[其他]豎井鉆機掉鉆的動態監控方法

在審

• 申請號: 101985000003274
• 申請日: 1985-04-30
• 公開（公告）號: CN85103274B
• 公開（公告）日: 1987-11-18
• 發明（設計）人: 盧世霖
• 申請（專利權）人: 機械工業部洛陽礦山機械研究所
• 代理公司: 洛陽市專利事務所
• 代理人: 陸軍

本發明涉及豎井鉆機掉鉆的動態監控方法及其設備。豎井鉆機掉鉆多是由于組裝鉆頭用的中心管斷裂造成的，發生掉鉆后打撈鉆頭的處理程序費時費力，影響作業率。本發明采用在井上以電信號測量鉆壓值Ｐ₁，當鉆頭掉落時，總吊重Ｐ０將瞬時減小，減小的數值等于全部鉆頭重量Ｐ₂與鉆進時的鉆壓值Ｐ₁之差（即Ｐ₂－Ｐ₁）。電測系統由該突變信號控制鉆桿傳動系統急停車，確保保護繩不被拉斷，并報警。然后按正常提鉆方式，靠保護繩把掉落的鉆頭撈出井外。

本發明涉及豎井鉆機掉鉆的動態監控方法及其裝置。

豎井鉆機鉆進中掉鉆多是由于組裝鉆頭用的中心管斷裂造成的，發生掉鉆后的一般處理程序為：

（1）將中心管以上的每根鉆桿一根一根抽出井外;

（2）再用鉆桿接上專用打撈工具，把原長度的鉆桿一根根接上，放入井中;

（3）鉆桿作“上升-下放”重復動作，至打撈工具掛上已掉落的鉆頭后，再把鉆桿一根根抽出井外，把掉落的鉆頭撈出。

上述處理程序費時、費力，嚴重影響鉆機作業率。

例如國產SZ9/700型鉆機在淮北臨渙西風井鉆井時，因打撈掉落的鉆頭所用工時，占總工期的18%。由西德引進的L40/800型豎井鉆機在淮北童亭鉆井時，也發生過兩次掉鉆事故，打撈所用工時為724.6小時，占鉆井總工期的9.73%。

圖1是國產SZ9/700型豎井鉆機保護結構示意圖。

如圖所示，國產豎井鉆機曾在中心管上端加一個圓環（1），上系多根鋼絲繩（稱保護繩）（2），繩的另一端系在刀盤（3）上，試圖在掉鉆后靠保護繩把掉落在井下的鉆頭提出井外。

圖2是豎井鉆機掉鉆示意圖。

如圖2所示，采用保護繩后的豎井鉆機，一旦掉鉆發生，井上司機很難立即發覺，在鉆桿繼續轉動中，因刀盤已不轉動，保護繩會被拉斷，仍起不到把鉆頭提出井外的目的。

本發明的目的是采用準確及時地監測掉鉆頭情況發生，控制鉆桿傳動系統急停車，確保保護繩不被拉斷，并報警，然后按照正常提鉆方式靠保護繩把掉落的鉆頭撈出井外。

根據豎井鉆機均采用減壓鉆進原理，即鉆桿在鉆井過程中一直處于懸重狀態，當鉆頭接觸井底破巖時，總吊重P₀將減小，所減小部分即為鉆壓值P₁，而其余部分（P₀-P₁）用作懸垂，以保證井不偏斜。鉆壓值目前國內外都取鉆頭重量P₂的40%以下，即鉆壓最大值P.max不會超越40%P₂以上，表達式為：P_1max≯0.4P₂。

在井上采取測量鉆壓值P₁，當鉆頭掉落，總吊重P₀將瞬時減小，減小的數值等于全部鉆頭重量P₂與掉鉆前的鉆壓P₁之差，即（P₂-P₁），亦即鉆壓由小于0.4P₂突然上升到P₂，監測系統由該突變信號控制鉆桿傳動系統急停車，確保保護繩不被拉斷，并報警。

實施例之一：

圖3是掉鉆電測量部分結構原理圖

BLR是豎井鉆機測量吊重用的拉壓力傳感器，由直流穩壓電源WY供電，當總吊重在0～P₀噸變化時，BLR有0～9mV直流電壓輸出。

WB為DBW-130型電動溫度變送器，它將0～9mV直流電壓轉為0～10mA直流電流輸出，電位器W₁（1kΩ）和電阻R₁（750Ω）是其負載電阻，調整電位器W₁可在A點產生0～10V直流電壓。

圖b是由FC54集成線路運算放大器和其它元件組成的直流放大器ZFZ結構原理圖。