[实用新型]万能旋转防喷器控制系统的主压力控制装置

说明书

技术领域

本实用新型与欠平衡和控压钻井中的万能旋转防喷器控制系统有关，是该系统中的主压力控制装置。

背景技术

万能旋转防喷器系统是欠平衡和控压钻井中关键设备之一，主要由万能旋转防喷器和液压控制系统组成，在钻井过程中起到对井口密封的作用。液压控制系统给万能旋转防喷器提供一个主压力，万能旋转防喷器的胶芯在主压力的推动下主动抱紧井口的钻杆进行密封。在钻井过程中，主压力必须跟随井筒压力变化而变化才能保证井口的可靠密封。液压控制系统提供的主压力来自压力补偿型变量泵，主压力的大小取决于变量泵压力补偿口（X口）的压力。压力补偿口（X口）的压力目前采用液控型溢流阀来控制，其工作原理是：用井筒压力传感器在适当的位置采集井筒压力，将该井筒压力加上预设的压差接入液控型溢流阀的控制端，作为液控型溢流阀的预设值；液控型溢流阀按照一定面积比例将预设值转换为X口的压力值，从而控制主压力的大小并使主压力跟随井筒压力变化而变化。上述的压差压力是根据钻井要求在一定范围内自行设定。整个控制过程，井筒压力信号和压差压力信号之和为输入信号，液控型溢流阀为执行环节。

上述液控型溢流阀控制主压力的方式，虽然可以实现主压力跟随井筒压力变化而变化并能用压差压力实现对主压力的调节，但是这种调节方式存在了很多不足之处。首先，由于液控型溢流阀的动态性、响应性差，液控型溢流阀压力调节误差大，有时甚至出现震荡现象。其次，液控型溢流阀阀芯运动受到摩擦阻力的影响，在控制过程中容易出现空操作现象，即在井筒压力发生了改变的情况下，而主压力并未跟随变化。再者，由于控制过程中没有反馈环节，主压力的调节完全依靠人工控制，操作极为不便。

发明内容

为了解决万能旋转防喷器系统出现的主压力调节误差大、响应不及时和操作不方便等不足之处，本实用新型提出一种主压力控制装置替换原有的液控型溢流阀来提高主压力的控制效果。

本实用新型的技术方案是：一种万能旋转防喷器控制系统的主压力控制装置，其特征在于该装置包括PID控制器、放大器和比例溢流阀，PID控制器的信号输入接口连接井筒压力传感器和主压力传感器，PID控制器的信号输出接口串联连接放大器后接至比例溢流阀的控制端，提供主压力的变量泵的压力补偿口X口连通比例溢流阀的入油口，比例溢流阀的出油口接至回油槽。

PID控制器应该设有RS485接口与数据输入屏连接。

本实用新型的工作原理是：PID控制器将来自井筒压力传感器的井筒压力加上预设的压差压力作为主压力的控制目标值，并送入放大器放大后作为控制信号调节比例溢流阀的开闭程度，进而控制变量泵的压力补偿口X口的压力，达到控制主压力的目的。PID控制器将主压力传感器反馈的主压力实时信号和控制目标值进行比较，然后把比较结果用于计算新的控制信号，进一步调节比例溢流阀的开闭程度，让主压力达到或者保持在设定的控制目标值，实现对主压力的精确控制。

本实用新型的技术效果体现在：解决了主压力误差大、响应不及时等问题，提高防喷器控制系统的可靠性和安全性；由于主压力的精确平稳控制，减少了防喷器控制系统的震动和噪声，提高了变量泵、控制阀等液压元件的寿命；能增加监控软件和数据记录功能，主压力调节操作变得方便可靠。

附图说明

附图是本实用新型的液压控制示意图。

具体实施方式

见附图所示的本实用新型实施例，一种万能旋转防喷器控制系统的主压力控制装置，该装置包括PID控制器1、放大器2和比例溢流阀3，PID控制器1的信号输入接口由信号线连接井筒压力传感器4和主压力传感器5，PID控制器1的信号输出接口串联连接放大器2后接至比例溢流阀3的控制端，PID控制器1输出的控制信号经放大器2放大后驱动比例溢流阀3调节开闭程度，提供主压力的变量泵6的压力补偿口即X口连通比例溢流阀3的入油口，比例溢流阀3的出油口接至回油槽8。

PID控制器1应该设有RS485接口与数据输入屏7连接。在数据输入屏7上操作可以调节预设的压差压力。