树形主框下部框体(A8)的筒状的主轴上设有轴向等间距分布、径向等角度均布的斜向上45°的6组空心副支架，空心副支架对应集束连接主框框体(A7)的6个固定点，副支架顶端由斜转垂，并留安装泡排球投放单元(A6)的快速连接接头接口，泡排球投放单元(A6)通过底部的带有主机械式过压保护装置(A11)的主快速连接接头(A10)与井口采气树连接，泡排球出了泡排球投放单元(A6)后直接入井；/n泡排球投放单元(A6)的结构为：上密封盖(11)与导料仓(19)通过料筒连接法兰(8)固定在装有泡排球的料筒(15)上下两端，并建立密封，下密封盖(20)固定在导料仓(19)底端并密封，主轴(16)通过主轴密封体(14)与上密封盖(11)建立动密封连接，形成了泡排球投放单元(A6)的内含可旋转主轴的耐压密封容器，主轴(16)下端通过四方面与开孔转盘(17)连接，并带动开有过料孔的开孔转盘(17)转动，开孔转盘(17)下有同样开孔的过料托盘(18)，开孔转盘(17)和过料托盘(18)将导料仓(19)和料筒(15)隔开形成上下两部分，当开孔转盘(17)与过料托盘(18)的孔重合时泡排球可靠自重从料筒(15)掉入到导料仓(19)后，导料仓(19)内的底部漏斗导引泡排球穿过导料仓(19)底部的转换接头(22)，转换接头(22)底部连接有带有副机械式过压保护装置(23)的副快速连接接头(24)，副快速连接接头(24)插在主框架(B1)的副支架顶端的快速连接接头接口中，使泡排球逐一从泡排球投放单元(A6)排出进入主框架中，防爆变频电机(1)通过三点固定支架(2)与上密封盖(11)连接，三点固定支架(2)为1个垂直竖臂与2组斜臂组成的支撑结构，垂直竖臂上安装有防爆扭矩传感器(4)，上密封盖(11)上安装有防爆压力传感器(12)，底部的转换接头(22)上安装有防爆固体流量计(21)，传感器和电机的电控配件与接线在防爆集线箱(13)中集成并与地面综合控制柜直接电缆联接。/n...

【技术特征摘要】
1.一种自动化泡排球投球系统，其特征在于，包括主框架(B1)和安装在主框架上的多个泡排球投放单元(A6)，主框架(B1)的结构为：吊环(A1)、防爆载荷传感器(A2)、防爆压力传感器(A3)、集线箱短节(A4)位于主框架(B1)的顶部,主框防爆集线箱(A5)安装在集线箱短节(A4)侧壁上，投球单元集束连接主框框体(A7)位于主框架(B1)的中部，投球单元集束连接主框框体(A7)径向均匀分布6个固定点，固定点用于安装泡排球投放单元(A6)，树形主框下部框体(A8)位于主框架(B1)的下部，在树形主框下部框体(A8)的筒状的主轴上设有轴向等间距分布、径向等角度均布的斜向上45°的6组空心副支架，空心副支架对应集束连接主框框体(A7)的6个固定点，副支架顶端由斜转垂，并留安装泡排球投放单元(A6)的快速连接接头接口，泡排球投放单元(A6)通过底部的带有主机械式过压保护装置(A11)的主快速连接接头(A10)与井口采气树连接，泡排球出了泡排球投放单元(A6)后直接入井；
泡排球投放单元(A6)的结构为：上密封盖(11)与导料仓(19)通过料筒连接法兰(8)固定在装有泡排球的料筒(15)上下两端，并建立密封，下密封盖(20)固定在导料仓(19)底端并密封，主轴(16)通过主轴密封体(14)与上密封盖(11)建立动密封连接，形成了泡排球投放单元(A6)的内含可旋转主轴的耐压密封容器，主轴(16)下端通过四方面与开孔转盘(17)连接，并带动开有过料孔的开孔转盘(17)转动，开孔转盘(17)下有同样开孔的过料托盘(18)，开孔转盘(17)和过料托盘(18)将导料仓(19)和料筒(15)隔开形成上下两部分，当开孔转盘(17)与过料托盘(18)的孔重合时泡排球可靠自重从料筒(15)掉入到导料仓(19)后，导料仓(19)内的底部漏斗导引泡排球穿过导料仓(19)底部的转换接头(22)，转换接头(22)底部连接有带有副机械式过压保护装置(23)的副快速连接接头(24)，副快速连接接头(24)插在主框架(B1)的副支架顶端的快速连接接头接口中，使泡排球逐一从泡排球投放单元(A6)排出进入主框架中，防爆变频电机(1)通过三点固定支架(2)与上密封盖(11)连接，三点固定支架(2)为1个垂直竖臂与2组斜臂组成的支撑结构，垂直竖臂上安装有防爆扭矩传感器(4)，上密封盖(11)上安装有防爆压力传感器(12)，底部的转换接头(22)上安装有防爆固体流量计(21)，传感器和电机的电控配件与接线在防爆集线箱(13)中集成并与地面综合控制柜直接电缆联接。


2.根据权利要求1所述自动化泡排球投球系统，其特征在于，根据施工要求，所述泡排球投放单元(A6)进行2、3、4或6组均布的形式选择性的安装在系统主框架(B1)的投球单元集束连接主框框体(A7)上，泡排球投放单元(A6)的副快速连接接头(24)插在主框架(B1)的副支架顶端的快速连接接头接口中，未安装泡排球投放单元(A6)的副支架顶端的快速连接接头接口用支架密封护帽(A9)封闭。


3.根据权利要求1所述自动化泡排球投球系统，其特征在于，所述投球单元集束连接主框框体(A7)上的固定点通过螺钉与泡排球投放单元(A6)连接。


4.一种如权利要求1所述的高效自动化泡排球投球系统的控制方法，其特征在于，包括3种工作模式，分别为泡排球投放单元(A6)独立工作模式、多组泡排球投放单元(A6)串联工作模式和多组泡排球投放单元(A6)并联工作模式，泡排球投放单元(A6)独立工作模式下，泡排球投放单元(A6)通过带有机械式过压保护装置(23)的快速连接接头(24)与井口连接，泡排球出了泡排球投放单元(A6)后直接入井，泡排球投放单元(A6)上安装传感器和电机的配件与接线在防爆集线箱(13)中集成并与地面综合控制柜直接电缆联接；多组泡排球投放单元(A6)串联或并联工作模式下，多组泡排球投放单元(A6)安装在系统主框架(B1)上，系统主框架(B1)通过主快速连接接头(A10)与井口采气树连接，每个泡排球投放单元(A6)投放的泡排球，先通过树形主框下部框体(A8)，再进入井筒，这两种工作模式下，每个泡排球投放单元(A6)的防爆集线箱(13)输出端先与系统主框架(B1)的主框防爆集线箱(A5)输入端电缆相连，所有信号在主...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玥，杨晓勇，冯强，张文华，郭鸣，张秀青，周浩，泰淑媛，
申请(专利权)人：中国石油集团渤海钻探工程有限公司，中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12