油田起下管柱指示记录仪技术领域
本发明涉及的是油田起下管柱操作指示记录仪，属于机械电子领域。
背景技术
油田带压作业设备是我国最新引进或模仿制造外国公司生产的独立式带压作业设备，该设备具有独立的液压升降系统，不用修井机的提升系统，可在不压井的情况下进行起下管柱的完井、打捞等常规作业施工。
带压作业设备安装的顺序一般是自井口以上开始依次为剪切（全）闸板封井器、二组安全防喷器组、二组工作防喷器组、变径法兰、工作窗、固定卡瓦、游动卡瓦、液压举升机、司钻操作台、桅杆等。
带压作业的操作则是由正副司钻在司钻操作台上完成的，在司钻操作台上看不见油管接箍在游动卡瓦和固定卡瓦之间、以及在二组工作防喷器组之间的具体位置的，只能凭经验判断油管接箍到了大体的位置，存在安全隐患。
一般情况下，进行正常井口带压下油管作业时，必须在井口以上二组工作防喷器组密封闸板以及游动、固定卡瓦的相互配合下，周期交替关闭和打开防喷器闸板和卡瓦才能完成起下油管过程。在油管起下过程中的基本要求是：第一步是正司钻负责操作举升机的升降输送下油管和游动、固定卡瓦的开关，并防止卡瓦不能卡在油管的接箍处；第二步是正司钻判断油管接箍到了某个具体位置后要开或关二组工作防喷器组密封闸板决定后，再示意副司钻进行二组工作防喷器组密封闸板的开关；每根油管的下井都需要正副司钻的密切配合才能完成一根油管的下井，但同时要求防喷器闸板也不能密封油管接箍，油管接箍卡在卡瓦座或防喷器闸板处，会引发严重的井喷事故。为避免这种情况的发生，需对每根下井油管进行精确丈量，并在油管对应位置做好记号，分别来对应接箍在卡瓦座位置时和接箍在工作防喷器闸板位置。此方法实际应用时非常繁琐，油管上会出现2个以上的记号，来对应操作平台桅杆相应位置记号，非常容易发生混淆，进而引发事故。因此，此方法对主副操操作水平要求非常高，操作手必须集中精力，随时观察油管记号。除此之外操作手还需观察操作台仪表显示，使工作效率降低，工作风险系数增大。
这种通过在油管上做记号的方法只能应用于下管柱情况，对于起管柱施工时，原井管柱数据的缺失和记号的丢失不可避免，主副操作手却无法判断防喷器内接箍的位置，使实际操作难度加大，只能凭经验或通过用油管接箍硬碰防喷器闸板的方法，或者观察下钻时压力表的指针变化判断油管接箍接近防喷器闸板的位置，然后再上起一段油管，最后再开关防喷器闸板，进行压力平衡，这样有三个弊端，一是无法保证防喷器闸板完全避开油管接箍位置，极有可能发生井内高压气体泄漏冒喷事故；二是油管接箍对防喷器闸板的触碰会对防喷器闸板造成潜在的损坏，会增加防喷器闸板的更换次数，提高成本；三是降低了施工速度和效率；因此为防止此类情况的发生，提高带压作业的安全可靠性，保障操作人员安全，特设计该记录仪。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于在司钻操作台上可以指导带压作业设备起下管柱操作指示记录仪，它通过自身的油管位移、接箍测量监测及接收计算系统，显示油管接箍在二组安全防喷器组、二组工作防喷器组、变径法兰、工作窗、固定卡瓦、游动卡瓦间的位置，并实时显示在工控机显示屏上，司钻据此来正确地关闭或打开：固定卡瓦、游动卡瓦、二组工作防喷器组，避免误操作，具有很好的指示作用。
本发明专利主要包括：油田起下管柱指示记录仪，其特征在于安装在油缸上的油缸位移测量装置，安装在适合监测油管接箍位置的油管接箍监测装置，上述装置采集的信号通过数据运算处理和图形处理后，显示到显示屏上。
油缸位移测量装置可以是电阻式电容式，电感式，光电式，超声波式等。油管接箍监测装置可以是光电式，电磁式，电感式，超声波式等。
数据处理运算为通过油管接箍监测装置传回的触发信号进行累加，即可得到总共起下的油管根数，由此可得到起下的整数油管中的总长度，公式为：起下油管总长度=油管根数*单根油管长度；
最上面的一根油管没有完成整个起下过程，在两次油管接箍监测装置触发时间之间，通过油缸位移测量装置传回的数据进行累加，即可得到最上面一根油管下降的总长度，为表面油管起下总长度；
油管起下总长度=起下油管总长度+表面油管起下总长度。
记录仪里配备具有输入、储存、计算、输出、通讯、防爆等功能的工控机。
显示屏显示包含但不限于油管根数、油管总长、油管接箍位置、油管接箍位置警告、并可存储多个油井数据等。
本发明的有益效果是：该发明可以通过该系统的位移测量装置和接箍监测装置接受到的信号通过采集数据线传到数据处理中心装置，通过该装置的处理后再通过传输数据线传到工控机，工控机通过内部计算和图形处理后油管接箍的位置就显示在显示屏上的井口以上模拟图形上，可以使司钻准确地看到接箍的位置和据此来正确地关闭或打开：固定卡瓦、游动卡瓦、二组工作防喷器组，使油管接箍准确通过，避免误操作。从而可以保证防喷器闸板完全避开油管接箍位置，防止发生井内高压气体泄漏冒喷事故；可以避免油管接箍对防喷器闸板的触碰对防喷器闸板造成潜在的损坏，减少防喷器闸板的更换次数，降低成本；可以提高施工速度和效率。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图。
在图1中：1—UPS电源、2—油管接箍、3—油管本体、4—油缸位移测量装置、5—液压油缸、6—油管接箍监测装置、7—工作窗、8—采集数据线、9—接线端子、10—防爆箱、11—显示屏、12—网络通讯线、13—模拟量输入单元、14—数字量输入单元、15—CPU逻辑控制器、16—电源开关、17—电源线。
具体实施方式
以下结合附图详述本发明的实施过程，参见图1，本发明专利主要包括为解决上述问题，本发明主要由UPS电源1、油管接箍2、油管本体3、油缸位移测量装置4、液压油缸5、油管接箍监测装置6、工作窗7、采集数据线8、接线端子9、防爆箱10、显示屏11、网络通讯线12、模拟量输入单元13、数字量输入单元14、CPU逻辑控制器15、电源开关16、电源线17组成。其中模拟量输入单元13、数字量输入单元14、CPU逻辑控制器15三部分组成数据处理中心装置，其工作电源由UPS电源1提供。
在带压作业设备的液压油缸5本体合适位置安装用于测量油管起下位移的油缸本体位移测量装置4，在适合测量油管接箍运行位置如工作窗、卡瓦等处安装用于测量油管接箍运行位置的油管接箍监测装置6，位移测量装置4和接箍监测装置6接受到的信号，通过采集信号线8连接到接线端子9，然后再传到数据处理中心装置中的数字量输入单元14和模拟量输入单元13后，通过该装置的CPU逻辑控制器15进行数据运算处理，处理后的数据再通过网络通讯线9（通过网络接口）传到显示屏11以图形、文本和数字等形式显示，可以使司钻准确地看到接箍的位置和据此来正确地关闭或打开：固定卡瓦、游动卡瓦、二组工作防喷器组，使油管接箍准确通过，避免误操作，带输入储存计算功能的防爆一体工控机可通过通讯连接线连接到显示屏11，与显示屏同步显示油管接箍位置和油管起下高度等数据，并可以将这些数据保存在工控机内，这样可以在工控机内存储多个油井的数据记录，以方便以后的工作中使用。
数据处理中心的计算过程如下（以下油管为例，起升过程计算方式类似，但是计算过程为递减过程）：
1、通过油管接箍监测装置6传回的触发信号进行累加，即可得到总共起下的油管根数，由此可得到起下的整数油管中的总长度，公式为：起下油管总长度1=油管根数*单根油管长度。
2、由于最上面的一根油管没有完成整个起下过程，因此在两次油管接箍监测装置6触发时间之间，通过油缸位移测量装置4传回的数据进行累加，即可得到最上面一根油管下降的总长度，为表面油管起下总长度2。
3、以上两组数据相加，则可得到油管下降的总长度。公式为：油管起下总长度=起下油管总长度1+表面油管起下总长度2。
触摸屏上显示数据包含但不仅限于油管根数、油管总长、油管接箍位置、油管接箍位置警告，并可存储多个油井数据等。
由于该记录仪检测的位移仅为单根油管的位移，因此不管油井深度多少，都可以保障采集的精度。单根油管长度仅为10米左右，所以很容易使油管接箍位置的精度控制在±10cm的范围内，而且此精度与油井深度无关。从而实现实时、精确的指示。